V12繪圖儀主邏輯板常見故障分析

1、v12 繪圖儀主邏輯板常見故障分析3代偉明黃棟陳實王曉云( 江蘇石油勘探局地球物理勘探處 , 江蘇揚州 225007)摘要代偉明 , 黃棟 , 陳實 , 王曉云 . v12 繪圖儀主邏輯板常見故障分析 . 物探裝備 , 2009 , 19( 5) : 311315 , 318v12 繪圖儀是目前地震勘探儀器最常用的輔助繪圖設(shè)備之一 ,也是野外施工現(xiàn)場重要的質(zhì)量監(jiān)控設(shè)備 。本文對該設(shè)備主邏輯板電路進行了較為詳盡地分析 ,列舉了電路常見故障并給出了相應(yīng)的故障排除方法 ,具有很強的 實用性和可操作性 。關(guān)鍵詞 v12 繪圖儀 主邏輯板 故障分析abstractda i weiming , huang

2、 dong , chen shi and wang xiaoyun . the common trouble shooting f or the ma in logic circuit ofv12 plotter. egp , 2009 , 19( 5) : 311315 , 318de signed by is g( imaging systems gro up inc . ) , t he v12 plo t ter i s o ne of t he mo st co mmo nly used a uxiliar y plo t equip ment s in t he p re sent

3、 sei smic explo ratio n a nd al so i s a n impo rta nt o n2site q c equip ment . af t er a mo re de2 tailed a nalysi s o n t he main lo gic circuit of t hi s device , t he p ap er li sted so me co mmo n circuit f a ult s and t he co r re2 spo nding t ro uble shoo ting. then p ractical sol utio ns ar

4、e p ropo sed.key words v12 plo t ter , main lo gic , t ro uble shoo tingv12 繪圖儀是加拿大 is g 公司生產(chǎn)的熱敏繪圖儀 ,因其體積小 、重量輕 、繪圖速度快 、接口形式多 樣 ,已成為目前市場采集儀器中標配的主力輔助繪 圖設(shè)備 。隨著設(shè)備使用時間的延長 , v12 繪圖儀的 故障率也逐漸增高 ,尤其是其主邏輯板上的內(nèi)部數(shù) 據(jù)通道和指令通道電路 。由于廠家不提供詳細的電 路圖 , 更不提供電路分析 ,給檢修工作帶來了一定 的難度 。筆者結(jié)合實際的維修經(jīng)驗 ,對該電路進行 了較詳細的原理分析 ,并就常見的故障給出了相應(yīng)

5、的故障排除方法 ,以供同行參考 。態(tài)控制 、數(shù) 據(jù) 的 收 發(fā) 和 繪 圖 。它 主 要 由 集 成 電 路u 8 、u 11 、u 12 、u 14 和 u 17 組成 。u 8 ( p ic16c74b) 是一個 8 位 cmo s 微控制芯 片 ,該芯片包含有精簡指令集的 c pu , 4 k 14 條語1主邏輯板控制部分電路原理v12 繪圖儀主邏輯板電路的基本方框圖見圖 1所示 。1 . 1中央控制及解碼單元該部分是繪圖儀的中樞 ,負責繪圖儀的自檢 、狀圖 1 v12 繪圖儀主邏輯板電路原理框圖3代偉明 ,男 ,1972 年出生 ,高級工程師 。1993 年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院電子儀器及

6、測量技術(shù)專業(yè) ,現(xiàn)主要從事地震儀器的維修與現(xiàn)場技術(shù)支持工作 。句的程序存儲器 , 192 8 字節(jié)的 ra m 和內(nèi)置的 8位多通道 a/ d 轉(zhuǎn)換器 。u 17 ( ad8400) 是一個單通 道數(shù)字電位計 ,它由 u 8 發(fā)出的串行指令控制 ,其 1 腳和 8 腳之間的電阻可在 1 , 10 , 50 , 100 k 四種阻 值之間切換 。u 12 ( c y27 c256) 是一個 32 k 8 字節(jié) 的 cmo s 可 擦 除 ep ro m , 用 于 存 儲 指 令 程 序 。 u11 和 u14 均為可擦除 、可編程的邏輯器件 epld , 型 號 為 epm7128 e。這 兩

7、 塊 epm7128 e 與 處 理 器p ic16c74b 組 合 , 通 過 調(diào) 用 c y27c256 中 的 程 序 ,可完成一系列的控制功能 。1 . 2數(shù)據(jù)接口單元這部分電路主要包括 t tl 接口和差分接口 。其 中 ,j 15 跳線用于兩者的轉(zhuǎn)換 。由于這部分電路有關(guān) 文章已經(jīng)作了詳細介紹 2 ,在這里只做補充說明 。1 . 2 . 1差分接口差分接口主要包括 u 2 u 5 ,均為 d s26l s32 。 其中 u 2 和 u 3 ,u 4 和 u 5 分別組成 8 位的數(shù)據(jù)和指 令并行端口 。其 3 ,5 ,11 ,13 腳為輸出端 。器系統(tǒng) 。1 . 3數(shù)據(jù)緩沖及存儲單

8、元數(shù)據(jù)緩沖及存儲單元電路主要由 u 9 和 u 15 組 成 ,見圖 3 所示 。u 9 ( c y7 c460a ) 是一個 8 k 9 字 節(jié)的高速 同步 f ifo , 兼容 t tl 數(shù) 據(jù)格 式 , 具 有 3 態(tài)輸出 。u 15 ( c y7 c199 c) 是一個 32 k 8 字節(jié)的高速靜態(tài) ra m ,兼容 t tl 數(shù)據(jù)輸入和輸出 。圖 3 數(shù)據(jù)緩沖及存儲單元集成電路引腳定義圖1 . 2 . 2t tl 接口1 . 4馬達驅(qū)動與管理單元馬達驅(qū)動管理單元主要由 u 19 、u 20 和 u 21 組 成 。其 中 , u 19 ( nj u 39610d2 ) 是 一 個 帶

9、 有 雙 路 da c 的微 步 進 馬 達 控 制 器 , 它 常 常 和 nj m3770a 或 nj m3771 協(xié) 同 工 作 , 驅(qū) 動 馬 達 步 進 。u 20 和 u 21 均為 nj m3770a ,是步進馬達控制器 。通常由 兩塊 nj m3770a 和少量的元件組成一個完整的雙 相步進馬達控制系統(tǒng) 。典型的步進馬達控制電路如 圖 4 所示 。v12 正是采用了圖 4 所示的兩極雙 相 步進 馬 達 ,馬達每旋轉(zhuǎn)一周為 200 個步長 , 每個步長為 32 級子臺階 ,馬達可細分為 6400 臺階/ 周 。1 . 5相關(guān)外圍電路1 . 5 . 1繪圖儀參數(shù)設(shè)置存儲單元 可通

10、過控制面板對繪圖儀進行參數(shù)設(shè)置和修改 ,所有相關(guān)參數(shù)均存儲在 u 10 ( 24l c02b ) 中 。該 集成 塊 是 一 個 2 k 字 節(jié) 串 行 e ep ro m , 允 許 大 于100 萬次的擦寫 。1 . 5 . 2繪圖數(shù)據(jù)指示驅(qū)動如圖 5 所示 u 18 ( m m74 h c123b1) 是一個雙路 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ,在電路中僅用了其中的 第一路 。當繪圖儀接收到數(shù)據(jù) ,并進行繪圖時 ,其 2腳為高電平 ,相應(yīng) 13 腳輸出高電平至 j 3 ,da ta 指t tl 接 口主 要由 u 6 和 u 7 ( sn74al s541n )兩個 8 通道緩沖/ 線路驅(qū)動器

11、組成 ,分別為 8 位并行 指令和數(shù)據(jù)端口 。其 1811 腳為輸出端 。通過測 量得知差分接口和 t tl 接口的輸出端連接 ,如圖 2 所示 。從圖 2 可知 ,不論采用哪一個數(shù)據(jù)接口 ,數(shù)據(jù) 和指令最終都分別傳入了相同的總線 。圖 2 差分和 t tl 接口輸出管腳連接圖1 . 2 . 3接口驅(qū)動差分接口的驅(qū)動由 u 1 ( d s26l s31 ) 實現(xiàn) 。u 1 是一個四通道高速差分驅(qū)動器 ,在中央控制單元的 控制下 ,負責將數(shù)據(jù)和指令發(fā)送至相應(yīng)的總線 ,并將1 . 5 . 3數(shù)據(jù)發(fā)送及指令控制它主要由 u 13 ( m m74 h c244n) 組成 ,是一個 8 通道高速三態(tài)緩沖

12、器 ,分為兩組 ,每組由一個使能信 號控制 。測試得知 ,u 13 的 3 腳為 24v sd 信號 ,當 繪圖儀在開機狀態(tài)下 ,等待 20 s 左右 , u 11 的 15 腳 (連接到 u 13 的 17 腳) 由 3 .5v 變?yōu)?0 ,導(dǎo)致 24v sd 信號由 5v 變?yōu)?0 ,繪圖儀進入睡眠狀態(tài) ,屏幕顯示 “sleepi ng”。u 13 的 5 腳和 9 腳分別連接到 u 1 的 1 腳和 7 腳 ,用于反饋和控制差分數(shù)據(jù)的接收 。7 腳 連接到 j 1 ( t tl 數(shù)據(jù)接口) 的 4 腳 , 用于反饋 t tl 數(shù)據(jù)的接收 。u 13 的 12 、14 、16 、18 腳則

13、連接到 j 4 (熱敏打印頭數(shù)據(jù)接口) ,負責將儀器發(fā)來的并行數(shù)據(jù)以串行方式發(fā)送到熱敏打印頭 。見圖 6 所示 。2 常見故障的分析與排除2 . 1故障一2 . 1 . 1故障現(xiàn)象v12 繪 圖 儀 開 機 之 后 沒 有 任 何 顯 示 , 但 o n l in e 指示燈亮 ,儀器發(fā)送繪圖指令后 ,繪圖儀仍不 出圖 ,僅輕微走紙 。2 . 1 . 2故障分析與排除這種現(xiàn)象較為常見 ,可按一下 o n/ o f f l in e 輕觸式開關(guān) ,o n l in e 指示燈熄滅 。按壓向下指示 鍵 ,檢查繪圖儀走紙狀況 ,發(fā)現(xiàn)僅能輕微走紙 。打開 繪圖儀后蓋 ,接通電源 ,首先用萬用表分別檢查

14、主邏 輯板 j 13 測 試 點 1 2 之 間 的 + 5v 電 壓 和 u 16 ( m c7812c t) 的 1 2 腳輸 入 + 24v 電 壓 , 工作 正 常 ,排除了電源故障 。用換板的方法可快速確定故障在主邏輯板 。圖 4典型的雙相步進馬達控制電路圖圖 5mm74 hc123b1 ( u18) 引腳定義圖圖 6 數(shù)據(jù)發(fā)送及指令控制相關(guān)元件引腳定義圖在開機狀態(tài)下 ,用萬用表逐點檢查 u 9 的靜態(tài)電壓 ,與工作正常的電壓作比較 ,得到測試結(jié)果如表1 所示 。由表 1 可知 , f ifo 的 2 腳電壓不正常 ,通 電 30 s 左右 ,明顯感覺到該集成塊已經(jīng)開始發(fā)燙 ,而正常

15、工作時其靜態(tài)功耗應(yīng)該只有 0 .04 w 、最大功耗為 0 .3 w ,說 明該 集成 塊 工作 不正 常 。在 斷 電狀 態(tài) 下 ,檢測其 2 腳對地靜態(tài)電阻 ,僅為 10 左右 ,而正 常時為 1 .2 k。表 1fifo 各管腳直流電壓測試結(jié)果u 9 直接焊接 在 電路 板上 , 取 下來 不 容易 。為了確保故障點判斷準確 ,首先用微型斜口鉗斷開 u 928 腳與電路的連接 ,然后打開電源 ,發(fā)現(xiàn)屏幕已能 正常顯示 ,開機自檢時繪圖儀也能自動走紙 、并能正 確地繪制測試圖形 。于是 ,更換 u 9 ,將繪圖儀與儀 器聯(lián)機測試 ,能夠正常繪圖 ,表明故障已經(jīng)排除 。2 . 2 故障二2

16、. 2 . 1 故障現(xiàn)象v12 繪圖儀開機沒有任何顯示 。2 . 2 . 2 故障分析與排除打開電源 ,繪圖儀沒有任何反應(yīng) ,首先要從電源 排查入手 。用簡單的更換主板的方法可以確定故障 在主邏輯板 。由于電源和其它部分如顯示 、熱敏頭 和步進馬達等都工作正常 ,因此可以斷定 ,故障應(yīng)出 現(xiàn) 在 中 央 控 制 及 解 碼 單 元 。首 先 判 斷 u 8 、u 11 、u 12 、u 14 各集 成塊 的 好壞 , 這 些元 件都 是 可 拔 插解碼單元的電路連線進行對比 測量 , 最 終找 到 u 8的 34 腳與 u 12 的 12 腳 、j 3 的 1 腳之間的連線斷線 了 ,焊接后

17、,繪圖儀即恢復(fù)工作正常 。2 . 3故障三2 . 3 . 1故障現(xiàn)象v12 繪圖儀繪出的圖形為空白 。2 . 3 . 2故障分析與排除繪圖出現(xiàn)亂碼 ,表明發(fā)送給熱敏頭的數(shù)據(jù)本身 不正常 ,或者馬達步進電路存在故障 。從前面的電路原理分析中可以看出 ,中央控制單元 、數(shù)據(jù)接收 、存儲 、發(fā)送 、馬達控制等電路都可能造成數(shù)據(jù)紊亂 。首先在脫機狀態(tài)下繪制測試圖 ,如果測試圖正 常 ,表明中央控制單 元 、馬 達控 制和 數(shù)據(jù) 發(fā) 送單 元 ( u 13) 沒有問題 。早期生產(chǎn)的主邏 輯板 u 13 沒 有 直接焊接在電路板上 ,便于插拔 ,更換方便 。后期的主邏輯板直接焊接到電路板上了 ,給故障判斷

18、與維器件管腳 序號管腳 定義正常靜態(tài) 電壓 ( v)實測靜態(tài) 電壓 ( v)器件管腳 序號管腳 定義正常靜態(tài) 電壓 ( v)實測靜態(tài) 電壓 ( v)1w3 .543 .5415r3 .533 .532d84 .94016q4003d30017q5004d20018q6005d10019q7006d00020xo3 .93 .67xi0021ef008f f3 .93 .622m r3 .533 .539q00023fl4 .954 .9510q10024d70011q20025d60012q30026d50013q80027d40014gnd0028v cc4 .954 .95可插拔 ,因此

19、,該部分故障判斷也較為方便 。關(guān)鍵的問題還是在于數(shù)據(jù)緩沖與存儲部分 。對 u 15 數(shù)據(jù) 存儲器進行靜態(tài)電壓和電阻對比檢測 ,檢測結(jié)果如表 2 所示 。從表 2 可見 ,該靜態(tài)存儲器的地址總線異常 ,更 換靜態(tài)存儲器后 ,繪圖儀恢復(fù)正常 。表 2cy7c199c 各管腳靜態(tài)測試結(jié)果2 . 4 故障四2 . 4 . 1 故障現(xiàn)象v12 繪圖儀能正常工作 ,但數(shù)據(jù)指示燈常亮 。2 . 4 . 2 故障分析與排除無論繪圖儀是否在繪圖 ,數(shù)據(jù)指示燈常亮 ,表明 數(shù)據(jù)狀態(tài)驅(qū)動電路存在問題 。而數(shù)據(jù)狀態(tài)驅(qū)動電路 是由 u 18 觸發(fā)器構(gòu)成的 ,其 1 ,2 ,3 腳為輸入 ,13 腳 為輸出 。當繪圖儀接

20、收到數(shù)據(jù) ,并進行繪圖時 , u 182 腳為高電平 ,相應(yīng) 13 腳也輸出高電平 。實際測試 卻發(fā)現(xiàn) ,不論 2 腳電位變化與否 ,其 13 腳始終輸出 高電平 。更換 u 18 后 ,繪圖儀恢復(fù)正常 。2 . 5 故障五2 . 5 . 1 故障現(xiàn)象v12 繪圖儀開機后即進入睡眠狀態(tài) ,儀器或鍵 盤無法將其喚醒 。2 . 5 . 2 故障分析與排除很顯然 ,從前面的原理分析中可見 ,繪圖儀工作或進入睡眠狀態(tài)主要由 u 11 的 15 腳 ( 連接到 u 13的 17 腳) 控制 。u 13 的 3 腳為 24v sd 信號 ,當其 處于高電平時 ,繪圖儀處于工作狀態(tài) ; 低電平時 ,繪 圖儀

21、進入睡眠狀態(tài) 。實際檢測中發(fā)現(xiàn) ,無論 u 13 的17 腳是 3 .5v 還是 0 ,其 3 腳始終為 0 ,表明該器件存在故障 。更換 u 13 后 ,繪圖儀恢復(fù)正常 。結(jié)束語3v12 繪圖儀的接口形式多樣 ,如與 428 xl 儀器聯(lián)接采用 8 芯網(wǎng)絡(luò)接口 ,內(nèi)置轉(zhuǎn)換卡連接到 t tl 端 口 ,與 408 ul 儀器則采用 37 芯的 v p i 接口 , 直接 連接到差分端口 ;與 a rie s 儀器采用普通 l p t 并行 口 ,內(nèi)置轉(zhuǎn)換卡 連接 到 t tl 端口 。與其 它 繪圖 儀 相比具有明顯的優(yōu)點使得該繪圖儀得到了廣泛的使 用 。使用時 , 其內(nèi)置參數(shù)的設(shè)置也很重要

22、, 比如 ,目(下轉(zhuǎn)第 318 頁)器件 管腳 序號正常靜 態(tài)電壓 ( v)實測靜 態(tài)電壓 ( v)正常靜 態(tài)電阻 ( m)實測靜 態(tài)電阻 ( m)器件 管腳 序號正常靜 態(tài)電壓 ( v)實測靜 態(tài)電壓 ( v)正常靜 態(tài)電阻 ( m)實測靜 態(tài)電阻 ( m)1006 .546 .5415000 .010 .0123 .533 .496 .546 .5416000 .010 .013006 .546 .5417000 .010 .014006 .546 .5418000 .010 .015006 .546 .5419000 .010 .016006 .546 .54203 .533 .4922

23、2273 .5306 .540 .02821006 .56 .583 .533 .496 .546 .5422006 .56 .593 .530222 .323006 .56 .5103 .530222 .324006 .56 .511000 .010 .0125006 .56 .512000 .010 .0126006 .56 .513000 .010 .01273 .533 .496 .56 .514000 .010 .01284 .954 .950 .00020 .0002cg001 提示符 ;(2) 在 vsmlcg001窗口 。(6) 由于主要是對 408 ul 交叉站和電源站進 行

24、升降級 ,所以只需在 l i ne 窗口中點擊 l i ne2o n 按 鈕 ,并打到數(shù)字擋分別檢查它們當前軟件版本是否 升級為所要版本 。l a u x _ bo x , chec ki ng v xwo r ks h1 ver2sio n : (檢查 v xwo r ks 操作系統(tǒng)版本) 。 提 示 符 下 輸 入 命 令sho w u nit sref ve r sio n 后回車 ,查看 408 ul 儀器中野外設(shè)備的最新軟件版本文件 。以下就是輸入該命 令后系統(tǒng)提示的部件新釋放的版本文件 :l c il a u xl a u xs l a ull a ul s l rur em8 .

25、1 .298 .1 .298 .1 .298 .1 .298 .1 .298 .1 .298 .1 .0dw nfile . hci408 .v8129dw nfile . hci408 .v8129 dw nfile . hci408 .v8129 dw nfile . hci408 .v8129 dw nfile . hci408 .v8129 dw nfile . hci408 .v8129dw nfile . hci408 .v8104結(jié)束語本文主要介紹在 428 xl 儀器兼容 408 ul 儀器野外站的生產(chǎn)應(yīng)用中 ,408 ul 野外站體在 428 xl 和408 ul 中詳細的升

26、級過程 。在生產(chǎn)實踐中從升 級 的操作方式來看 ,地震勘探儀器隨著現(xiàn)代計算機技 術(shù)的發(fā)展使操作變得更加方便和快捷 。如今地震勘 探資料采集向大道數(shù)發(fā)展 ,河南油田地調(diào)處有多種 儀器類型 ,各種儀器野外站均有一定的道數(shù) 。2008 年初在使用 428 xl 儀器進行生產(chǎn)時 ,應(yīng)用了大量的408 ul 野外設(shè)備 ,給生產(chǎn)帶來了便利 。428 xl 儀器 的兼容性能 ,大大減少了儀器設(shè)備的閑置率 ,提高了生產(chǎn)效率 。這里如果輸入 sho w sp rea du nit sver sio n 回車 ,系統(tǒng)就只 查 看 野 外 排 列 部 件 的 版 本 , 而 不 去 檢 查l ci 的軟件版本 。(

27、3) 在 vsmlcg001 提示符下 ,輸入 up dat e2sp rea d“dw nfile . hci408 . v8129”命令 ( 如果增加 1 , l a ul ,194166 則為強制對該部件進行升級) 后回車 , 儀器就可以識別在 428xl 的排列上使用過的 408ul 電源站 、交叉站 :l a ull a u x l a u x# 194166 , ver sio n 428 .3 .6# 6173 , ver sio n 428 .3 .4# 8465 , ver sio n 428 .3 .4參 考 文 獻sercel . 428 xl users ma nual ( v3 .0) . 2008s