СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
METHOD FOR AUTOMATIC PERFORMANCE MONITORING AND DIAGNOSING FAULTS IN COMMUNICATION ELECTRONIC EQUIPMENT

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам контроля работоспособности и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), включая РЭА из состава изделий вооружения и военной техники (ВВТ).
Известны способы контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА, основанные на применении автоматизированных систем контроля и диагностики (АСКД). При этом АСКД представляют собой автоматизированные многоканальные многопараметровые измерительные системы, включающие в свой состав компьютер и подключенную к компьютеру аппаратуру каналов формирования тестовых воздействий и каналов измерения сигналов отклика РЭА на тестовые воздействия.
Примером известного технического решения, принимаемого в качестве ближайшего аналога, является способ по патенту RU 2488872.
Достоинствами известного технического решения по патенту RU 2488872 являются:
1) применение подключения каналов АСКД к объектам контроля (РЭА) с помощью сменных адаптеров, учитывающих отличие присоединительных характеристик контролируемой РЭА от присоединительных характеристик каналов АСКД;
2) повышение достоверности контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА за счет применения идентификаторов сменных адаптеров и идентификаторов РЭА.
Недостатками известного технического решения по патенту RU 2488872 являются:
1) невозможность контроля и диагностики современной РЭА, требующей применения тестовых импульсных сигналов малой длительности, высокой частоты повторения импульсных сигналов в каналах формирования тестовых воздействий и в каналах измерения сигналов отклика АСКД;
2) необходимость введения в АСКД избыточных каналов для формирования опросных сигналов идентификации типа сменного адаптера и объекта контроля, дополнительных каналов измерения параметров идентификационных сигналов, а также введения дополнительных электрических цепей в сменных адаптерах и использования дополнительных контактов сменных адаптеров для передачи опросных сигналов идентификации и ответных идентификационных сигналов типа сменного адаптера и типа объекта контроля.
Целью заявленного технического решения является устранение недостатков способа-аналога по патенту RU 2488872, в том числе:
1) расширение области применения АСКД для контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА с применением тестовых и измерительных сигналов малой длительности, более высокой частоты и более широким диапазоном амплитуд (за счет устранения ограничений аппаратуры каналов АСКД и пассивных сменных адаптеров);
2) обеспечение идентификации сменных адаптеров и объектов контроля бесконтактными методами.
-9
Первый недостаток способа-аналога обусловлен влиянием паразитных параметров электрических цепей сменных адаптеров (паразитные емкости, индуктивности, сопротивление цепей). Электрические цепи реализуются в сменных адаптерах в виде проводников, соединяющих контакты разъемов со стороны подключения к АСКД с контактами разъемов адаптера, предназначенных для подключения объектов контроля (РЭА). Паразитные связи между электрическими проводниками сменных адаптеров приводят к искажениям формы тестовых сигналов и сигналов отклика. В результате минимальная длительность импульсных сигналов, передаваемых через электрические цепи адаптера с приемлемыми искажениями, обычно имеет значения не ниже 25÷10 н. сек (10 сек.), что соответствует предельным частотам повторения импульсных сигналов не выше 10÷40 мГц.
Второй недостаток способа-аналога обусловлен ограниченным диапазоном амплитуд тестовых сигналов и сигналов отклика в аппаратуре АСКД. Применение в каналах формирования тестовых воздействий и в каналах измерения сигналов отклика АСКД аппаратуры с более широким диапазоном амплитуд формируемых и измеряемых сигналов проблематично, т.к. ведет к необоснованному удорожанию АСКД. Не каждый тип РЭА (объектов контроля) требует применения сигналов с широким динамическим диапазоном амплитуд. С другой стороны, ограничение динамического диапазона амплитуд сигналов в каналах АСКД приводит к тому, что определенная номенклатура объектов контроля (типов РЭА) оказывается неконтролепригодной. Это ведет к удорожанию работ по техническому обслуживанию и восстановительному ремонту изделий (в том числе - изделий ВВТ), в которых применяется РЭА с более широким диапазоном амплитуд сигналов на входах и выходах.
Третий недостаток способа-аналога обусловлен тем, что для опроса схем идентификации, установленных на сменном адаптере и на объекте контроля, а также для измерения сигналов отклика от идентификаторов необходимо вводить в состав АСКД дополнительные каналы формирования сигналов опроса и каналы измерения сигналов отклика, что ведет к удержанию АСКД. При этом на сменных адаптерах необходимо выделять дополнительные контакты для реализации цепей идентификации собственно адаптера и идентификации объекта контроля, что усложняет и удорожает сменный адаптер.
Заявленный технический результат достигается тем, что в состав АСКД для подключения объектов контроля (РЭА) к каналам формирования тестовых воздействий и к каналам измерения сигналов отклика вводят сменный активный адаптер, осуществляющий согласование параметров каналов АСКД с параметрами входов и выходов объектов контроля. В составе сменного активного адаптера размещают электронные схемы согласования тестовых сигналов от АСКД и сигналов отклика с выходов объектов контроля, а также схему синхронизации и схему оперативной памяти, имеющей в своем составе область памяти тестовых сигналов и область памяти сигналов отклика. На сменном адаптере и на объекте контроля размещают штрих-кодовые или радиочастотные идентификационные метки. В состав АСКД вводят считыватель идентификационных данных, подключенный к компьютеру АСКД.
Структурная схема автоматизированной системы контроля работоспособности и диагностики неисправностей РЭА, реализующая заявленный способ, представлена на фиг. 1. Устройство активного сменного адаптера, используемого при реализации заявленного способа, поясняется на фиг. 2. Принципы согласования параметров сигналов на входах и выходах объекта контроля с параметрами сигналов на входах и выходах АСКД с применением активного сменного адаптера поясняются на фиг. 3 и фиг. 4.
В состав автоматизированной системы контроля работоспособности и диагностики неисправностей (см. фиг. 1) входит объект контроля 1 (например, в виде функционального узла РЭА на печатной плате) который через сменный адаптер 2 подключен к программно управляемым источникам 3 входных тестовых сигналов (включая программно управляемые источники электропитания) и к входам измерителей 4 параметров сигналов отклика объекта контроля 1 на тестовые сигналы от источников 3. Входы программно управляемых источников входных тестовых сигналов 3 и выходы измерителей сигналов отклика 4 подключены к выходам и входам компьютера 5 АСКД. На сменном адаптере 2 установлен идентификатор адаптера 6, а на объекте контроля 1 установлен идентификатор объекта контроля 7. К компьютеру 5 подключают считыватель идентификационных данных 8, кодовым входом подключенный к компьютеру 5, а считывающим входом подключенный к идентификатору адаптера 6 и идентификатору объекта контроля 7.
В состав сменного адаптера вводят дополнительно схему согласования тестовых сигналов 9, схему согласования сигналов отклика 10, схему синхронизации 11, и схему оперативной памяти 12, имеющую в своем составе область памяти тестовых сигналов 12-1 и область памяти сигналов отклика 12-2.
Схему согласования тестовых сигналов первой группой входов соединяют с выходами области памяти тестовых сигналов 12-1 схемы оперативной памяти 12, синхронизирующим входом соединяют с соответствующим выходом схемы синхронизации 11, а выходами соединяют с контактами сменного адаптера 2, к которым подключают входы объекта контроля 1.
Схему согласования сигналов отклика 10 входами соединяют с контактами сменного адаптера 2, к которым подключают выходы объекта контроля 1, выходами соединяют со входами области памяти сигналов отклика 12-2 схемы оперативной памяти 12, синхронизирующим входом соединяют с соответствующим выходом схемы синхронизации 11.
Схему синхронизации 11 выходами соединяют с соответствующими входами схемы согласования тестовых сигналов 9, схемы согласования сигналов отклика 10 и схемы оперативной памяти 12, а входами соединяют с соответствующими контактами сменного адаптера 2, подключенными к синхронизирующим выходам источников тестовых сигналов 3 АСКД.
В память компьютера 5 предварительно заносят программу контроля работоспособности и диагностики неисправностей конкретного типа объекта контроля 1. В состав программы вводят идентификационные данные типа объекта контроля 1, для работы с которым предназначена программа контроля, и идентификационные данные сменного адаптера 2, с помощью которого должно осуществляться подключение данного объекта контроля 1 (данного типа объекта контроля) и согласование параметров взаимодействия объекта контроля 1 с параметрами источников тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4.
Для контроля типа объекта контроля 1, подключенного к сменному адаптеру 2, по указаниям программы контроля (воспроизводимым на экране компьютера 5) считыватель идентификационных данных 8 подсоединяют к идентификатору 7 (подносят на расстояние, обеспечивающее считывание идентификационных данных). Коды идентификационных данных с выхода считывателя 8 сравнивают в компьютере 5 с идентификационными данными программы контроля. При совпадении идентификационных данных программа выдает указание по переходу к идентификации сменного адаптера. При несовпадении осуществляют замену объекта контроля 1 на тип, заданный по программе контроля.
Для контроля типа сменного адаптера 2 считыватель 8 подносят к идентификатору 6, размещенному на данном экземпляре сменного адаптера 2. Производят считывание идентификационных данных этого экземпляра адаптера и сравнивают полученные данные с данными, занесенными в программе контроля. При совпадении данных программа выдает на экране компьютера 5 указание к переходу к процессам контроля и диагностики объекта 1. При несовпадении программа выдает указание о замене типа сменного адаптера 2 на тип, заданный по программе контроля.
Общая реализация процедуры контроля работоспособности и диагностики неисправности объектов контроля 1 по заявленному техническому решению идентична реализации этой процедуры по способу-аналогу (по патенту RU 2488872). Отличие заключается в реализации согласования параметров источников тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4 с параметрами входа и выхода объекта контроля 1.
В случае, когда импульсные сигналы, которые необходимо подавать на объект контроля 1, а также импульсные сигналы отклика с выходов объекта контроля 1, имеют значительно меньшую длительность, чем параметры сигналов и источников тестовых воздействий 3 и параметры сигналов на входах измерителей сигналов отклика 2, работа АСКД (фиг. 1) с применением активного сменного адаптера происходит следующим образом:
1
1
1
1. По программе контроля с выходов источников формирования тестовых воздействий 3 на схему согласования тестовых сигналов 9 в составе сменного адаптера 2 поступает штатный импульсный сигнал АСКД (см. фиг. 3) А длительность которого τ значительно больше, чем требуется для проверки работоспособности объекта контроля 1. Одновременно с синхронизирующих выходов источников формирования тестовых сигналов 3 на схему синхронизации 11 поступает синхросигнал, имеющий аналогичную длительность τ.
2
2
2. По переднему фронту синхросигнала, поступившего с выходов источников формирования тестовых сигналов 3, схема синхронизации 11 формирует управляющий сигнал А требуемой длительности τ, который поступает на синхронизирующий вход схемы согласования тестовых сигналов 9.
2
2
3
2
3. Под воздействием поступившего на синхронизирующий вход управляющего сигнала А длительностью τ схема согласования 9 выдает на объект контроля 1 заданную по сигналам с выходов источников 3 комбинацию тестовых сигналов требуемой амплитуды А и длительности τ (см. фиг. 3).
3
2
4
2
4. Под действием поступившей на объект контроля 1 заданной по программе контроля комбинацией тестовых сигналов амплитудой А и длительностью τ, на выходах объекта контроля 1 формируются сигналы отклика с амплитудой А и длительностью τ (см. фиг. 4).
4
2
2
1
4
5. С выходов объекта контроля 1 сигналы отклика с амплитудой А и длительностью τ поступают через контакты сменного адаптера 2 на входы схемы согласования сигналов отклика 10, где параметры этих сигналов преобразуются в эквивалентные параметры, пригодные для восприятия измерителями сигналов отклика 4 АСКД. С этой целью длительность преобразованных сигналов увеличивается со значения τ до значения τ, а амплитуда преобразованных сигналов уменьшается до пропорционального значения А.
При этом:
4
пр
отк
А=KА,
отк
где А-амплитуда сигнала отклика с выхода объекта контроля 1;
пр
отк
4
К-коэффициент преобразования, приводящих значения амплитуды отклика А к эквивалентному значению А.
4
Максимальное значение амплитуды преобразованного сигнала А не должно выходить за пределы динамического диапазона измерителей сигналов отклика 4 АСКД.
Рассмотренная процедура используется при воздействии на объект контроля 1 одиночными комбинациями сигналов тестовых воздействий или при существенных интервалах между подачей на объект контроля 1 следующих друг за другом комбинаций сигналов тестовых воздействий.
1
1
3
3
1
1
4
В случае высокой частоты следования комбинаций тестовых воздействий f необходимых для контроля работоспособности объекта 1 в штатных режимах, требуемая частота воздействий f существенно превышает реализуемую в АСКД частоту f выдачи комбинаций тестовых воздействий с источников формирования тестовых воздействий 3 АСКД (фиг. 1). Для этих случаев используют преобразование частот f в f и f в f с применением схемы оперативной памяти 12, размещаемой на сменном активном адаптере 2 (см. фиг. 2).
3
t
1
3
2
Заданная по программе контроля последовательность комбинаций тестовых сигналов с выходов источников тестовых сигналов 3 поступает (с частотой f) в область сигналов тестовых воздействий 12-1 схемы оперативной памяти 12 активного адаптера (под управлением синхросигналов с выхода схемы синхронизации 11). После завершения цикла передачи в схему оперативной памяти 12 полного набора (пакета) тестовых комбинаций от синхронизации 11 адаптера от АСКД поступает сигнал управления, по которому в оперативную память 12 со схемы синхронизации 11 подаются синхросигналы штатной частоты f объекта контроля 1, обеспечивающие выдачу тестовых комбинаций из области 12-1 схемы оперативной памяти 12 на схему согласования 9. Со схемы согласования тестовых сигналов 9 через контакты разъема адаптера 2 на объект контроля 1 выдается накопленный в схеме оперативной памяти 12 (в области памяти 12-1) пакет комбинаций тестовых воздействий, которые поступают на объект контроля 1 с требуемой частотой следования f амплитудой А (см. фиг. 3) и длительностью τ.
1
2
4
В ответ на последовательность тестовых комбинаций, поступающих из схемы оперативной памяти 12 через схемы согласования тестовых сигналов 9 на объект контроля 1, с выходов объекта контроля 1 на схему согласования сигналов отклика 10 поступают комбинации сигналов отклика с частотой f, длительностью τ и амплитудой А.
Комбинации сигналов отклика с выходов схемы согласования сигналов отклика 10 поступает на схему оперативной памяти 12, где эти комбинации накапливаются в области 12-2 до завершения подачи на объект контроля последней тестовой комбинации из пакета, занесенного ранее в область 12-1.
4
1
s
После приема в область 12-2 схемы оперативной памяти 12 последней по очередности комбинации сигналов отклика, под управлением схемы синхронизации 11 из области 12-2 схемы оперативной памяти 12 через схему согласования сигналов отклика преобразованные по амплитуде и длительности комбинации сигналов отклика с частотой f (допустимая частота восприятия входных сигналов измерителей 4), длительностью τ и амплитудой A поступают на входы измерителей сигналов отклика 4. Поступившие с выходов измерителей сигналов отклика 4 значения сигналов отклика (комбинаций сигналов отклика) сравниваются в компьютере 5 с эталонными значениями сигналов отклика объекта контроля 1 и допусками. По результатам сравнения формируется оценка работоспособности объекта контроля 1 или первичные характеристики его неисправности (определение выходов электрических цепей объекта контроля 1, по которым выявлены несовпадения поступивших от объекта контроля 1 сигналов отклика и эталонных сигналов отклика по программе контроля).
Для более детальной диагностики неисправностей используют промежуточные точки электрических цепей объекта контроля, к которым подключают контрольный щуп. Выход такого щупа подключают к одному из входов схемы согласования сигналов отклика 10.
Техническая реализация заявленного способа основывается на применении аппаратуры, известной из уровня техники. В качестве компьютера 5, формирователей тестовых воздействий 3 и измерителей сигналов отклика 4 используют выпускаемые промышленностью средства вычислительной техники и измерительной техники, аналогичные используемым при реализации способа-аналога по патенту RU 24888872.
В качестве идентификатора 6 сменного адаптера 2 и идентификатора 7 объекта контроля 1 используются штрихкодовые или пассивные радиочастотные метки, известные из уровня техники. Штрихкодовые метки наносят на поверхность печатной платы сменного адаптера 2 и объекта контроля 1 с помощью соответствующего типового принтера штрихкодов. Пассивные радиочастотные метки размещают на поверхности печатных плат адаптеров 2 и объекта контроля 1, например, с помощью клея (без какого-либо электрического соединения с электрическими цепями сменного адаптера 2 и объекта контроля 1).
В качестве считывателя идентификационных данных используют известные из уровня техники серийные отечественные и зарубежные аппараты, обеспечивающие бесконтактное считывание штрихкодов или занесенных в РЧИ идентификационных данных.
1
3
2
В качестве электрических схем активного адаптера (фиг. 2) используют функциональные схемы, построенные на основе современной элементной базы с необходимыми характеристиками. В частности, основой схемы согласования тестовых сигналов является регистр стробируемых усилителей, обеспечивающих усиление амплитуд сигналов от уровней А до уровней А, и стробируемых короткими синхросигналами длительностью τ, поступающими от схемы синхронизации 11.
4
5
Схема согласования сигналов отклика 10 представляет собой регистр усилителей-повторителей с коэффициентом передачи меньше единицы (для преобразования уровня амплитуды А с выхода объекта контроля 1 до уровня А, соответствующего динамическому диапазону измерителей 4).
1
Схема оперативной памяти 12 представляет собой оперативное запоминающее устройство, построенное на основе серийных интегральных схем оперативной памяти с соответствующим обрамлением для согласования со схемами 9, 10 и 11 адаптера (фиг. 2). Критериальными параметрами являются максимальная частота записи-считывания кодовых комбинаций (которая должна быть выше частоты f выдачи тестов на объект контроля 1) и объем памяти областей 12-1 и 12-2 (которые должны обеспечивать ввод и хранение максимального объема пакетов тестовых комбинаций и комбинаций сигналов отклика).
1
1
1
1
Схема синхронизации 11 содержит в своей основе генератор максимальной частоты f, необходимый для организации штатного взаимодействия с объектом контроля 1. Дополнительно к генератору частоты f (построенному, например, на основе кварцевого генератора) в составе схемы 11 используются согласующие усилители на интегральных схемах (для связи со схемами 9, 10 и 11) и функциональная логика, реализующая описанные ранее функции схемы синхронизации 11. Генератор частоты f входящий в состав схемы синхронизации 11, может включать в свой состав управляемый делитель частоты (для понижения значения частоты f от максимального значения).
Таким образом, заявленное техническое решение практически реализуемо на основе технических средств, известных из уровня техники, и обеспечивает заявленный технический результат, а именно:
1) расширение области применения АСКД с обеспечением контроля и диагностики современной РЭА, имеющей параметры взаимодействия, не обеспечиваемые аппаратурой формирования тестовых воздействий и аппаратурой измерения сигналов отклика из состава АСКД (в частности-при более высокой частоте обмена и более высоких амплитудах входных и выходных сигналов объекта контроля 1);
2) обеспечение идентификации типов сменных адаптеров и объектов контроля бесконтактными методами, не требующими использования дополнительных контактов сменного адаптера для передачи опросных сигналов и идентификационных данных.