УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕСТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГОВЫХ, АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ, ЦИФРОАНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
APPARATUS FOR AUTOMATIC TESTING OF PARAMETERS OF ANALOGUE, ANALOGUE-DIGITAL, DIGITAL-ANALOGUE AND DIGITAL ARTICLES

Предлагаемое изобретение относится к устройствам автоматизированного тестирования, в частности к устройствам тестирования цифроаналоговых, аналого-цифровых, цифровых и аналоговых изделий радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Может быть использовано для тестирования (контроля), диагностики, настройки и приемосдаточных испытаний сложных объектов специальной техники, в состав которых входят сменные функциональные изделия (электронные модули).
Известно множество устройств тестирования и диагностики изделий РЭА, реализуемых, например, в:
- «Автоматизированной системе диагностирования цифровых устройств», патент РФ №2097827 от 27.11.1997 г. - [1];
- «Устройстве функционального контроля цифровых узлов», заявка на изобретение РФ №95112321 от 18.07.1995 г. - [2];
- «Системе диагностирования цифровых устройств», патент РФ №2127447 от 10.03.1999 г. - [3];
- «Программно-аппаратном стенде для диагностики цифровых и микропроцессорных блоков», патент РФ №2324967 от 20.05.2008 г. - [4];
- «Автоматизированной системе диагностирования», заявка на изобретение РФ №2007117102 от 07.05.2007 г. - [5].
Однако устройства тестирования и диагностики изделий РЭА по [1], [2], [3], [4] и [5] не могут быть применены для цифроаналоговых, аналого-цифровых и аналоговых функциональных изделий РЭА сложных объектов специальной техники.
Так же, как, например, «Устройство для контроля аналоговых объектов», по патенту РФ №2262128 от 10.10.2005 г. - [6], не может быть применено для цифроаналоговых, аналого-цифровых и цифровых функциональных изделий РЭА.
Известны способы и устройства, их реализующие, для автоматизированного тестирования и диагностики параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых и цифровых изделий, например, по изобретениям:
- «Способ контроля электрических параметров усилителя, автоматизированная система контроля электрических параметров усилителя», патент РФ №2212674 от 10.03.1998 г. - [7],
- «Способ синтеза многопараметровых автоматизированных измерительных систем», патент РФ №2220435 от 27.12.2003 г. - [8],
- «Способ диагностики аппаратуры», патент РФ №2265236 от 27.11.2005 г. - [9],
- «Системы и способы обеспечения динамического модульного устройства обработки данных», патент РФ №2386163 от 10.04.2010 г. - [10].
Общим недостатком способов и устройств, их реализующих, по [7], [8], [9] и [10] является то, что все они являются частными случаями диагностики функциональных изделий РЭА сложных объектов специальной техники, проводимых согласно Техническим условиям (ТУ) на конкретное изделие. И, таким образом, вышеуказанные способы и устройства, их реализующие, для тестирования и диагностики имеют ограниченное применение.
В то же время известно много устройств автоматизированного тестирования и диагностики параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых и цифровых изделий, например:
- «Автоматизированная система контроля радиоэлектронных устройств», авторское свидетельство СССР №1683038 от 07.10.1991 г. - [11],
- «Автоматизированная система контроля параметров электронных схем», патент РФ №2106677 от 10.03.1998 г. - [12],
- «Автоматизированная система контроля», патент РФ №2150730 от 10.06.2000 г. - [13],
- «Автоматизированная система контроля», патент РФ №2156493 от 20.09.2000 г. - [14],
- «Автоматизированная система контроля», патент РФ №2248028 от 10.03.2005 г. - [15],
- «Устройство для контроля радиоэлектронных объектов», патент РФ №2324213 от 10.05.2008 г. - [16],
- «Переносной программно-диагностический комплекс», патент РФ №2363975 от 10.08.2009 г. - [17],
- «Модульный диагностический контроллер», патент РФ №2397469 от 20.08.2010 г. - [18],
- «Автоматизированный комплекс контроля и диагностики (варианты)», патент РФ №2257604 от 27.07.2005 г. - [19],
- «Переносной диагностический комплекс», патент РФ №2340926 от 10.12.2008 г. - [20].
Общим недостатком вышеуказанных устройств [11], [12], [13], [14], [15], [16],
[17], [18], [19] и [20] является то, что все они разработаны для проведения тестирования и диагностики конкретных изделий и не обладают возможностями широкого применения для диагностики различных функциональных изделий РЭА сложных объектов техники специального применения, проводимых согласно Техническим условиям (ТУ) на конкретное изделие.
Прототипом предлагаемого изобретения является устройство автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых и цифровых изделий, реализованное в полнофункциональной контрольно-измерительной системе, (или другими словами) в модульной тестовой установке (МТУ), например, компании National Instrument: http://www.ni.com/russia - [21]. Это, по прототипу [21], устройство автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых, цифровых изделий, содержит МТУ из модулей источников питания, модулей переключателей, модулей выдачи и модулей приема аналоговых и цифровых сигналов, подключенных к внутренней шине МТУ, встроенную ЭВМ, управляющую модулями по внутренней шине МТУ, а также тестируемое изделие. При этом все модули МТУ имеют стандартные для ЭВМ и для устройств источников питания, переключателей, выдачи и приема аналоговых и цифровых сигналов разъемы, к которым подключают при помощи кабелей тестируемое изделие.
Недостатками прототипа является то, что нередко тестируемое изделие имеет нестандартные разъемы и его подсоединение к модулям МТУ вызывает определенные трудности, то есть требует дополнительных материальных и самое главное временных затрат. Особенно это актуально для изделий РЭА сложных объектов специальной техники, которые могут быть не согласованными с модулям МТУ. Кроме того, тестирование и диагностику изделий РЭА сложных объектов специальной техники необходимо проводить строго в соответствии с ТУ на конкретное изделие, чего МТУ [21] достигнуть в своем представленном виде (без дополнительного программно-аппаратного комплекса) не может.
Исходя из вышеприведенных недостатков, задачи, которые следуют из необходимости применения для тестирования и диагностики изделий РЭА сложных объектов специальной техники известных МТУ, следующие:
- существенное сокращение времени тестирования изделия (или диагностики, в случае непрохождения тестирования), то есть существенное сокращение времени контрольных измерений и их сравнение с эталонными;
- уменьшение трудоемкости проведения тестирования и диагностики изделий РЭА с созданием и выдачей комплексного отчета контрольных измерений;
- повышение универсальности применяемого для проведения тестирования и диагностики оборудования для всего типоряда изделий РЭА, входящих в состав сложных объектов специальной техники.
Указанные задачи решаются тем (сущность предлагаемого изобретения), что в устройство автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых и цифровых изделий, содержащее модульную тестовую установку (МТУ), состоящую из модулей источников питания, модулей переключателей, модулей выдачи и модулей приема аналоговых и цифровых сигналов, подключенных к внутренней шине МТУ, встроенную ЭВМ, управляющую модулями по внутренней шине МТУ, и тестируемое изделие, дополнительно введен интерфейсный модуль с аппаратно-программным комплексом согласования МТУ и тестируемого изделия, интерфейсный модуль содержит первую группу стандартных разъемов для подключения к модулям МТУ и вторую группу стандартных и нестандартных разъемов для подключения к тестируемому изделию, при этом входы и выходы модулей МТУ соединены кабелями с входами и выходами с помощью стандартных разъемов первой группы интерфейсного модуля, а тестируемое изделие при помощи стандартных и нестандартных разъемов и кабелей подсоединено ко входам и выходам второй группы интерфейсного модуля.
Введение «дополнительного интерфейсного модуля с аппаратно-программным комплексом согласования МТУ и тестируемого изделия» необходимо для согласования специфичных изделий РЭА сложных объектов специальной техники со стандартными модулями МТУ, что позволяет оптимально и с наименьшими временными затратами настроить работу МТУ на тестирование и диагностику изделий РЭА.
Введение отличительных признаков: «интерфейсный модуль содержит первую группу стандартных разъемов для подключения к модулям МТУ» и «входы и выходы модулей МТУ соединены кабелями с входами и выходами с помощью стандартных разъемов первой группы интерфейсного модуля» необходимо для однократного (при проведении тестирования серии однотипных изделий РЭА сложных объектов специальной техники) сравнительно трудоемкого подсоединения интерфейсного модуля к модулям МТУ.
Введение отличительного признака: «интерфейсный модуль содержит вторую группу стандартных и нестандартных разъемов для подключения к тестируемому изделию» и «тестируемое изделие при помощи стандартных и нестандартных разъемов и кабелей подсоединено ко входам и выходам второй группы интерфейсного модуля» необходимо для проведения тестирования серии однотипных изделий РЭА с возможностью их быстрой замены, что существенно уменьшит трудоемкость проведения тестирования и диагностики изделий РЭА сложных объектов специальной техники.
В целом применение предложенного устройства дополнительно повышает универсальность прототипа при проведении тестирования и диагностики для всего типоряда изделий РЭА, входящих в состав сложных объектов специальной техники, так как заменой интерфейсного модуля для конкретного типоряда тестируемых изделий РЭА создается возможность быстрого и эффективного тестирования другого типоряда тестируемых изделий РЭА. При этом в памяти встроенной ЭВМ МТУ первоначально находится состав, очередность и количество сигналов диагностики параметров изделия согласно техническим требованиям, определяемым в технических условиях тестирования и диагностирования изделия РЭА.
На фиг.1 схематично представлено устройство для автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых и цифровых изделий. На фиг.2 приведена блок-схема функционирования устройства. На фиг.3 - пример интерфейса панели управления тестами встроенной ЭВМ МТУ. На фиг.4 - итог проведения теста: Проверка уровня шумов и регулярных составляющих спектра сигнала “fLC АР” и “fLC ПР”(Спектральная составляющая шумов ячейки в режиме АР). На фиг.5 - итог проведения теста: Проверка ослабления сигналов “flC АР” и “fLC ПР”(Выходной сигнал ячейки в режиме АР). На фиг.6 - итог проведения теста: Проверка ослабления сигналов “flC АР” и “fLC ПР”(Шумовой сигнал ячейки в отсутствие выходного сигнала в режиме АР).
Устройство содержит по фиг.1 МТУ (1) из модулей (2) - (модулей источников питания, модулей переключателей, модулей выдачи и модулей приема аналоговых и цифровых сигналов), которые подключены к внутренней шине (3) МТУ, а также встроенную ЭВМ (4), управляющую модулями (2) по внутренней шине (3) МТУ, и тестируемое изделие (5). В устройство дополнительно введен интерфейсный модуль (6) с аппаратно-программным комплексом (зашитым в ПЗУ интерфейсного модуля) согласования МТУ (1) и тестируемого изделия (5), интерфейсный модуль (6) содержит первую группу стандартных разъемов для подключения к модулям (2) МТУ и вторую группу стандартных и нестандартных разъемов для подключения к тестируемому изделию (5), при этом входы и выходы модулей МТУ соединены кабелями (7) с входами и выходами с помощью стандартных разъемов первой группы интерфейсного модуля (6), а тестируемое изделие (5) при помощи стандартных и нестандартных разъемов и кабелей (8) подсоединено ко входам и выходам второй группы интерфейсного модуля (6).
Работа предложенного устройства может быть объяснена блок-схемой его функционирования, приведенной на фиг.2. Первоначально, состав и количество сигналов тестирования и диагностики параметров тестируемого изделия (5) РЭА подобраны согласно техническим требованиям, определяемым в технических условиях изделия (5), и под подобранные сигналы и заданные требования к ним скомпонованы состав и количество модулей (2) МТУ (1). Под параметры конкретного интерфейсного модуля (6) и тестируемого изделия (5) в памяти встроенной в МТУ (1) ЭВМ (4) написаны программы тестирования и диагностики. Поле подсоединения к модулям (2) МТУ (1) кабелями (7) со стандартными разъемами интерфейсного модуля (6) и к интерфейсному модулю (6) при помощи нестандартных разъемов и кабелей (8) изделия (5) следует включение программы тестирования. При включении программы тестирования изделия (5) ЭВМ (4) по шине (3) управляет модулями (2), которые выдают тестируемые сигналы, передаваемые через интерфейсный модуль (6) к тестируемому изделию (5), от которого ответные сигналы также через интерфейсный модуль (6) поступают обратно к модулям (2) МТУ (1). Модули (2) МТУ (1) принимают полученные сигналы, обрабатывают их и по шине (3) направляют во встроенную ЭВМ (4) для окончательной обработки. При этом очередность и количество сигналов тестирования параметров изделия (5) соответствует техническим требованиям, определяемым техническими условиями на изделие (5) РЭА.
Если тестирование проходит в пределах принятых допусков, то встроенная в МТУ (1) ЭВМ (4) выдает результат (протокол) тестирования, записывая его в память и выводя его на экран монитора или же на бумажный носитель (принтер). Если же результаты тестирования выходят за пределы принятых допусков, то при помощи встроенной в МТУ (1) ЭВМ (4) проводится диагностика изделия (5) в автоматическом или ручном пошаговом режиме (если в автоматическом режиме диагностики изделия РЭА не удалось выявить неисправность) с выдачей результатов диагностики.
ПГ
Как один из примеров создания и применения предложенного изобретения, можно привести устройство для диагностики ячейки (электронного модуля) изделия РЭА сложного объекта специальной техники, а именно ячейки НСУМ по техническим условиям ЫК2.076.319ТУ. Проводилось автоматизированное тестирование (проверка) отработки времени готовности ячейки и выдачи сигналов готовности, проверка спектральной характеристики выходных сигналов, проверка времени установления частоты сигналов “fLC АР” и “fLC ПР” при смене подаваемого на ячейку кода, проверка отношения частоты сигналов “fLC АР” и “fLC ПР” к f/10 НСУМ в режиме прописи, проверка выдачи сигнала «TU» при различных подаваемых кодах.
Так при проверке ослабления сигналов “fLC АР” и “fLC ПР” по предложенному предлагаемому изобретению при помощи МТУ с интерфейсным модулем тестируемого изделия - устройства (ячейки НСУМ), при подаче 3-х напряжений занимает порядка 3-х часов, а проверка данной ячейки обычными методами занимает порядка 8÷9 часов. При этом для обеспечения тестирования (диагностики) этого изделия - ячейки без применения предложенного предлагаемого изобретения существует стенд контроля параметров стоимостью около 1,5-2 млн рублей.
Предложенное устройство позволяет снизить время тестирования и диагностики, ремонта и разработку изделий, входящих в состав сложных объектов специальной техники, а также позволяет снизить затраты на разработку изделий, так как исключает необходимость разработки специальных стендов тестирования и диагностики (контроля) под каждый типоряд изделий.
Полагаем, что предложенное устройство тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых, цифровых изделий обладает всеми критериями изобретения, так как совокупность ограничительных и отличительных признаков формулы изобретения является новым для тестирования и диагностики изделий РЭА сложных объектов специальной техники и, следовательно, соответствует критерию "новизна";
- Совокупность признаков формулы изобретения устройства автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых, цифровых изделий неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным правилам диагностики изделий РЭА сложных объектов специальной техники, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень";
- Внедрение предложенного устройства автоматизированного тестирования параметров аналоговых, аналого-цифровых, цифроаналоговых, цифровых изделий не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".
Литература
1. Патент РФ №2097827 от 27.11.1997 г., Автоматизированная система диагностирования цифровых устройств.
2. Заявка на изобретение РФ №95112321 от 18.07.1995 г., Устройство функционального контроля цифровых узлов.
3. Патент РФ №2127447 от 10.03.1999 г., Система диагностирования цифровых устройств.
4. Патент РФ №2324967 от 20.05.2008 г., Программно-аппаратный стенд для диагностики цифровых и микропроцессорных блоков.
5. Заявка на изобретение РФ №2007117102 от 07.05.2007 г., Автоматизированная система диагностирования.
6. Патент РФ №2262128 от 10.10.2005 г., Устройство для контроля аналоговых объектов.
7. Патент РФ №2212674 от 10.03.1998 г., Способ контроля электрических параметров усилителя, автоматизированная система контроля электрических параметров усилителя.
8. Патент РФ №2220435 от 27.12.2003 г., Способ синтеза многопараметровых автоматизированных измерительных систем.
9. Патент РФ №2265236 от 27.11.2005 г., Способ диагностики аппаратуры.
10. Патент РФ №2386163 от 10.04.2010 г., Системы и способы обеспечения динамического модульного устройства обработки данных.
11. Авторское свидетельство СССР №1683038 от 07.10.1991 г., Автоматизированная система контроля радиоэлектронных устройств.
12. Патент РФ №2106677 от 10.03.1998 г., Автоматизированная система контроля параметров электронных схем.
13. Патент РФ №2150730 от 10.06.2000 г., Автоматизированная система контроля.
14. Патент РФ №2156493 от 20.09.2000 г., Автоматизированная система контроля.
15. Патент РФ №2248028 от 10.03.2005 г., Автоматизированная система контроля.
16. Патент РФ №2324213 от 10.05.2008 г., Устройство для контроля радиоэлектронных объектов.
17. Патент РФ №2363975 от 10.08.2009 г., Переносной программно-диагностический комплекс.
18. Патент РФ №2397469 от 20,08.2010 г., Модульный диагностический контроллер.
19. Патент РФ №2257604 от 27.07.2005 г., Автоматизированный комплекс контроля и диагностики (варианты).
20. Патент РФ №2340926 от 10.12.2008 г., Переносной диагностический комплекс.
21. http://www.ni.com/russia (полнофункциональная контрольно-измерительная система компании National Instrument - модульное тестовое устройство (МТУ)) - прототип.