ПРОГРАММНО-ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПРИБОР "ДОЛЬТА"

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, конкретно к переносным программно-диагностическим приборам, позволяющим производить разработку контрольных (диагностических) тестов, диагностировать радиоэлектронные изделия (РЭИ) на основе разработанных тестов и обнаруживать места локализации неисправностей в дефектных РЭИ.
Известен программно-диагностический прибор «Меандр-Д» (RU 66073 МПК: G05B 23/00, G06F 11/30, 2007), содержащий соединенные между собой компьютер и программно-диагностический блок с адаптером для подключения объектов диагностики, причем программно-диагностический блок содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь, многоканальный генератор аналоговых сигналов, многоканальный генератор импульсно-кодовых сигналов, многоканальный логический анализатор и многоканальный диагностический модуль, выполненные на интегральных элементах и с цифровым управлением.
При этом переносной компьютер и программно-диагностический блок выполнены в виде отдельных переносных приборов с возможностью соединения между собой через USB и/или RS-232 порты. Переносной компьютер содержит клавишное наборное поле и ручной манипулятор управления курсором типа «мышь».
Недостатком известного переносного программно-диагностического комплекса является недостаточная производительность.
Задачей полезной модели является повышение производительности переносного программно-диагностического прибора.
Техническим результатом полезной модели, обеспечивающим решение поставленной задачи, является упрощение управления прибором.
Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что переносной программно-диагностический прибор, содержащий соединенные между собой переносной компьютер и переносной программно-диагностический блок с адаптером для подключения объектов диагностики, причем программно-диагностический блок содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь, многоканальный генератор аналоговых сигналов, многоканальный генератор импульсно-кодовых сигналов, многоканальный логический анализатор и многоканальный диагностический модуль, выполненные на интегральных элементах и с цифровым управлением, согласно полезной модели переносной компьютер выполнен в виде планшетного компьютера с совмещенными информационной и сенсорной панелью управления, планшетный компьютер жестко закреплен на верхней стороне программно-диагностического модуля, индикаторная панель компьютера, выполнена в виде светодиодной или ЖК - матрицы, а совмещенная с индикаторной панелью сенсорная панель управления - с возможностью управления экранным меню и переключения режимами контроля, диагностики и поиска дефектных элементов изделий.
При этом сенсорная панель управления выполнена в виде матрицы из пьезоэлементов, электрические обкладки которых соединены с управляющими выходами планшета, и снабжена графическим пером, выполненным в виде пластикового карандаша или ручки типа Grip Pen. При втором варианте исполнения сенсорная панель управления выполнена в виде сетки токопроводов, соединенных с управляющими выходами планшета, и снабжена графическим пером, выполненным в виде электромагнитного карандаша, один конец которого выполнен с функцией записи, а другой с функцией стирания записи. При третьем варианте исполнения сенсорная
панель управления выполнена в виде контрастной координатной сетки, нанесенной на экран информационной панели, и снабжена графическим пером, выполненным в виде ручки с кнопкой и фотоприемником считывания, электрический выход которого через нормально разомкнутые контакты кнопки управления ручки и беспроводную или проводную линию передачи данных соединен с управляющим входом компьютера.
Выполнение компьютера программно-диагностический прибора в виде планшетного компьютера с совмещенными индикаторной панелью и сенсорной панелью управления позволяет исключить посредническое звено управления, а именно - исключить ручной манипулятор управления курсором типа «мышь». Это в свою позволяет повысить производительность переносного программно-диагностического прибора за счет упрощения управления прибором (снижения требований к памяти и скорости реакции оператора) и снижение временных затрат на выбор контрольно-измерительных файлов на индикаторной панели компьютера. Жесткое закрепление планшетного компьютера на верхней стороне программно-диагностического модуля позволяет уменьшить длину соединительных линий между компьютером и программно-диагностическим модулем и, тем самым, дополнительно повысить производительность прибора в целом за счет уменьшения времени задержки импульсно кодовых сигналов в линиях связи и увеличения скорости обмена сигнальной информацией. Вариантность выполнения сенсорной панели управления планшетного компьютера в виде матрицы из пьезоэлементов, сетки токопроводов или в виде контрастной координатной сетки позволяет обеспечить оптимальное соотношение между скоростью и точностью управления для конкретного применения прибора. Это в свою очередь позволяет варьировать соотношением
производительности и качества прибора для контроля и диагностики различных по сложности РЭИ.
На фиг.1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию переносного программно-диагностического комплекса на основе планшетного компьютера, на фиг.2 - его функциональная схема.
Программно-диагностический прибор содержит соединенные между собой двунаправленной активной шиной 1 сопряжения планшетный компьютер 2 и программно-диагностический блок 3 с адаптером 4 для подключения объектов 5 диагностики. Планшетный компьютер 2 жестко закреплен на верхней стороне программно-диагностического блока 3 и снабжен индикаторной панелью 6, выполненной в виде светодиодной или ЖК - матрицы. Для обеспечения возможности управления экранным меню и переключения режимами контроля, диагностики и поиска дефектных элементов изделий без использования ручного манипулятора типа «мышь» с внешней стороны индикаторной панели 6 установлена светопрозрачная сенсорная панель 7 управления. При этом сенсорная панель 7 управления выполнена в виде матрицы из пьезоэлементов, электрические обкладки которых соединены с управляющими выходами планшета, и снабжена графическим пером 8, выполненным в виде пластикового карандаша или ручки типа Grip Pen. При втором варианте исполнения сенсорная панель 7 управления выполнена в виде сетки токопроводов, соединенных с управляющими выходами планшета, и снабжена графическим пером 8, выполненным в виде электромагнитного карандаша, один конец которого выполнен с функцией записи, а другой с функцией стирания записи. При третьем варианте исполнения сенсорная панель 7 управления выполнена в виде контрастной координатной сетки, нанесенной на экран информационной панели, и снабжена графическим пером 8, выполненным в виде ручки с
кнопкой и фотоприемником считывания, электрический выход которого через нормально разомкнутые контакты кнопки управления ручки и беспроводную или проводную линию передачи данных соединен с управляющим входом компьютера. При первом варианте исполнения сенсорная панель 7 управления более проста в конструктивном исполнении, не требует применения дорогостоящих специальных перьев, но обладает меньшей точностью считывания сигнальной информации и поэтому применима для использования в программно-диагностических приборах с крупным отображением «меню управления» на индикаторной панели 7 компьютера 2. При втором и третьем варианте исполнения сенсорная панель 7 обладает повышенной разрешающей способностью, позволяет повысить точность считывания сигналов управления, но более сложна и требует применения дорогостоящих графических перьев 8 специальной конструкции. Другим преимуществом второго и третьего вариантов исполнения сенсорной панели 7 является возможность прорисовки и визуального отображения формы контрольных сигналов для последующего преобразования в компьютере 2 визуальных сигналов в цифровую форму и подачи их на программно-диагностический блок 3. Программно-диагностический блок 3 как и в прототипе содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь 9, многоканальный генератор 10 аналоговых сигналов, многоканальный генератор 11 импульсно-кодовых сигналов, многоканальный логический анализатор 12 и многоканальный диагностический модуль 13, выполненные на интегральных элементах и с цифровым управлением.
Устройства 9÷13 выполнены в виде отдельных съемных модулей с цифровым управлением, установленных в корпусе блока 3. Компьютер 2 предназначен для управления работой переносного программно-диагностического комплекса, а также для генерации двоичных кодов и
обработки кодов, принятых с модулей 9÷13, в режиме: разработка диагностического теста, диагностирование или ремонт. Он снабжен операционной системой Windows XP и имеет процессор типа Pentium-2 или выше с частотой не менее 900 Мгц; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с объемом памяти не менее 512 Мбайт, встроенное запоминающее устройство на жестком магнитном диске емкостью не менее 60 Гбайт, параллельные порты для соединения через шину 1 с модулями 9÷13 и не менее трех последовательных высокоскоростных портов USB-2.0 для соединения с внешними устройствами - носителями контрольных (диагностических) тестов: карты памяти (Flashcard), съемные магнитные диски и оптические DVD - диски. Индикаторная панель 6 компьютера 2 выполнена с жидкокристаллическим экраном с размерами не менее 11 дюймов. Компьютер 2 через параллельные порты соединен с двунаправленной активной шиной 1 типа VXI, на электрических разъемах которой установлены съемные модули 9÷13. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 9 содержит не менее двух аналого-цифровых преобразователей, соединенных по входу со щупом 14. Многоканальный генератор 10 аналоговых сигналов, содержит не менее двух цифро-аналоговых преобразователей, соединенных по сигнальным входам с шиной 1, а по выходу - с зондом 15. Многоканальный генератор 11 импульсно-кодовых сигналов содержит не менее шестнадцати преобразователей двоичных чисел в логические уровни напряжений, соединенных по сигнальным входам с шиной 1, а по выходу - через буферный усилитель 16 со щупами 17 с микрозажимами. Многоканальный логический анализатор 12 содержит не менее четырех восьмиканальных портов, соединенных по входам с пробниками 18, снабженными щупами 19 с микрозажимами, а по выходам - с сигнальными входами шины 1. Многоканальный диагностический модуль
13 блока 3 (как и в прототипе) содержит тактовый генератор, схему сброса, микросхему интерфейса RS-232, схему защиты от перенапряжений и коротких замыканий и не менее трех перепрограммируемых микроЭВМ на 45 каналов каждая (на рисунке не показано). Каждая перепрограммируемая микроЭВМ выполнена на базе микроконтроллера ATMegal28 (ATMEL) и содержит последовательный интерфейс универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика (УСАП), центральный процессор (ЦП) с перепрограммируемым (ППЗУ) и оперативным (ОЗУ) запоминающими устройствами и контроллер ввода-вывода на сорок пять каналов. Все микроЭВМ модуля 13 соединены через микросхему интерфейса RS-232 с шиной 1, а через контроллеры «ввода/вывода» - с клеммами адаптера 4 и щупом 20. Адаптер 4 предназначен для соединения с объектом 5 диагностики (РЭИ) и выполнен в виде контактной платы. Контактная плата адаптера 4 содержит основные и дублирующие разъемы, блок съемных перемычек, вторичные преобразователи постоянного напряжения, согласователи уровней ТТЛ/КМОП (+5 В/+9 В), ТТЛ/ЭСЛ (+5 В/-1,7 В), а также контактную матрицу, контакты которой соединены с соответствующими контактами разъема адаптера 4 (на рисунке не показано). Конструкция адаптера 4 зависит от диагностируемого РЭИ и разрабатывается конкретно под каждый тип РЭИ или под группу типов РЭИ.
Перед началом работы программно-диагностического комплекса диагностируемое радиоэлектронное изделие (РЭИ) 5 подключают к адаптеру 4 через соответствующие разъемы. Адаптер 4 подключают к диагностическому модулю 13 через кабель 21. На диагностируемое РЭИ 5 подается питающее напряжения от источника 22 постоянного не стабилизированного напряжения через вторичный преобразователь постоянного напряжения, установленный на плате адаптера 4. Оператор с
помощью сенсорной панели 7 управления компьютера 2 запускает программу тестовой диагностики, которая управляет работой программно-диагностического блока 3 в режимах «Разработка диагностического теста», «Диагностика» и «Ремонт», а также вызывает программы «Цифровой осциллограф», «Генератор сигналов», «Логический анализатор», которые используются при поиске неисправных элементов в РЭИ.
Рассмотрим работу комплекса в указанных режимах.
РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ТЕСТА
В данном режиме, используя экранное меню индикаторной панели 6 и сенсорной панели 7 управления, имеются возможности:
- создавать визуальный тест на панели 6 компьютера 2 путем прорисовки карандашом 8 на сенсорной панели 7 логических уровней сигналов на контактах РЭИ в виде графических эпюр;
- создавать визуальный тест на панели 6 компьютера 2 и одновременно выдавать сигналы на РЭИ 5 (интерактивный режим);
- автоматически преобразовывать визуальный тест в цифровой и сохранять его в файле теста блока памяти компьютера 2;
- создавать файлы технического описания, таблиц уровней и эпюр сигналов, значений логических сигнатур в контрольных точках схемы;
- загружать и выгружать на индикаторную панель 6 инструкции по ремонту.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ РЭИ
В режиме «Диагностика»:
- выдаются тестовые воздействия на РЭИ 5, записанные в файле теста;
- в случае необходимости ручной коммутации (для цифро-аналоговых и аналоговых ячеек РЭИ 5) на индикаторную панель 6 компьютера 2 выдаются текстовые и графические указания и сообщения;
- ответные сигналы РЭИ 5 на тестовые воздействия (текущая реакция) записываются в ОЗУ компьютера 11;
- по окончанию прогона теста производится автоматическое сравнение файла эталонной реакции и текущей реакции. В случае не совпадения выдается текстовое сообщение "Брак изделия!" и выводятся на индикаторную панель 6 компьютера 2 результаты сравнения.
РЕЖИМ РЕМОНТА РЭИ
Режим используется для ремонта РЭИ, не прошедших диагностику.
В данном режиме:
- тестовое воздействие на РЭИ 5 выдается циклически - (динамический режим диагностики) и с помощью щупов 14, 17, 19, 20 производится поиск неисправного элемента (микросхемы 23) РЭИ 5:
- путем вывода логических эпюр напряжения - логический анализ;
- путем расчета сигнатур и сравнения их значений с эталонными значениями - сигнатурный анализ;
- путем вывода аналоговых эпюр напряжения - аналоговый анализ (наблюдение на осциллографе).
При этом тестовое воздействие может выдаваться на РЭИ 5 через входные контакты адаптера 4, а также с помощью зонда 15 генератора аналоговых сигналов в любую точку схемы РЭИ 5, а выходные сигналы считываются с выходных контактов разъема адаптера 4. Реакция может приниматься с помощью щупа 14 из любой точки схемы РЭИ 5 и
отображаться на индикаторной панели 6 компьютера 2 в режиме «Осциллограф». При обнаружении места локализации неисправности тестовое воздействие может выдаваться с помощью щупов 17, подключаемых микрозажимами к сигнальным входам конкретной микросхемы 23 РЭИ 5, а выходные сигналы считываются с выходных контактов исследуемой микросхемы 23 РЭИ 5 с помощью щупов 17, закрепляемых микрозажимами на выходных контактах микросхемы 23. Реакция микросхемы обрабатывается логическим анализатором 12, компьютером 2, отображается на индикаторной панели 6 компьютера 2 и используется для оценки работоспособности конкретной микросхемы. При установке в адаптер 4 второго дублирующего и заведомо исправного РЭИ 5, закрепляя щупы 17 генератора 11 тестовых сигналов на однотипных входах обоих РЭИ 5, а щупы 19 анализатора 12 на однотипные выходы можно методом сравнения исследовать схему РЭИ 5 и определять по расхождению выходных сигналов местоположение дефектного элемента схемы.
Рассмотрим особенности функционирования элементов программно-диагностического прибора в указанных режимах. В момент включения питания прибора схема сброса модуля 13 вырабатывает импульс сброса. Этот импульс поступает на все микроЭВМ модуля 13 и устанавливает их в одно исходное состояние. Одновременно тактовый генератор модуля 13 вырабатывает импульсное напряжение (типа меандр) стабилизированной частоты 20 МГц. Это напряжение поступает на все микроЭВМ модуля 13 и синхронизирует все процессы в указанных микроЭВМ. После установки исходного состояния оператор с помощью сенсорной панели 7 выбирает из памяти компьютера 2 диагностический тест, разработанный ранее для контролируемого в данный момент РЭИ 5. Запускает его на выполнение в режиме «Диагностика». Компьютер 2 преобразует коды теста в управляющие
коды, которые передаются через шину 1 в диагностический модуль 13. Каждая микроЭВМ модуля 13 работает под управлением внутренней программы, которая предварительно разрабатывается проектировщиком данного устройства и записывается в ее перепрограммируемое запоминающее устройство (ППЗУ). При этом каждая микроЭВМ принимает от компьютера 2 только "свои" управляющие коды и накапливает их в своем ОЗУ. Центральный процессор (ЦП) каждой микроЭВМ модуля 13 дешифрирует поступившие коды и выдает команды на соответствующий контроллер «ввода/вывода». Контроллер «ввода/вывода» микроЭВМ, в зависимости от поступающих на него команд от ЦП управляет работой контактов микроЭВМ. Процесс управления заключается в следующем: устанавливается конфигурация контакта (вход или выход в данном такте теста); устанавливается потенциал на сконфигурированном контакте +5В (логическая 1) или +0В (логический 0) в данном такте теста. Если контакт является выходом микроЭВМ, принимают реально установившейся потенциал на контакте (независимо вход это или выход) в данном такте теста и передают его в ОЗУ. Контролер «ввода/вывода» микроЭВМ модуля 13 считывает состояние этого контакта в каждом такте теста и передает в ОЗУ. Это обеспечивает работу программно-диагностического модуля 13 в режиме «Синхронный логический анализатор». Схема защиты модуля 13 обеспечивает защиту входа микроЭВМ от попадания повышенного напряжения или замыкания на землю при поиске неисправности щупом 20 логического/сигнатурного анализатора.
После загрузки диагностического теста в микроЭВМ модуля 13 начинается его выполнение. Процесс выполнения теста разбивается во времени на отдельные такты. В каждом такте каждая микроЭВМ модуля 13 выдает через свои контроллеры «ввода/вывода», многожильный кабель 21 и
адаптер 4 на входы диагностируемого РЭИ 5 различные уровни напряжения (Логические 1 и логические 0). А затем через определенную задержку времени производит считывание ответных реакций с выходов РЭИ 5 в ОЗУ выходных контроллеров микроЭВМ модуля 13. Поток загруженных данных в каждый контроллер «ввода/вывода» содержит информацию о логических уровнях напряжения, которое должно быть подано на каждый вход РЭИ 5, и о логических уровнях ответных реакций, которые должны установиться на каждом выходе исправного РЭИ 5 (так называемых эталонных реакций). После считывания реакций каждая микроЭВМ модуля 13 начинает производить анализ реакции на наличие короткого замыкания или перенапряжения на каждом входе РЭИ 5, а затем на совпадение реакции с эталонными реакциями на каждом выходе РЭИ 5. Здесь следует подчеркнуть, что как и в известном программно-диагностическом приборе анализ выходных реакций производится в микроЭВМ модуля 13, а не в компьютере 2. Если при анализе обнаруживается короткое замыкание на каком-либо входе РЭИ 5, то контроллер «ввода/вывода» выдает команду на перевод всех своих выходных каналов в высокоимпедансное состояние, останавливает дальнейшую отработку теста, выдает сигнал останова другим контроллерам «ввода/вывода» микроЭВМ модуля 13 и передает сообщение в компьютер 2. Компьютер 2 приняв данное сообщение, выдает на индикаторную панель 6 сообщение оператору: «ОБНАРУЖЕНО КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА КОНТАКТЕ... В ТАКТЕ №...». Если в процессе анализа обнаруживается несовпадение выходных реакций с эталонными реакциями, то контроллер «ввода/вывода» соответствующей микроЭВМ модуля 13 генерирует информацию о результатах анализа и помещает ее в свое ОЗУ ЦП и затем переходит к следующему такту теста. По окончанию выполнения диагностического теста, все обнаруженные несовпадения передаются через
интерфейс УСАП и шину 1 в компьютер 2. Компьютер 2 анализирует коды реакции, сравнивает с эталонными реакциями, хранящимися в эталонных файлах памяти компьютера 2 для данного РЭИ 5. Если несовпадений не обнаружено, то выдается сообщение «ИЗДЕЛИЕ ИСПРАВНО». Если в результате анализа будут обнаружены несовпадения принятых реакций от РЭИ 5 с эталонными, то компьютер 2 останавливает прогон диагностического теста, выдает на панель 6 сообщение: «Брак изделия» и выдает данные по каким выходам РЭИ 5 были получены неправильные реакции. Если несовпадений не обнаружено, то тест проходит до конца и выдается сообщение «Изделие исправно». На этом диагностика РЭИ 5 заканчивается. По окончанию прогона диагностического теста компьютер 2 выводит на панель 6 информацию о состоянии диагностируемого РЭИ 5, т.е. исправно или не исправно данное изделие 5 и по каким выходам обнаружена неправильная реакция. Далее для ремонта неисправного РЭИ 5 необходимо определить его неисправный элемент 23. Для обнаружения неисправного элемента 23 схемы РЭИ 5 оператор запускает диагностический тест в режиме «Ремонт». В этом режиме тест прогоняется без остановки. При обнаружении неправильной реакции на каком-либо выходе изделия, тест также может быть «зациклен», т.е. непрерывно повторяться. В режиме «Ремонт» оператор может использовать весь арсенал измерительных средств программно-диагностического комплекса переключая в режимы «Цифровой осциллограф», «Генератор сигналов», «Логический анализатор», которые используются при поиске неисправных элементов в РЭИ 5. Щуп 20 используют для поиска неисправных узлов и элементов внутри диагностируемой РЭИ 5 в режиме «Логический анализатор». В процессе поиска неисправностей щуп 20 устанавливают на контакты отдельных элементов 23 РЭИ 5, запускают диагностический тест и производят
наблюдение за происходящими изменениями электрического сигнала в выбранной точке схемы на индикаторной панели 6. Принимаемый щупом 20 сигнал может отображаться на индикаторной панели 6 в окне цифрового осциллографа, в окне логического анализатора и в окне сигнатурного анализатора. После выявления места дефекта изделия 5 оно отключается от адаптера 4. Далее к адаптеру 4 подключается очередной однотипное изделие 5. При смене типа изделия одновременно заменяется адаптер 4 из комплекта прибора. Далее процесс контроля, диагностики и ремонта повторяется.
Изобретение разработано на уровне опытного образца. Испытания опытного образца показали достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи изобретения.