基于故障樹的某裝備大屏顯示器質量問題處理

藍琛 王建國 高鐵路

摘要：通過采用故障樹的方法，分析解決了某裝備大屏顯示器黑屏質量問題，在機理分析基礎上，明確了后續(xù)措施，并針對針對此類問題提供了對策建議，對于顯示類產品質量問題處理具有參考作用。

Abstract： This paper solves the quality problem of large screen on some equipment based on fault tree， and gives the post-measures on the basis of mechanism analysis clearly， and provides some advices like this. All of these can provide the references about the display product.

關鍵詞：大屏顯示器；黑屏；質量問題；故障樹

Key words： large screen；black screen；quality problem；fault tree

中圖分類號：TN873 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0230-03

0 引言

為響應國防信息化建設需求，某部指出超大尺寸和超高分辨率顯示器是未來的技術的發(fā)展趨勢，因此提出了研制56寸車載超大尺寸超高分辨率顯示器的需求。當時，該款56寸車載加固大屏顯示器是某型方艙指揮車的配套產品，在軍檢階段進行環(huán)境試驗高溫工作階段，即55℃下保溫4小時后通電工作，顯示器開機后操作亮度按鍵，出現背光關閉黑屏現象，操作亮度、對比度和電源按鍵均無響應，電源指示燈常亮。重新上電開機，進行對比度調節(jié)操作和電源開關操作，操作功能均正常，進行亮度調節(jié)操作，復現黑屏現象。該大屏顯示器采購屬于應急采購產品，所以出現黑屏情況以后，負責該單位軍檢驗收的軍代室和承制單位都很重視，畢竟不能因為配套產品未按時交付而耽擱整車的鑒定交付。

1 問題定位

故障發(fā)生后，軍代表室第一時間組織了兩個公司的質量和技術人員對問題進行定位，首先明確大屏顯示器的連接關系，連接框圖如圖1所示；然后針對故障現象描繪出黑屏現象的故障樹，顯示器黑屏現象故障樹如圖2所示；最終根據故障樹對問題進行清晰定位。通過故障樹排查故障。

1.1 E1外部直流電源故障

檢查直流電源輸出電壓和電流，電壓測量為DC24V，滿足正常工作要求（DC19.2V～27.6V之間），最大電流測量為23A左右，也滿足正常工作要求（電流設置最大輸出為50A）。因此底事件E1可以排除。

1.2 E2外部電源電纜故障

在故障發(fā)生時，顯示器電源指示燈正常點亮，重新開機之后，顯示器工作正常，表明顯示器電源供電系統(tǒng)正常。斷電之后，在靜態(tài)下測試電源電纜，經過測試，外部電源電纜引腳功能定義連接正常，沒有出現短路、斷路現象，另外在產品安全性檢驗中對電源電纜進行了絕緣電阻和抗電強度檢測，檢測結果均正常。因此，底事件E2可以排除。

1.3 E3外部信號主機故障、E4外部信號電纜故障、E5顯示器身故障

當顯示器重新上電之后，顯示功能正常，此時，外部信號主機沒有進行任何操作，因此，可以證明液晶屏，外部信號主機，外部信號電纜工作正常。因此，底事件E3、E4和E5可以排除。

1.4 E6顯示器背光控制板故障、E7顯示器背光源故障、E8顯示器背光控制電纜故障、E9背光控制程序故障

故障復現時，檢查背光控制板上工作指示燈，指示燈正常閃爍，指示燈是由軟件控制程序控制I/O口電平狀態(tài)實現LED閃爍，同時測試背光控制信號E_PWM、BLON和SEL_PWM三個信號，對比單板工作正常時和出現故障時的信號波形，兩種狀態(tài)下信號波形一致正確，表明背光控制信號輸出正常，背光控制板工作正常，背光控制程序運行正常，因此底事件E6、E7、E8和E9可以排除。

1.5 E10圖像板信號處理故障、E11圖像板電源故障、E12內部信號電纜故障

當顯示器重新上電之后，顯示功能正常，因此，可以證明圖像板、內部信號電纜等工作正常，因此，底事件E10、E11、E12可以排除。

1.6 E13高溫保護程序故障、E14溫度傳感器故障

對本批次的其它產品的單板進行故障復現和試驗驗證，發(fā)現當試驗箱環(huán)境溫度達到55℃或以上的時候開機，故障就會出現，根據產品的高溫保護功能設置，可以判定，顯示器黑屏是因為產品的高溫保護功能啟動，但是根據程序設置，高溫保護功能啟動是在BIT檢測環(huán)境溫度超過60℃才啟動，因此，此次高溫保護功能啟動屬于異常啟動。

進一步試驗驗證，通過BIT實時讀取采樣溫度。將設置試驗箱到60℃，保溫2h后進行測試，串口讀取BIT檢測溫度為65℃，超出實際環(huán)境溫度5℃，多次采樣讀取溫度，基本都穩(wěn)定在65±1℃左右。再將試驗箱溫度設置為55℃，串口讀取BIT檢測溫度為61℃，超過溫度保護點限制。多次讀取基本穩(wěn)定在61±1℃。經過多個溫度定的測定，發(fā)現BIT讀取到的溫度總比實際環(huán)境溫度高5～6℃左右，由于BIT的溫度檢測是由高溫保護程序和溫度傳感器共同完成此項功能，因此底事件E13和E14都無法排除。

為了進一步確定造成高溫保護功能異常啟動的原因，在高溫保護程序不變的基礎上，將溫度傳感器更換為舊版的傳感器，經過高溫環(huán)境下測試，當在高溫55℃環(huán)境下工作時，檢測環(huán)境溫度為56℃。經過多個溫度點的檢測，BIT測試結果和實際環(huán)境溫度偏差都在±1℃，因此，可以證明高溫保護程序在各個溫度點環(huán)境下工作正常，所以底事件E13（高溫保護程序故障）可以排除。

經過逐步排查，只有底事件E14（溫度傳感器故障）無法排除。

2 機理分析

經過故障排查，造成顯示器黑屏的原因是顯示器的高溫保護功能異常啟動，而高溫保護功能異常啟動是因為溫度傳感器測試的溫度值較實際值偏高，導致在不該啟動高溫保護功能的溫度點將高溫保護功能打開。

檢查前后批次的溫度傳感器型號規(guī)格都相同，廠家也相同，不存在更改元器件情況發(fā)生。該溫度傳感器為熱敏電阻器形式，隨著溫度的變化自身的電阻值發(fā)生改變，進而改變電壓值，單片機的A/D口采集該電壓模擬量轉換為數字量來確定當前的環(huán)境溫度進而控制高溫保護程序的開關。

隨后對該批次的溫度傳感器和之前批次溫度傳感器阻值進行了測試比對，發(fā)現之前批次傳感器阻值偏小。經過對照，本批次傳感器阻值和附件資料中標注的理論值更靠近，經過分析，應該是溫度傳感器進行了優(yōu)化升級，根據附件資料中的標注電阻值進行了校正。

進一步分析，原來的軟件轉換參數是根據之前批次傳感器實測阻值推算出來的，這導致在相同的溫度點下，舊款傳感器檢測到的溫度值正常，新款傳感器檢測到的溫度值偏高，因此在試驗箱溫度達到55℃時，本批次傳感器檢測的溫度超過60℃而引起高溫保護異常啟動。

因此造成此次高溫保護啟動異常的原因就是該批次使用的溫度傳感器阻值進行了升級，對應溫度的匹配阻值有了偏差，引起A/D口測試電壓存在偏差，因此導致BIT檢測到的溫度和實際環(huán)境溫度出現偏差引起。

3 后續(xù)措施

3.1 算法升級

將溫度傳感器的數據轉換算法進行了升級，將BIT測試的溫度值和實際環(huán)境溫度值統(tǒng)一，確保兩者之間的溫差不可以超過±1℃，對修改后的產品進行高溫試驗驗證，經過驗證，高溫環(huán)境下未發(fā)生高溫保護異常啟動現象，經過常溫連續(xù)烤機24h，也未發(fā)現高溫保護異常啟動現象，也未發(fā)現其他異常現象。

3.2 版本控制

軟件更改測試通過后，將按照軟件管理的要求，提交相關報告，辦理相關出入庫手續(xù)，保證后續(xù)批次產品的軟件版本正確，后續(xù)批次產品生產對溫度傳感器進行實際測試，確保溫度傳感器的測試值和實際值統(tǒng)一。

3.3 舉一反三

進行舉一反三，對于采用相同溫度傳感器并進行高溫保護的項目目前只有大屏項目，目前大屏顯示器已累計交付了近60套，檢查之前交付的產品檢驗驗收記錄，在高溫檢測試驗過程中未發(fā)現相同問題，檢查產品的材料清單，發(fā)現之前交付的產品均為同一批次，而且當時的軟件設置參數是根據實際測試阻值設置的，不會導致高溫保護異常啟動。因此之前交付的產品不存在類似問題，不進行處理。

4 啟示

4.1 注重細節(jié)定成敗

該問題的起因其實很簡單，技術人員在編寫環(huán)境溫度模數轉化程序的過程中，參數的設置參考了溫度傳感器的實測阻值，而實測值前后批次發(fā)生了變化引起的。作為軍代表，如果第一時間從傳感器入廠檢開始把關，發(fā)現傳感器的理論值與實測值的不一致，那么到了軟件研制階段，也不會存在因為參數設置的問題，因此，問題雖然通過軟件更改消除了，但是其根在元器件的入廠檢驗，公司質監(jiān)部門沒有把關到位，軍代表室也沒有監(jiān)督到位。這也表明了軍代表工作重在平時，關鍵在細節(jié)，遠不是最后驗收那一個時段。

4.2 抓住關鍵是重點

在新時代新形勢裝備領域下，隨著軍民融合戰(zhàn)略的持續(xù)推進，優(yōu)秀的民營企業(yè)將會不可避免地涌入軍工行業(yè)，企業(yè)間的深度融合，外協(xié)外購任務共享情況將會越來越廣，也越來越復雜，在這中間，軍代表如何做好自己的合同履行工作變得至關重要，只有認準定位，把握關鍵，才可以抽絲剝繭，化繁為簡，事半功倍。

4.3 提升能力保實戰(zhàn)

當今武器裝備迅猛發(fā)展，國防工業(yè)市場風起云涌，部隊實戰(zhàn)化要求扎實推進，軍代表作為裝備建設中的重要一員，勢必不能故步自封，應隨著外部大環(huán)境的變化不斷提升自身的能力與素質，從法規(guī)標準到裝備構造原理的方方面面，都應“了如指掌”，熟記于心，確保能夠滿足部隊新形勢新任務的要求。

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