(57)【要約】  被電気試験コンデンサに電源を提供するための回転式コンデンサ電気試験システムは、少なくとも１つのプログラム可能な電圧源と、少なくとも１つのプログラム可能な電流源と、電圧源および電流源をプログラムするための制御器とを含むことができる。ランダムアクセス不揮発性メモリは、情報を記憶するために、および読み込み／書き込み能力を制御器に提供するために提供されることができる。少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器は、制御器とプログラム可能な電圧源および電流源との間で通信することができる。診断プログラムは、少なくともいくつかのサブシステムの基本的な入出力機能の内部完全性を試験するために、制御器を通じて動作することができる。回路健全性監視プログラムは、少なくともいくつかのサブシステムの内部完全性を定期的に試験および判断するために、制御器を通じて動作することができる。自己試験プログラムは、少なくともいくつかの内部サブシステムが、試験／故障基準で適切に機能しているかどうかを判断するために、制御器を通じて動作することができる。
2010511869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの被電気試験コンデンサに電源を提供するための回転式コンデンサ電気試験システムであって、前記試験システムは、被電気試験コンデンサごとに、少なくとも１つの電圧値および少なくとも１つの電流値を測定するために、各被試験コンデンサと電気的に接触し、前記試験システムは、
少なくとも１つのプログラム可能な電圧源と、
少なくとも１つのプログラム可能な電流源と、
前記電圧源および電流源をプログラムするための制御器と、
情報を記憶するための、および読み込み／書き込みインタフェース能力を前記制御器に提供するための、ランダムアクセス不揮発性メモリと、
前記制御器と前記プログラム可能な電圧源および電流源との間で通信するための、少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器とを備える、ことを特徴とする試験システム。
【請求項２】
前記制御器は、フィールドプログラマブルゲートアレイをさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の試験システム。
【請求項３】
プログラムされた電圧値が成功裏に供給されたかどうかを判断するために、出力電圧値を測定し、かつ前記制御器と通信するための、出力電圧センサをさらに備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試験システム。
【請求項４】
プログラムされた電流値が成功裏に供給されたかどうかを判断するために、出力電流値を測定し、かつ前記制御器と通信するための出力電流センサをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項５】
少なくともいくつかのサブシステムの基本的な入出力機能の内部完全性を試験するための、前記制御器を通じて動作可能な診断プログラムをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項６】
少なくともいくつかのサブシステムの内部完全性を定期的に試験および判断するための、前記制御器を通じて動作可能な回路健全性監視プログラムをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項７】
少なくともいくつかの内部サブシステムが、試験／故障基準で適切に機能しているかどうかを判断するための、前記制御器を通じて動作可能な自己試験プログラムをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項８】
前記制御器は、試験電圧波形および／または試験電流波形の出力をプログラムする、ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれかに記載の試験システム。 
【請求項９】
前記プログラム可能な電圧および電流源を監視するための、少なくとも１つの温度センサをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項１０】
前記制御器は、閾値を超えたかどうかを判断するように、測定した温度値を比較し、前記閾値を超えた場合、前記制御器は、前記閾値を超えていると判断された、前記測定した温度値によって感知された、過剰な熱を生成している、対応する電圧源および電流源サブシステムを遮断する、ことを特徴とする請求項９に記載の試験システム。 
【請求項１１】
前記制御器は、ランダムアクセス不揮発性メモリ内に記憶された情報をやりとりする、ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれかに記載の試験システム。
【請求項１２】
前記情報は、基板の累積動作時間、基板の最高動作温度、基板の平均動作温度、基板の最大出力条件、基板の平均出力条件、基板の内部識別情報、基板の電子シリアル番号、基板の製造日、基板の製造場所、基板のファームウェアバージョン、基板のソフトウェアバージョン、平均周囲温度、最大周囲温度、ヒートシンクの平均温度、ヒートシンクの最高温度、平均電圧出力、最大電圧出力、平均電流出力、最大電流出力、回路の最終試験日、回路の最終試験結果、およびあらゆるそれらの組み合わせから成る群より選択される、ことを特徴とする請求項１１に記載の試験システム。
【請求項１３】
少なくとも１つのプログラム可能な値を設定するように、かつ、前記制御器を通じて少なくとも１つの完全なサブシステムを試験して、前記試験済みの完全なサブシステムが適切に動作しているかどうかを判断するために、測定値を受信するように、自己試験プログラムを実行するために、前記制御器と通信するホストコンピュータをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれかに記載の試験システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被電気試験コンデンサに電源を提供するための回転式コンデンサ電気試験システムに関し、より具体的には、グループ化された回路モジュールにおける自己試験、監視、および診断能力を有する、回転式コンデンサ電気試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の被試験コンデンサの静電容量、散逸率、および絶縁抵抗を自動的に確認するための装置は、一般的に既知であり、例えば、米国特許第４，９３１，７２１号を参照されたい。既知の回転式コンデンサ電気試験システムは、被電気試験コンデンサに電圧源を提供する機器を含む。前記機器は、カードケージに垂直に差し込む、２つの群の４つの異なる種類の回路基板を含む。基板は、独立に挿入および取り外しを行うことができる。これらの基板は、協働して電圧源、電流源、および出力電圧の測定能力を提供する。この回路の全てを利用可能な形状因子に適合させることができないので、回路は、４つの別個の回路基板に分割される。初めてシステムを組み立てる時に、個々の回路基板に対して回路内検証を行うことができ、また、各基板の試験に対して試験用治具を作製することができる。しかしながら、基板群は、全てがシステム内に組み込まれ、システム試験手順が実行されるまで、一緒に試験することができない。この基板群内に故障があった時には、その群内のどの基板が故障しているのか、即座に明らかにならない。したがって、４つ全ての基板について、問題を調査しなければならない。
【０００３】
基板が故障する場合、その基板がどのくらいの時間動作していたのか、その出力条件が何であったのか、および基板がどのくらいの温度になっていたのかは分からない。このデータは、回路の寿命を判断する際に、また、故障モードおよび脆弱さを理解する際に有用である。
高感度な回路を監視することができ、かつ、ある程度の限度に到達した時にこれを遮断する、またはエラーにフラグを立てることができれば、一部の故障を防ぐことが可能である。基板上の情報が無ければ、これを実行することはより困難である。
別の問題は、これらの回路基板の保証追跡である。顧客が、故障したシステムを再び実行するために、予備のシステムから基板を取り込んだ場合、これは、保証規定の侵害となる。しかしながら、印刷回路基板（ＰＣＢ）上に書き込まれた手書きのシリアル番号以外に、このイベントを追跡する方法は無い。
【０００４】
個々の基板は、それらが適切に組み立てられたことを確認するように、多数の異なる方法で別々に試験することができる。しかしながら、前記基板は、最終的には、それらが互いに機能することを検証するように、システム内に差し込まれる必要があるので、システム内試験を実行しなければならない。故障が検出された場合、それはシステム内で診断されなければならない。
既存の電気コンデンサ試験機器では、モジュール的手法を使用しない。既存のシステムには、限られた内部リードバック能力しか存在しないので、システム内で基板の問題を解決して較正するために、複数の外部計測器を使用しなければならない。シリアル化は、ＰＣＢ上の手書きの番号によって対処され、ハードウェアには認識されない。
【発明の開示】
【０００５】
被電気試験コンデンサに電源を提供するための回転式コンデンサ電気試験システムの一実施形態は、例えば、少なくとも１つのプログラム可能な電圧源と、少なくとも１つのプログラム可能な電流源と、電圧源および電流源をプログラムするための制御器とを含む。情報を記憶するため、および読み込み／書き込みインタフェース能力を制御器に提供するための、ランダムアクセス不揮発性メモリを提供することができる。制御器とプログラム可能な電圧源および電流源との間で通信するための、少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器を提供することができる。システムは、少なくともいくつかのサブシステムの基本的な入出力機能の内部完全性を試験するための、制御器を通じて動作可能な診断プログラムを含むことができる。システムは、少なくともいくつかのサブプログラムの内部完全性を定期的に試験および判断するための、制御器を通じて動作可能な回路健全性監視プログラムを備えることができる。自己試験プログラムは、少なくともいくつかの内部サブシステムが、試験／故障基準で適切に機能しているかどうかを判断するために、制御器を通じて動作することができる。
当業者には、本実施形態および他の実施形態の詳細は、添付図面とともに以下の説明を読み通すことによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本願明細書の内容は、添付図面について言及したものであり、複数の図面を通じて、同じ参照番号は同じ要素を示す。
【図１】本発明の一実施形態による、被電気試験コンデンサに電源を提供するための回転式コンデンサ電気試験システムにおけるサブシステムの概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
コンデンサ電気試験のための次世代の源および測定機器は、１つの機械アセンブリ上に試験電圧波形を出力するのに必要な全ての回路を組み合わせている。このアセンブリは、互いに並列に設置されるとともに基板間コネクタを介して接続される２つの回路基板、を収容する。以下、このアセンブリをモジュールと称する。このアセンブリは、診断能力、健全性監視、および自己試験性を改善するように、機器のモジュール的性質を利用する。
当然、回路基板が正確に組み立てられているか、および適切に起動するかを検証する、初期のステップが実行される。一旦このステップが完了すると、基板を一緒に組み立てることができ、モジュール試験を開始することができる。
【０００８】
モジュールは、高速並列バスを通じて主制御器と通信するバックプレーンに差し込むように設計されている。主制御器は、モジュールを試験するように診断インタフェースを実行することができる、ホストＰＣと通信する。バックプレーンに差し込む基板は、アドレスおよびデータをコマンドに復号化して、モジュール上の適切な機能を実行するＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）を有する。ボード上に知能を有し、診断インタフェースを使用して基板と通信できることで、技術者に、故障が生じていると考えられる場所を絞り込むための、より多くの情報を提供することができる。
【０００９】
この特定のモジュールの主要部分は、５つの独立に制御されるプログラム可能な電流源、および２つの独立に制御されるプログラム可能な電圧源である。電流は、１６ビットデジタル／アナログ変換器を使用してプログラムすることが可能であり、その電流は、１２ビットアナログ／デジタル変換器を使用して５つ全てのチャネル上にリードバックすることが可能である。また、５つのチャネルのそれぞれの出力電圧、およびそれぞれの電圧源の出力を測定することも可能である。したがって、診断インタフェースでは、電圧が設定されその後リードバックされる、また、電流が設定されその後リードバックされる、リードバック試験を実行することが可能である。リードバック電流および電圧が許容範囲内にあれば、それらのサブシステムは機能していると言うことができる。他のソフトウェアは、正確度を検証し、較正を実行するように、外部機器とともに使用することができるが、この方法は、回路の一次チェックを与える。１つのチャネルが不良であった場合、技術者は、回路の連鎖を通じて追跡し、故障を発見することができる。最大限に自動化するために、このルーチン全体を、ソフトウェアループに入れて、全てのチャネルについて順々に実行することが可能である。次いで、データを限界値と比較して、合格／不合格を表示することが可能である。高出力部分のヒートシンク上の温度センサは、温度を監視して、限界値に到達した場合にエラーの信号を送ることができる。エラーが生じた回路の遮断は、モジュール内のボード間の通信が直接起こり得るので、即時に起こり得る。
【００１０】
モジュール内の不揮発性メモリは、電源が切断された後に情報を記憶するために含まれる。それは、いくつかの点で非常に有用なものとなり得る。このメモリは、保証に関わる問題を実行する基板の追跡を補助するように、一意の電子シリアル番号を記憶することができる。また、基板がいつ、どこで製造および試験されたのかを追跡するのにも有用となり得る。加えて、動作中に、メモリは、動作していた時間の長さに関する情報、および平均周囲温度、ヒートシンク温度、ならびに出力電圧および電流等の統計を更新することができる。故障が発生した場合、このデータは、リードバックすることができ、その基板がいつ、どのように、そして何故故障したのか、その手掛かりを提供することができる。
【００１１】
自己試験は、診断能力のスーパーセットである。診断は、モジュール内の回路への読み込みおよび書き込みに対して、最下位レベルの機能を提供する。上位レベルの機能またはプログラムは、モジュール上の完全なサブシステムを試験するように、これらの機能を使用することができる。出力を設定した後に結果をリードバックする能力によって、この試験手順は、試験から自動的にフィードバックを得ることができ、よって「自己試験」と称される。これらの手順は、システムの電源投入時、または要求に応じて実行することができる。
【００１２】
診断、監視、および自己試験能力は、現代のシステムにおいては新しい概念ではない。しかしながら、特定の機能を実行する機器の代わりにプラグインモジュールに対応するプラットフォームの概念は、コンデンサ電気試験業界にとっては新しいものである。モジュールは、保守および試験がより容易であり、既存の設計を再利用することができるさらなる開発の明確な経路を提供する。
機械アセンブリとして基板を保持することで、モジュールの個々の基板の改竄を防止する。基板を一緒に保管していれば、それらの更新は互換性があるものとなり、かつ、あらゆる較正情報が関連するものとなる。
【００１３】
次世代のコンデンサ電気試験機器におけるモジュールは、最高３００ＶＤＣおよびそれ以上の高電圧で動作することができる高出力回路を収容している。したがって、ヒートシンクおよび電力出力回路を監視することは、発火および故障の防止に重要である。温度がその限界トリップポイントに到達した場合は、モジュール全体を即時に遮断して危険を回避し、主制御器にエラーのフラグを立てることができる。モジュールが動作中に故障した場合は、それを取り外して新しいモジュールと交換することができる。これによって、故障したシステムの、可能な限り短い時間での動作復帰を確実にする。故障したモジュールをシステムから取り外した場合、それを別の診断システムに組み込み故障を特定することができる。このトラブルシューティング時間は、顧客が製造に戻ることができるので、ボードがオフラインである間に生じることが望ましい。基板が、内部リードバック能力を主要領域内に有する場合、ソフトウェアルーチンは、試験工程を自動化するように書き込むことができる。これが存在しない場合は、やはり問題の特定を助ける外部機器を使用して、類似したプロセスを利用することができる。
【００１４】
基板がどのように、何故故障したのかの判断を援助するために、モジュール内の不揮発性メモリは、ヒートシンクおよび周囲温度、出力電圧、タイムスタンプ、およびモジュールに関する他のあらゆる関連情報を定期的に更新することができる。故障が生じた時に、これをメモリ内に記録することもできる。モジュールを取り外して試験手順を達成した時に、このログデータを検討して、トラブルシューティングを援助することができる。
モジュールは、対象のシステム内に組み込まれる前に、個々に試験することもできる。最初に故障であることが分かった場合、同じ診断インタフェースを使用して、システムに組み込まれる前に問題を見つけ出すことができる。
モジュール的手法によって、ある場合には縮小された回路がもたらされる。基板をモジュールにグループ化する時には、モジュール内の１つの基板だけをバックプレーンと接続すればよい。これは、ボードを互いに接続してそのように通信することができるので、一部のバックプレーンインタフェース回路を、システム全体から取り除くことができることを意味する。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による回転式コンデンサ電気試験システム１０は、被電気試験コンデンサに電源を提供する。システム１０は、少なくとも１つのプログラム可能な電圧源１２と、少なくとも１つのプログラム可能な電流源１４とを含む。制御器１６は、電圧源１２および電流源１４をプログラムするために提供される。ランダムアクセス不揮発性メモリ１８は、読み込み／書き込みインタフェース能力を制御器に提供し、また、情報の記憶に使用することができる。少なくとも１つのデジタル／アナログ変換器２０は、制御器１６とプログラム可能な電圧源１２および電流源１４との間の通信を提供する。制御器１６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の形態とすることができる。
【００１６】
出力電圧センサ２２は、出力電圧値を測定して、プログラムされた電圧値が成功裏に供給されたかどうかを判断するために、制御器１６と通信する。出力電流センサ２４は、出力電流値を測定して、プログラムされた電流値が成功裏に供給されたかどうかを判断するために、制御器１６と通信する。少なくとも１つの温度センサ２６は、プログラム可能な電圧源１２および電流源１４を監視するために提供されることができる。制御器１６は、閾値を超えたかどうかを判断するために、測定した温度値を比較することができ、閾値を超えた場合、制御器１６は、閾値を超えていると判断された、測定した温度値によって感知された過剰な熱を生成している、対応する電圧源１２および電流源１４サブシステムを遮断する。
【００１７】
制御器１６は、ランダムアクセス不揮発性メモリ１８内に記憶された情報をやりとりする。制御器１６によって読み込みおよび／または書き込みされる情報は、印刷回路基板の累積動作時間、印刷回路基板の最高動作温度、印刷回路基板の平均動作温度、印刷回路基板の最大出力条件、印刷回路基板の平均出力条件、印刷回路基板の内部識別情報、印刷回路基板の電子シリアル番号、印刷回路基板の製造日、印刷回路基板の製造場所、印刷回路基板のファームウェアバージョン、印刷回路基板のソフトウェアバージョン、平均周囲温度、最高周囲温度、平均ヒートシンク温度、最高ヒートシンク温度、平均電圧出力、最大電圧出力、平均電流出力、最大電流出力、印刷回路基板の最終試験日、印刷回路基板の最終試験結果、およびあらゆるそれらの組み合わせから成る群より選択される、データを含めることができる。
【００１８】
ホストコンピュータ２８は、１６ビットデジタル／アナログ変換器３０を通じて少なくとも１つのプログラム可能な値を設定するように、また、制御器１６を通じて少なくとも１つの完全なサブシステムを試験して、試験済みの完全なサブシステムが適切に動作しているかどうかを判断するために、１２ビットアナログ／デジタル変換器３２を通じて測定値を受信するように、自己試験プログラムを実行するために、制御器１６と通信するように接続することができる。
【００１９】
診断プログラムは、少なくともいくつかのサブシステムの基本的な入出力機能の内部完全性を試験するために、制御器１６を通じて動作することができる。回路健全性監視プログラムは、少なくともいくつかの内部完全性を定期的に試験および判断するために、制御器１６を通じて動作することができる。自己試験プログラムは、少なくともいくつかの内部サブシステムが、試験／故障基準で適切に機能しているかどうかを判断するために、制御器１６を通じて動作することができる。制御器１６は、試験電圧波形の出力をプログラムすることができ、また、試験電流波形の出力をプログラムすることができる。
本発明は、現在最も実用的かつ好適な実施形態と考えられているものに関して説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲内に含まれる種々の変更および同等の配設を包含することを意図したものであり、その範囲は、法律の下で許可されているように、全てのそのような変更および同等の構造体を包含するように最も広義に解釈されるものであると理解されたい。
【図１】
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【国際調査報告】
2010511869.tif 000004
2010511869.tif 000005