Lernfeld 9 · Prüfung Teil 2

Systematische Fehlersuche und Diagnose

Systematische Fehlersuche an Geräten: Ablauf, Halbierungsmethode, Netzteil, Dioden- und Transistortest und typische Fehler erklärt.

17 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Systematische Fehlersuche beginnt nicht mit dem Lötkolben, sondern mit dem Fehlerbild. Frag den Kunden genau, wann und wie der Fehler auftritt, und versuche ihn nachzustellen. Dann folgen Sichtprüfung auf verbrannte Bauteile, aufgeblähte Kondensatoren oder kalte Lötstellen, Messungen nach Schaltplan, Eingrenzen, Instandsetzen und abschließend Funktions- und Sicherheitsprüfung.

Bei einer langen Signalkette sparst du Messungen mit der Halbierungsmethode: Du misst in der Mitte, entscheidest, in welcher Hälfte der Fehler liegt, und halbierst weiter. Bei acht Stufen brauchst du so höchstens drei Messungen.

Viele Ausfälle liegen im Netzteil. Hinter einem Brückengleichrichter liegt die Spitzenspannung abzüglich zweier Diodenschwellen am Ladekondensator. Gealterte Elektrolytkondensatoren sehen oft unauffällig aus, haben aber einen hohen Ersatzserienwiderstand ESR; das Netzteil pfeift oder bricht unter Last ein. Nach einem Überspannungsereignis prüfst du zuerst Sicherung, Varistor, Gleichrichter und Schalttransistor, bevor du wieder einschaltest.

Halbleiter prüfst du ausgelötet mit dem Diodentest. Eine Siliziumdiode zeigt in Durchlassrichtung etwa $0, 5$ bis $0, 7 V$ , in Sperrrichtung keinen Durchgang. Beim Bipolartransistor verhalten sich Basis-Emitter und Basis-Kollektor wie Dioden; zwischen Kollektor und Emitter darf in beiden Richtungen kein Durchgang sein. Zeitweise Fehler wie Haarrisse findest du mit Kältespray, Heißluft oder vorsichtigem Klopfen.

Das solltest du dir merken

Erst Fehlerbild aufnehmen und nachstellen, dann messen.
Die Halbierungsmethode braucht bei n Stufen etwa $lo g_{2} n$ Messungen.
Hoher ESR macht einen Elko unbrauchbar, auch wenn die Kapazität noch stimmt.
Kollektor-Emitter-Durchgang beim ausgelöteten Transistor heißt Durchschlag.

Formeln

Gleichspannung hinter dem Brückengleichrichter (Leerlauf): $U_{C} \approx 2 \cdot U_{2} - 2 \cdot U_{F}$; $U_{C}$ Spannung am Ladekondensator in V, $U_{2}$ Effektivwert der Trafospannung in V, $U_{F}$ Durchlassspannung einer Diode in V
Messungen bei der Halbierungsmethode: $m = ⌈ lo g_{2} n ⌉$; $m$ Anzahl der Messungen im ungünstigsten Fall, $n$ Anzahl der Stufen in der Kette

Typische Fehler in der Prüfung

Bei der Brücke nur eine statt zwei Diodenschwellen abgezogen.
Den Effektivwert der Trafospannung als Spitzenwert eingesetzt.
Nach einem Gewitterschaden sofort wieder eingeschaltet, ohne die Leistungsbauteile zu prüfen.
Halbleiter in der Schaltung gemessen und Parallelzweige als Defekt gedeutet.

Probier eine Aufgabe aus

Eigene Zahlen bei jedem Klick, nach deiner Antwort der komplette Lösungsweg.

Probier es aus

Zufallszahlen

Bei der Fehlersuche an einer Steuerplatine prüfen Sie einen unbelasteten Spannungsteiler. Laut Schaltplan liegen $R_{1} = 3300 Ω$ und $R_{2} = 1000 Ω$ in Reihe an $U = 24 V$ . Abweichend von der Sollspannung messen Sie über $R_{2}$ jedoch $U_{2} = 1, 04 V$ . Welchen Widerstandswert hat $R_{2}$ tatsächlich, wenn $R_{1}$ und $U$ in Ordnung sind? Runden Sie auf ganze Ohm.

Tipps aus der Werkstatt

Bei langen Signalketten misst du in der Mitte und halbierst dann den fehlerhaften Teil weiter. Acht Stufen brauchen so höchstens drei Messungen. Vorher immer Fehlerbild aufnehmen und reproduzieren, sonst suchst du ins Blaue.
Fehler, die erst nach Minuten auftreten, sind fast immer thermisch: gealterte Elkos (aufgewölbt, ausgelaufen, hoher ESR), kalte Lötstellen, überhitzte Halbleiter. Kältespray und Heißluft punktuell einsetzen, um das Bauteil einzukreisen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

17 Aufgaben zu „Systematische Fehlersuche und Diagnose“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Geräte und Systeme 18.12.2020, Lernfeld 9; DIN EN 50678 (VDE 0701). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.