УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и можетбыть использована для контроля сопротивления и измерения сопротивления изоляции электрических цепей, а также для контроля печатных плат.
Известно устройство для контроля электрических цепей (АС № 754331 €r01R. 31/ОЕ), содержащее коммутатор,блок переключений, запоминающий блок, дешифратор,вентили, регистр адреса, блок ввода и управления, элементы запрета,комбинатор, генератор, при этом контакты коммутатора соединены с его входами и двумя выходными шинами, соединенными с блоком измерения, выход которого соединен с блоком анализа и управления, первый выход которого соединен с входом регистра адреса, второй выход блока анализа и управления соединен с управляющим входом блока управления коммутатором,выходы которого соединены с обмотками реле коммутатора, а остальные входы блока управления коммутатором соединены с выходами дешифратора и блока памяти,входы которого соединены с выходами дешифратора.
Недостатки этого устройства заключаются:
-низкое быстродействие устройства при локализации цепей с пониженным сопротивлением изоляции;
-значительное время срабатывания реле, что обуславливает низкое быстродействие во всех режимах работы.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля электрических цепей (См. АС № 1018054,(j 01R. 31/02), содержащее коммутатор, контакты которого соединены с входами устройства и двумя выходными шинами, соединенными с блоком измерения,выход которого связан с блоком анализа и управления, первый выход которого соединен с входом регистра адреса, а второй выход блока анализа и управления соединен с управляющим входом блока управления коммутатором, выходы которого соединены с обмотками реле коммутатора, а остальные входы блока управления коммутатором соединены с выходом дешифратора и блока памяти, входы которого соединены с выходами дешифратора, блок логического суммирования, регистр группового выбора адреса, а блок памяти выполнен в виде двух узлов - узла адресного
сброса и узла адресного отключения,при этом третий выход блока анализа и управления соединен с входом регистра группового выбора адреса, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами блока логического суммирования,другие входы которого соединены с выходами регистра адреса, а выходы блока логического суммирования соединены с соответствующими входами дешифратора,выходы которого соединены с входами узлов адресного сброса и адресного отключения блока памяти, подключенных к соответствующим входам блока анализа и управления, причем блок логического суммирования выполнен на элементах ИЛИ, число которых равно сумме прямых и инверсных выходов регистра адреса, при этом первые входы элементов ИЛИ соединены с инверсными и прямыми выходами регистра адреса,а вторые входы элементов ИЛИ попарно и поразрядно соединены с соответствующими выходами регистра группового выбора адреса, а четвертый выход блока анализа и управления соединен с блоком измерения.
Этому устройству присущи следующие недостатки:
-в качестве коммутирующего элемента в коммутаторе используются реле, которые имеют значительные по сравнению с полупроводниковыми ключами габариты, потребляют большую мощность и требуют сложных, крупногабаритных и многопотребляющих устройств управления ими;
-аппаратная часть устройств выполнена на устаревшей элементной базе, усложнена введением узлов адресного сброса и узла адресного отключения, выполненных в виде элементов памяти по числу входов устройства,т.е. по числу реле.
Сущность полезной модели состоит в том,что в устройство для контроля электрических цепей, содержащее коммутатор, выполненный в виде коммутационных блоков, соединенных с входами измерителя,выход которого соединен с блоком анализа и управления,выполненный в виде ЭВМ, регистр: адреса,дешифраторы адреса,регистр группового выбора адреса, схемы ИЛИ, введен дешифратор группового выбора адреса,при этом число схем ИЛИ равно числу контактно-коммутационных блоков, а число объединенных входов схем ИЛИ равно числу групп,на которое делится совокупность контактно-коммутационных блоков при групповой проверке изоляции разобщенных цепей, при этом первая группа объединяет все блоки, две вторых группы - по половине блоков каждая.
четыре третьих - по четвертой, восемь четвертых - по одной восьмой и так до тех пор,пока в группе не останется один блок,при этом входы схем ИЖ соединяются с выходами дешифратора группового выбора адреса, а выходы схем ИЖ с входами группового выра адреса коммутационных блоков.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.Е схема коммутационного блока, на фиг.З - соединение коммутационного блока с измерителем, на фиг.4 - схема измерения сопротивления цепей, на фиг.5 - схема измерения сопротивления изоляции (тока утечки) разобщенных цепей.
Устройство для контроля электрических цепей (см.фиг.1) содержит : управляющую ЭВМ 1, соединенная восьмиразрядной шиной данных 2, шиной адреса 3, шиной управления 4, с блоком связи с ЭВМ 5, который содержит четыре регистра адреса - 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 и два регистра команд 5.5, 5.6.
Регистры 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 восьмиразрядными шинами 6.1, 6.2,
6.3,6.4 соединены с дешифраторами адреса измерения 7.1, 7.2, 7.3,
7.4,а также с входом блока формирования младших разрядов адреса 8. Выходы АО-А4 блока 8 поступают на входы всех коммутационных блоков 12.1-12.8. Старшие разряды А5-А7 с выходов регистров 5.2 и 5.3 поступают на входы дешифратора 7.2 и 7.3. Сигналы с выходов дешифраторов 7.2 и 7.3 также поступают на входы всех коммутационных блоков 12.1-12.8. Выходы дешифраторов 7.1 и 7.4 соединены с входами соответствующих коммутационных блоков. Выходы коммутационных блоков 13 соединяются с проверяемым объектом (в частности с печатной платой 14) пружинными контактами 13. Изображенное на фиг.1 устройство для упрощения чертежей содержит всего 8 коммутационных блоков 12.1-12.8, в то время как адресная часть может управлять 256 коммутационными блоками. Также для упрощения чертежей не показано соединение дешифраторов 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 и блока формирования младших разрядов адреса 8 с входами коммутационных блоков 12.1-12.8.
Регистр 5.6 через шину 6.6 соединен с входами дешифратора группового выбора адреса 9, выходы которого 9.1-9.15 соединены с входами схем ИЛИ 10.1-10.8. Выходы  11.1-11.8 соединены с входами группового выбора адреса коммутационных блоков. Количество схем ИЖ в устройстве равно количеству коммутационных блоков.
Коммутационный блок (см.фиг,2) содержит печатную плату с установленными на восьмью БИС - коммутатор. Каждая БИС дешифрует поступающий на ее входы пятиразрядный двоичный код и открывает один из 64 электронных ключей, подключая вывод проверяемой цепи к одной из двух входных шин измерителя. (См.фиг.3). При проверке электрических цепей их выводы необходимо поочередно подключать к каждой входной цепи измерителя. Поэтому каждый вывод проверяемой цепи через два нормально разомкнутых ключа соединен с обоими шинами измерителя. БИС - коммутатор,(в дальнейшем БИС) содержит два коммутатора - верхний и нижний по 32 электронных управляемых ключа и схему управления ими.
При этом одни выводы ключей соединены с входными шинами измерителя  В2, два других вывода ключей соединены вместе и подключаются к выводам проверяемых цепей(см.фиг.З).Каждый коммутационный блок может подключать к шинам измерителя В1 и В2 по 256 выводов проверяемых цепей.
Схема управления ключами БИС состоит из следующих узлов:
-два пятиразрядных регистра - верхний и нижний,щходы регистров соединены с входами дешифраторов, сигналы с выходов которых через схемы И управляют электронными ключами;
-схему группового выбора адреса,состоящую из 32 триггеров и 32 схем И.
БИС функционирует при подаче на ее входы сигналов:
-пять младших размеров адреса, поступающих на входы верхнего и нижнего регистров;
и  сигналы записи в верхний и нижний регистры (по терминологии принятой в списании БИС). По срезу этих сигналов пять младших разрядов адреса записываются в верхний или нижний регистры;
-Ь сигнал сброса триггеров системы группового выбора адреса. На чертежах структура БИС, формирователи сигналов И/л 1, 2, Ав устройстве не изображены. Для управления БИС в составе коммутационного блока кроме вышеуказанных необходимо на блоки следующие сигналы:
блоке.Указанные сигналы управляют верхними коммутаторами БИС, Е2-1 - Е2-8, Е22-1 - Е22-8 аналогичны вышеприведенным,но управляют ключами нижних коммутаторов БИС
Устройство при измерении сопротивления участков проверяемых цепей работает следующим образом (см.фигЛ); ЭВМ через параллельный порт восьмиразрядными словами (байтами) выдает адреса точек, к которым подключается измеритель и команды управления измерителем, В связи с тем,что в реальном разработанном устройстве число точек подключения к проверяемым цепям выбрано равным 4576, для ввода адреса одной точки необходимо использовать два байта. Первый байт используется для выбора номера ключа БИС - разряды АО-А4, и выбора номера БИС в блоке - разряды А5-А7. Вторым байтом выбирается номер коммутационного блока в устройстве.Реализация программы проверки целостности электрических цепей (им может быть печатная плата) реализуется в устройстве следующим образом: ЭВМ через регистр 5.2 шину 6.2 выдает младшие пять разрядов АО-А4 первого байта на блок формирования младших разрЯдов адреса 8. С выходов блока 8 по пятиразрядной адресной шине адрес поступает на адресные входы всех БИС во всех блоках. Далее ЭВМ формирует сигнал  по срезу которого пятиразрядный код АО-А4 записывается в верхние регистры всех БИС. Старшие разряды А5-А7 первого байта из регистра 5.2 поступают на вход дешифратора номера БИС в коммутационном блоке 7.2, на выходе которого появится один из восьми сигналов Е11-1 - Е11-8. Второй байт адреса через регистр 5.1 и шину 6.1 поступит на вход дешифратора 7.1 на выходе которого появится один из сигналов Е1-1 - Е1-8. Этот сигнал и один из сигналов Е11-1 - Е11-8 при совпадении разрешат в заданном вторым байтом коммутационном блоке и в заданной первым байтом номером БИС включить ключ, определяемый младшими разрядами АО-А4 первого байта.
Например, при подаче от ЭВМ первого и второго байта адреса 00000000 и выдаче сигнала w Щ первый вывод проверяемой цепи (см.фиг.1) будет соединен замкнутым контактом К1 БИС № 1 с шиной измерителя В1. Для подключения второго вывода проверяемой цепи к шине В2 ЭВМ выдает третий и четвертый байты и формирует сигнал . Младшие разряды АО-А4 третьего байта адреса через регистр 5.3 поступают на вход формирования младших разрядов адреса 8 с выхода которого поступают на входы всех БИС всех блоков.
По срезу сигнала УК2 они (т.е. АО-А4) будут записаны в нижние регистры всех БИС всех блоков. Старшие разряды третьего байта поступают на входы дешифратора 7.3, на выходе которого появится один из сигналов Е22-1 - Е22-8 (сигнал выбора БИС в блоке). Четвертый байт адреса на ЭВМ через регистр 5.4, шину 6.4 поступит на вход дешифратора номера блока 7.4. На выходе дешифратора 7.4 появится один из сигналов Е2-1 - Е2-8. Сигналы номера БИС и номера коммутационного блока при совпадении разрешат открыть, выбранный кодом АО-А4 третьего байта, ключ нижнего коммутатора в заданной БИС (разряды А5-А7 третьего байта) в заданном четвертым байтом блоке(см.фиг.4). Например, при подаче кода третьего байта 01110000 и четвертого байта 00000111 будет замкнут ключ К2 в восьмой БИС восьмого коммутационного блока. После замыкания ключа К2 второй вывод проверяемой цепи с/ й- будет подключен к шине В2 измерителя. После подключения начальной точки проверяемой цепи к шине В1, второй точки проверяемой цепи к шине В2 ЭВМ через регистр 5.5 шину 6.5 подает сигнал пуск на измеритель 12. Измеритель 12 измерит падение напряжения на проверяемой цепи лег от прохождения по ней тока от генератора тока ГТ. Далее по команде из ЭВМ результат будет передан по шине 12.1 (см.фиг.1) в ЭВМ для анализа. Если результат будет лежать в допустимых пределах, то будет произведено измерение сопротивления других участков проверяемой цепи. После проверки сопротивления всех участков цепи ЭВМ произведет измерение тока утечки проверенной цепи на все остальные цепи совокупности цепей.
Для этого первый вывод проверяемой цепи будет подключен к шине В2 измерителя (см.фиг.5), а выводы всех остальных цепей,проверяемой совокупности цепей, подключены к шине В1 измерителя. Для сокращения времени проверки в устройстве используется команда Групповой выбор адреса. При подаче этой одной команды к шине В1 измерителя подключаются все выводы всех остальных цепей, кроме тех выводов, которые раньше подключались к шине В2 измерителя.
Реализуется в устройстве измерения тока утечки следующим образом: ЭВМ подаст два байта адреса, при дешифрации которых первый вывод проверяемой цепи будет подключен к шине В2 измерителя.
выходе 9.15 дешифратора.С выхода 9.15 сигнал поступит на первые входы всех схем ИЛИ 10.1-10.8 1см.фиг.1).О выхода схем ИЛИ сигнал поступит на входы всех коммутационных блоков,а с них на входы всех БИС в блоках. БИС коммутатор при подаче команды групповой выбор адреса подключит все выводы проверяемой совокупности цепей к шине В1,кроме выводов ранее подключаемых к шине В2,(см.фиг.5). Для измерения тока утечки в устройство введен источник испытательного напряжения Иип, который подключается к шине В2 измерителя и через дополнительный резистор R доп к шине Ы.При этом измеритель 12 измеряет падение напряжения на R. доп от протекания по нему тока утечки через сопротивления утечки 2. ут1 - К ут //. Первая цепь  через замкнутый ключ К2 БИС № 1 блока № 1 подключена к шине измерителя В2, а выводы остальных цепей через замкнутые ключи БИС к шине В1 измерителя. Далее ЭВМ запускает измеритель 12, который через шину 12.1 передает результаты измерения в ЭВМ для анализа. Если ток утечки меньше нормы (т.е. сопротивление утечки выше установленного предела), то ЭВМ вводит в устройство программу проверки следующей испытуемой цепи. Если же ток утечки больше нормы, то производится поиск адреса дефектной цепи, имеющей на проверяемую цепь большой ток утечки. Поиск для сокращения затрат времени производится групповым способом поочередной подачей команды групповой выбор адреса на половину, одну четверть,одну восьмую коммутационных блоков,и, наконец, на один блок, одну БИС. Для этого ЭВМ вводит команды в регистр группового выбора адреса 5.6, далее через шину 6.6 на вход дешифратора группового выбора адреса 9.С выхода дешифратора 9 сигналы поступают поочередно на две группы вторых входов схем ИЛИ, четыре группы третьих входов, восемь групп четвертых входов (см.фиг.1). Последовательность поиска дефектной цепи реализуется в устройстве следующим образом: после подачи первой команды группового выбора адреса сигнал образуется на выходе 9.15 дешифратора 9, поступающий на первые входы всех схем ИЛИ и далее на входы всех коммутационных блоков 12.1-12.8 одновременно.Если после измерения тока утечки он окажется выше нормы,то ЭВМ вводит следующую команду группового выбора адреса, при дешифрации которой сигнал возникает на выходе 9.13 дешифратора 9 и поступит на первую половину вторых входов схем ИЛИ 10.1-10.4 и на входы первой половины коммутационных блоков 12.1-12.4. При этом к шине В1 будут подключены выводы проверяемых цепей в свою очередь
подключенных к первой половине коммутационных блоков. Далее ЭВМ подаст на измеритель 12 команду Пуск и измеритель измерит ток утечки. Если ток утечки будет выше нормы,то ЭВМ продолжит поиск неисправности среди цепей,подключенных к первой половине коммутационных блоков.
Подача команды Групповой выбор адреса на входы второй половины схем ИЛИ 10.5-10.8 производиться не будет.Если же ток утечки первой половины цепей будет ниже нормы,то команда групповой выбор адреса будет подана на входы второй половины схем ИЛИ 10.5-10.8 и поиск неисправности будет производиться среди цепей,подключенных ко второй половине коммутационных блоков.
Для этого ЭВМ последовательно будет подавать на регистр команд 5.6 команды при дешифрации которых на выходе дешифратора 9 будут возникать сигналы, поступающие на уменьшенные по количеству группы входов схем ИЛИ (одна четвертая,одна восьмая и,наконец, один вход). При этом команда групповой выбор адреса будет поступать на входы одной четвертой,одной восьмой части блоков и, наконец,на один коммутационный блок. Причем поиск неисправности будет производиться внутри той группы блоков и соответственно присоединенных к ней проверяемых цепей, ток утечки которых на проверяемую цепь выше нормы.
После обнаружения блока,к которому присоединена дефектная цепь, определяют номер БИС, к которой присоединена дефектная цепь.После этого первый вывод цеп и,у которой измерялось сопротивление участков, присоединяется к шине В1 измерителя. Затем поочередно подключая
к шине В измерителя выводы всех цепей,подключенных к выводам обнаруженной БИС, измеряют сопротивление между шинами В1 и В2, измерителя. При обнаружении вывода участка цепи,имеющего сопротивление меньше допустимого, адрес вывода запоминается в ЭВМ и он от шины В2 отключается. Далее первый вывод проверяемой цепи снова подключается к шине В и ЭВМ снова подает на регистр группового выбора адреса 5.6 команду группового выбора адреса. После дешифрации команды сигнал возникает на выходе 9.15 и подается на все входы группового выбора адреса всех коммутационных блоков. Далее ЭВМ подает команды на измеритель и производится измерение тока утечки. Если ток утечки окажется меньше нормы,то ЭВМ перейдет к проверке сопротивления следующей цепи, если же ток утечки окажется снова больше нормы,то ЭВМ по
описанной выше методике продолжит поиск адреса следующего вывода цепи, имеющего на первую цепь большую утечку.
Операция поиска адресов цепей,имеющих большую утечку на первую цепь будет продолжаться до тех пор,пока не будут определены адреса всех выводов цепи,имеющих на первую цепь большой ток утечки.
Таким образом введение дополнительного дешифратора группового выбора адреса и схем ИЛИ по числу коммутационных блоков позволяет сократить время, затрачиваемое на поиск неисправности в несколько раз по сравнению с устройствами,осуществляющими последовательное подключение к измерителю всех цешей, и значительно упростить аппаратную часть по сравнению с устройством по А.С, № 1018054.