光电角度传感器维修大纲

光电角度传感器维修大纲-14共 页国营第二三二厂2009年5月 批 准 单名 称 光电角度传感器维修大纲型 号 -14代 号 设 计校 对审 核标 审会 签 审 定 批 准国 营 第 二 三 二 厂1.范围本大纲适用于-14光电角度传感器的维修。2.产品基本工作原理2.1 功能该光电角度传感器是苏-30飞机火控雷达系统的绝对角度测量部件，主要功能是为飞机火控雷达系统提供精确的俯仰、倾斜和航向三个方向角度的信息。2.2 组成光电角度传感器主要由光电码盘和电路两个部分组成，其中光电码盘由编码码盘和狭缝码盘两个部分组成；电路部分由红外发射二极管、红外接收管、电压比较器和电平转换器等组成。2.3 基本工作原理飞机火控雷达系统为光电角度传感器提供所需电源，经过电阻限流降压后，驱动红外发光二极管向外发光，红外发光管发出的光照射狭缝码盘和相对应的编码码盘的透光和不透光区，形成与输入轴轴角相对应的脉冲光，脉冲光照射在光电码盘另一侧的红外接收管上，输出相应的电信号，电信号经过比较、电平转换后输出，发送给解码器进行解码。其工作原理如图1所示。图1 光电角度传感器工作原理图2.4 技术指标分辨率：3测量精度：6工作角度：0360工作电压：-（241.2）V；+(120.6)V产品重量：0.4Kg产品外形尺寸：5599.5mm，其产品外形尺寸如图2所示图2 产品外形图3.仪器、工装及备用零件出于维修工作的需要，在整个检测、维修和检验工程中需要示波器、电源、三用表、电子显微镜等仪器设备共9项（见表1），及各种工具共4项（见表2），以及部分装调工装（见表3）、备用标零件（见表4）和备用标准间（见表5）。表1 仪器仪表清单名称所含部件型号数量安捷伦数字示波器四只表笔MS06014A1电源GPS4303C2电机电机驱动器1电子光学显微镜支架、托架、高倍镜头1光源1显示屏1三用表17B1试验器光电角度传感器试验器1表2 工具清单名称数量及单位名称数量及单位钟表锣刀1套钳子1只镊子2只电烙铁1只测试电缆1条表3 工装及辅料清单名称数量名称数量电机转动工装1信号线若干绝缘漆若干J-168环氧胶若干表4 备用零件清单名称图号数量/台垫片180J-00-041表5 标准件清单名称规格数量/台螺钉GB/T67 M1.64-G-EpZnP1螺钉GB/T67 M25-G-EpZnP4螺钉GB/T68 M26-G-EpZnP4螺钉GB/T68 M1.612-G-EpZnP34.检测及故障判定针对已经送到我公司返修的俄制光电角度传感器的各种实际情况，结合以往的维修经验以及该产品国产化的相关技术，按照合理的方式对故障产品进行检测分析，将其按故障分类进行维修。4.1 供电检测1先将电源1的两路输出分别调至12V和24V，将测试电缆的电源线对应接通电源（+12V接电源12V输出正极、GND接电源12V输出负极、-24V接电源24V输出负极、-24V GND接电源24V输出正极）。将测试电缆通过接插件与传感器相连。2开启电源1，给传感器通电，检测两路输出情况，正常情况两路输出的电流值为0.02A10%。如24V电路输出的电流值为0A，则说明发光电路供电断路，进入发光电路维修；如12V电路输出电流为0A,则进入接收电路维修；如两路输出正常，则进行下一步检测。4.2 输出检测4.2.1 将试验器接入专用试验器，通电检测，均匀慢速转动角度输入轴，观察试验器20路输出显示灯是否有明暗变化。如全部正常出现明暗变化，则判定有正常输出信号，进入下一部检测；如有信号输出等不亮或者一直很亮，则判定为输出缺项，进入输出缺项维修。4.2.2 电源1关闭输出，将测试电缆与传感器分离。将电源2的输出伏值调至15V，将电机驱动器电源线接通电源输出端。将电机安装到转动工装上，将传感器固定在转动工装上，接通电缆和传感器。开启电源1和电源2的输出，电机带动传感器角度输入轴匀速转动。4.2.3 将示波器4路输入（分别命名为1#、2#、3#、4#信号端）调至直流档、1倍放大、5V档，以1#信号输入端的上升沿为参照基准。将示波器4只表笔对应连接测试电缆输出端的4-1、4-2、4-3、4-4四路信号，测试其信号输出。检测内容如下：1)检测输出信号的高电位伏值是否稳定且在50.3V内。高位电压稳定，无杂乱波形则次项目合格；如出现其他杂乱波形，则记录杂乱波形的信号来源，进入换元器件维修步骤进行维修。2)检测4路信号的占空比，其占空比的合格范围为15%，范围内为合格，范围外则进入调整占空比维修步骤。3)检测四路信号的相位关系。正确相位关系如图3。图3 第4码道相位关系图图中a点和e点之间的长度为一个周期T，其中各点的理论相位差为：b点超前a点T/8,c点超前a点T/4，d点滞后a点T/8。按以上值进行检测，实测值在理论值10%以内为合格。5将示波器4路输入端分别接通5-1、5-2、5-3、5-4，进行测试，内容如下：1)检测输出信号的高电位伏值是否稳定且在50.3V内。高位电压稳定，无杂乱波形则次项目合格；如出现其他杂乱波形，则记录杂乱波形的信号来源，进入换元器件维修步骤进行维修。2)检测4路信号的占空比，其占空比的合格范围为115%，范围内为合格，在范围外，按发光电路维修中5.1.9更换发光管和接收管。3)检测四路信号的相位关系。正确相位关系如图4。图4 第5码道相位关系图图中a点和e点之间的长度为一个周期T，其中各点的理论相位差为：b点超前a点3T/8,c点超前a点T/4，d点滞后a点3T/8。按以上值进行检测，实测值在理论值10%以内为合格。6将示波器的1#2#3#号表笔分别接通3-1、4-1、5-1信号输出端，检测第3码道的信号输出及三者之间的相位关系。检测内容如下：1)检测3-1信号的变化状态，是否有四种信号输出，大致状态如图5。如有，继续检测，如没有则进入接收电路维修。图5 第3码道相位关系2)检测3-1三种方波状态的占空比，是否在110%以内，在次范围内则继续检测，不在则进行占空比调整。3)检测3-1、4-1、5-1之间的信号相位关系。在检测过程中以3-1信号输出的频率最高的输出状态为检测量，将示波器调整为以2#输入端即4-1输出信号的上升沿为基准，进行检测。器理论相位关系如图6。图6 3-1、4-1、5-1相位关系对比图其中b点e点间的周期为T1,c点f点间的周期为T2。在理论周期中，a点滞后b点T1/4，b点滞后c点T2/4，实测相位差在理论值10%的范围内为合格。整体相位关系应符合图7所规定的相位关系。图7 光电角度传感器编码原理5.维修对传感器的维修，根据检测结果结合维修检测模型图（图8），针对主要特性及结构组成，进行维修。 图8 检测维修模型5.1 发光电路维修发光电路维修主要针对在发光电路中，发光管相互串联，由于各管之间的特性不一致，从而导致个别发光管的发光发热量较其他发光管大，热量的聚集带来电能的聚集，从而产生了电流电压偏大造成的发光管的齐纳击穿或者雪崩击穿。根据击穿类型的不同，产生的现象也不同。发光管的雪崩击穿，导致发光管烧断，电路断路。而齐纳击穿为可恢复性击穿，器损伤特点为，接通时可能有电流，但不稳定，工作时，其他发光管发光，而被击穿的发光管不亮。因此在这里详细介绍具体维修发光电路的步骤。5.1.1 开启端盖首先检查定位销是否与小轴粘胶，以防在取下端盖时弄坏防尘垫片。如小轴与定位销没有粘胶，则先将定位销取下，再去出端盖。若定位销与小轴粘胶固定，则将端盖先行取下，尽可能在取下防尘垫片的同时保护防尘垫片不被损坏，如损坏，则换新的防尘垫片。5.1.2 通电测试用小刀刮掉发光电路板上-24V和-24V GND接线端的绝缘漆，位置如图9。图9 发光电路板接线图用测试电缆连通电源和传感器，通电测试。用三用表直流电压档测3点和5点间电压值（正极接5点、负极接3点）。如测试值为24V，则说明点已经送到电路板，则进行5.1.4；如测试值为0V，则说明电没有供到板，则检查表内连接线，进行5.1.3。5.1.3 换线测试3点与32针接插件中30号针头之间的电压，三用表正极接3点、负极接30号针，当测试值为24V时，说明在这两路间的连线断路，则将连接两点的信号线取出，重新焊线，如测试值为0V时，则再测试5点和接插间29号针之间的电压，三用表正极接29号针，负极接5点，如测试值为24V则，将连接两点的信号线取出，重新焊线。焊线完毕将电路安装回表内，重新接电测试，检测整表功能。5.1.4 取发光电路板将五根连接线按图5中的数字，给对应的连接线做标记，然后焊掉连接线，取下发光电路板。5.1.5 去漆用小刀将发光电路板上固定的各发光管管腿上的绝缘漆刮下，并保证尽可能不改变发光管的照射高度及角度。5.1.6 接线选用五根电源线，分别接通图5中5各点和对应的接线，接通后通电检测，测试电压是否送到电路板。5.1.7 测通路用三用表测相邻发光管相连接管腿间是否通路，如通路进行5.1.8，如不通，则补焊或飞线连接。5.1.8 检测损坏发光管开启电源1输出，检测损坏发光管。方法1：用三用表检测各个发光管自身的两管腿间电压值，正常电压为1.2V，发光管烧断时，电压为24V，检测到某只发光管的两管腿间电压为24V时，则说明该发光管烧断。方法2：用三用表二极管档检测发光管的二极管特性值，当某只发光管的测量值为无穷大时，则该管烧坏。方法3：用道题短接各个发光管的两管腿，观测电源（-24V支路）的输出电流，如短接后有电流输出，则证明该发光管断路。检测完毕关闭电源1输出。5.1.9 更换发光管将已检测到的损坏发光管从发光电路板上焊下，换新管。将新发光管的长管脚接电路的正极（直接或间接与-24V GND连接的端点）。发光管相对发光电路板的高度与其他发光管高度近似，不突出或凹下。注：当损坏的发光管为第5码道发光管时，则要更换第五码道上的全部4个发光管。5.1.10 通电检测开启电源1输出，检测-24V路输出电流值，正常值为0.02A，输出在0.03A以内为合格，当出现输出电流0.04A时，为不合格，无论合格与否都要继续进行5.1.11检测。5.1.11 功能检测保持通电，打开手机功能，对发光管发光情况进行检测。如全部发光，则维修合格，继续进行5.1.12。如有发光管不亮，则按5.1.9的方法进行更换然后进行检测。5.1.12 检测工作特性保持通电，检测各个发光管管腿间电压，正常值为1.2V，测试值在1.2V0.3V范围内为合格。如在范围外，则按照5.1.9重新换管。5.1.13 管腿涂漆检测完毕，给各个发光管的管腿和焊接点涂上绝缘漆（型号：C30-11）。5.1.14 传感器通电检测给传感器通电，检测电源供电是否正常（两路输出电流值为0.02A），测试值在0.03A以内为正常。如在正常范围外，重新进入5.1.10检测维修。5.1.15 涂漆合盖将发光电路板嵌入底座内，用螺栓点胶（型号：）拧紧，进行检验，检验合格涂绝缘漆（型号：C30-11），晾干合盖。维修完毕。5.2 接收电路维修接收电路维修主要包括更换比较器、更换电平转换器和线路检测。5.2.1 接收电路单路检测将长安其后盖去下，将发光电路板取出，将传感器接通试验器。通过另一电源接独立发光管，两端电压1.18V左右，接通后电流控制在0.02A。将独立发光管逐一伸入发光孔，观测试验器对应的显示灯是否变亮。如不亮，则进行单路维修；如变亮，则证明该路输出正常，检测输出单路合格。5.2.2 更换接收管 按照接收管的正负极更换接收管，然后按找5.2.1的方法进行检测。如还没有输出灯亮，则更换对应的比较器。5.2.3 比较器更换 按照管腿对应关系，更换比较器，更换完毕，按5.2.1进行检测。5.2.4 更换电平转换器按照电平转换器的对应管腿位置，更换电平转换器。5.3 相位关系调整在进行完前两个主要的维修之后，都要按照4.2.3进行相位关系检测。5.3.1 调试方法占空比调试。单一支路的占空比调整可通过调整发光管的轴向位置实现。整体性的占空比失调需通过调试电位计来调整。相位关系调试。相位关系调试是整个传感器精度保证的重要一环。通过改变发光管的圆周向和径向位置来调整器与其他相关支路间的输出相位关系。注：1.调整发光管轴向位置是由于发射反馈，会导致整体的占空比发生变化，所以在调试过程中，每次发光管调整后都必须重新检测整体占空比。2.在调整相位关系时，必须保证在统一水平面进行调整，以保证不改变其占空比。5.3.2 调试顺序整体传感器的调试过程比较复杂，必须严格按照调试顺序进行。具体顺序如下：1 调试3码道输出信号的占空比；2 调试3码道的输出信号的相位关系；3 调试3-1输出信号与4码道全部输出信号之间的相位关系（注：4码道还没有调整占空比的前提下，先以中线为基准进行调节）；4 调整4码道的占空比；5 调整5-2与4码道的相位关系（以5-2的高电平的中线为基准）；6 调整5码道的占空比和相位关系。5.3.3 调试精度要求3、4码道的占空比的调试精度：5码道的分辨率d5的1/23、4码道的相位关系调试精度：5码道的分辨率d55.3.4 调试结果检测调试结果必须符合图7所示的要求。按照4.2.3的要求进行相位关系检测。6封装6.1 封漆维修完毕，需对已维修完成的电路部分进行漆封，加固。所用清漆型号：C30-11。6.2 更换破损件更换破损件，在维修完毕更换垫片和所有已开封的标准件。清单如表4和表5。6.3 点胶更换完毕，将螺钉点加固拧紧。胶型号：乐泰222或Q98-1。6.4 涂漆在维修完毕的传感器的外表进行重新涂漆封装。油漆型号：在完成封装后转入检验程序。7.验收7.1 功能检测7.1.1 初级试验器检测将传感器接入光电角度传感器试验器，通电，转动角度输入轴，观测20路信号灯是否有明亮变化，都有，则此检验合格。7.1.2 精度试验器检测将传感器安装在高精度转台上，输出端接入采集卡，打开电脑的检验程序。按表6要求转动转台到表6规定的角度值，检测输出的角度值。测器误差精度。测点显示值实测值测角误差备注100 00 00221 10 53342 21 47463 31 22584 42 166105 53 107127 4 48148 13 399169 24 3310190 35 2611211 46 2012232 55 5513254 6 4914275 17 4315296 28 3716317 38 1217338 49 6表6 精度测试记录表角度测量值与理论值之差的绝对值的最大值即为传感器的角度误差，其值应符合2.4的要求。7.2 高低温测试7.2.1 低温工作按GJB150.4-1986军用设备环境试验方法 低温试验进行。在-550C温度下保温1.5h后，给仪表通电，检查仪表20路输出信号，应满足7.1.1的要求。7.2.2高温工作按GJB150.3-1986军用设备环境试验方法 高温试验进行。在+700C温度下保温1.5h后，给仪表通电，检查仪表20路输出信号，应满足7.1.1的要求。