Устройство контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи

Полезная модель относится к средствам автоматизированного контроля параметров электрических цепей техники связи (ТС) и может быть использована для автоматизации работ по сбору, обработке и передаче информации в системах дистанционного автоматизированного контроля технического состояния и учета времени наработки ТС в составе автоматизированных комплексов связи и автоматизированных систем контроля (мониторинга) технического состояния ТС.
Современный уровень развития, сложность построения техники, систем и сетей связи определяет повышение требований к их надежной эксплуатации и качеству планирования мероприятий технического обеспечения связи. Для реализации выполнения этих требований в системы и сети связи внедряются системы мониторинга техники связи с подсистемами контроля технического состояния техники связи (КТСТС). Совершенствование системы мониторинга должно быть направлено на повышение оперативности КТСТС и основывается на автоматизации процессов КТСТС в масштабе времени близкого к реальному. Одним из направлений повышения уровня надежности эксплуатации ТС является качественное планирование и выполнение мероприятий технического обеспечения и своевременного обслуживания, которые невозможны без определения их сроков проведения и учета времени наработки ТС.
Известно устройство для автоматизированного контроля электрических параметров радиоэлектронной аппаратуры, используемые для контроля параметров по принципу «норма-не норма». (А.с. 1383306 СССР, МКИ G05B 23/02), содержащее блок стимулирующих сигналов, коммутатор, блок измерителей, блок контроля, блок эталонных сигналов, блок сопряжения, общую шину, датчики, управляющую электронно-вычислительную машину (ЭВМ). Недостатками известного устройства для автоматизированного контроля параметров радиоэлектронной аппаратуры является необходимость наличия ЭВМ как управляющего структурного элемента, а также сложность системо- и схемотехнического построения самого устройства.
Известно устройство автоматизированного контроля параметров аппаратуры связи (Патент №174477 Российская Федерация, МПК G05B 23/00 (2006.01)) содержащее блок измерителей, блок вывода информации, коммутатор, блок управления режимами, блок стимулирующих сигналов, блок контроля, включающий функции управляющей вычислительной машины, причем выходы блока стимулирующих сигналов подключены к соответствующим входам коммутатора, выходы блока управления режимами подключены к входам блока контроля, выходы которого подключены к входам блока стимулирующих сигналов, выходы коммутатора подключены к проверяемым цепям и к входам блока измерителей, выходы которого подключены к входам блока контроля, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора и блока вывода информации. Недостатками являются невысокая точность измерительных операций, невозможность сохранения результатов контроля и сопряжения устройства с персональной ЭВМ.
Наиболее близким к полезной модели из уровня техники и принятым за прототип является устройство автоматизированного контроля параметров аппаратуры связи (Патент №2729749 Российская Федерация, МПК G05B 23/02 (2006.01), СПК G05B 23/02 (2020.02), заявл. 04.12.2019, опубликовано 11.08.2020 Бюл.№23).
Прототип содержит блок измерителей, блок вывода информации, коммутатор, блок управления режимами, блок стимулирующих сигналов, блок контроля, включающий функции управляющей вычислительной машины, блок анализатора, блок сравнения и блок синхронизации, причем выходы блока стимулирующих сигналов подключены к соответствующим входам коммутатора, выходы блока управления режимами подключены к входам блока контроля, выходы которого подключены к входам блока стимулирующих сигналов, выходы коммутатора подключены к проверяемым цепям и к входам блока измерителей, выходы которого подключены к входам блока контроля, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора и блока вывода информации. Принципиальным отличием является то, что дополнительно введены источник опорного напряжения, блок памяти, блок преобразования, блок сопряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен к входу блока контроля, выходы которого подключены к блоку памяти, выходы которого подключены к входам блока сопряжения, выходы которого подключены к входам блока памяти, выходы блока стимулирующих сигналов подключены к блоку преобразования, выход которого подключен к входу блоку контроля.
Однако основным недостатком прототипа является низкий уровень надежности устройства, что в случае резких перепадов уровня напряжений, возникающих в блоке измерителей, может привести к неисправностям или ошибкам в блоке контроля.
На устранение указанного недостатка направлено новое техническое решение «Устройство контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи», технической задачей которого является повышение надежности устройства.
Реализация поставленной задачи позволяет достичь следующего технического результата: повышение надежности устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что заявленное устройство контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи содержит блок вывода информации, блок приема сигналов, микроконтроллер, блок преобразования, блок сопряжения, блок питания, при этом выход блок приема сигналов соединен со входом блока преобразования, выход которого соединен с микроконтроллером, вход микроконтроллера соединен с выходом блока питания.
Принципиальным отличием от прототипа является то, что устройство дополнительно содержит блок гальванической развязки, вход которого соединен с выходом блока преобразования, а выход соединен со входом микроконтроллера, блок сброса, выход которого соединен со входом микроконтроллера, блок часов реального времени, соединенный обратной связью с микроконтроллером с целью привязки всех собранных данных к астрономическому времени для отображения их на мониторе ЭВМ, а второй вход блока часов реального времени соединен с выходом блока питания, выход которого соединен с входом блока гальванической развязки, и блок ввода и вывода информации, соединенный обратной связью с микроконтроллером с целью передачи и отображения полученных данных контроля (мониторинга) на ЭВМ и перепрограммирования микроконтроллера с ЭВМ.
Отличительный признак, содержащийся в устройстве, блок гальванической развязки, позволяет защитить устройство от повреждения электрическим током при регистрации электрических сигналов, поступающих для их обработки.
Наличие в устройстве блока сброса позволяет производить сброс прошивки для повторного перепрограммирования микроконтроллера.
Наличие в устройстве блока часов реального времени позволяет иметь привязку всех собранных данных к астрономическому времени.
Наличие в устройстве блока ввода и вывода информации, который включает в себя функции блока сопряжения и блока вывода информации, дополнительно появляется функция ввода информации, что позволяет осуществлять перепрограммирования микроконтроллера с ЭВМ. Сущность полезной модели поясняется чертежом:
Фиг. 1. Устройство контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи. Функциональная схема. На схеме представлено:
1) микроконтроллер;
2) блок приема сигналов;
3) блок преобразования;
4) блок гальванической развязки;
5) блок питания;
6) блок часов реального времени;
7) блок сброса;
8) блок ввода и вывода информации.
Микроконтроллер 1, выполненный на микросхеме AVR, предназначен для обработки цифровой информации, управления процессами этой обработки, за счет возможности дистанционного программирования микроконтроллера с помощью разработанной программы для ЭВМ «Программа контроля технического состояния аппаратуры связи», на которую получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2021614774, дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ 30.03.2021). Выбор конкретного микроконтроллера обусловлен требуемым объемом обработки информации в зависимости от количества контролируемой техники связи.
Блок приема сигналов 2 предназначен для приема поступающих от встроенной системы контроля техники связи сигналов о ее техническом состоянии.
Блок преобразования 3 предназначен для преобразования рабочего напряжения контролируемого сигнала в напряжение, необходимое для его регистрации на устройстве.
Блок гальванической развязки 4 предназначен для защиты устройства от повреждения электрическим током, регистрации электрических сигналов, поступающих от блока преобразования 3 и передачи информационных сигналов о техническом состоянии техники связи на микроконтроллер 1 для их обработки.
Блок питания 5 предназначен для обеспечения постоянного высокостабильного напряжения путем преобразования сетевого напряжения до 5 В, запитывает напряжением блок гальванической развязки 4, блок часов реального времени 6 и микроконтроллер 1.
Блок часов реального времени 6 предназначен для учета хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.), а также передачи информации через микроконтроллер 1 и блок ввода и вывода информации 8 на ЭВМ.
Блок сброса 7 RESET предназначен для ручного сброса прошивки микроконтроллера 1.
Блок ввода и вывода информации 8 предназначен для взаимодействия устройства с ЭВМ, прошивки микроконтроллера 1, программирования блока часов реального времени, передачи информации через порт USB-B(A) на ЭВМ, и, кроме того, может выполнять функцию резервного источника питания устройства.
Все конструктивные элементы устройства контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи соединены электрическими связями. На вход блока приема сигналов 2 подается сигнал от системы встроенного контроля проверяемой техники связи, выход блока приема сигналов 2 подключен к входу блока преобразования 3, выход которого подключен к входу блока гальванической развязки 4, выход которого подключен к входу микроконтроллера 1, первый выход блока питания 5 подключен к входу блока гальванической развязки 4, второй выход блока питания 5 подключен к входу микроконтроллера, третий выход блока питания 5 подключен к входу блока часов реального времени, выход которого соединен обратной связью с микроконтроллером 1, выход блока сброса 7 подключен к входу микроконтроллера 1, выход микроконтроллера 1 подключен к входу блока ввода и вывода информации 8 и соединен обратной связью с микроконтроллером 1 с целью передачи и отображения полученных данных контроля (мониторинга) на ЭВМ и перепрограммирования микроконтроллера с ЭВМ.
Устройство работает следующим образом.
Входное напряжение 220 В/50 Гц подается на блок питания 5. Блок питания 5 выдает питающие напряжения на микроконтроллер 1, на блок часов реального времени 6 и на блок гальванической развязки 4. При подаче напряжения с блока питания 5 микроконтроллер 1 начинает работу. От системы встроенного контроля техники связи поступают сигналы на вход блока приема сигналов 2, которые далее передаются на блок преобразования 3, в котором происходит преобразование напряжений контролируемых сигналов в напряжения, необходимые для их регистрации на блоке гальванической развязки 4, где осуществляется регистрация электрического сигнала в виде отпирания фотодиодного элемента, через который происходит подача напряжения 5 В от блока питания 5, являющегося информационным сигналом об исправном состоянии техники связи, а далее от блока гальванической развязки 4 поступающего на микроконтроллер 1 для его обработки. При поступлении информационных сигналов об исправности состояния техники связи на микроконтроллер 1, включается блок часов реального времени 6, который начинает вести учет хронометрических данных, а именно дату и время включения, общее время наработки техники связи, которые отображаются визуально на мониторе ЭВМ посредством передачи соответствующих сигналов через микроконтроллер 1 и блок ввода и вывода информации 8. При помощи блока ввода и вывода информации 8 осуществляется передача обработанной информации, а именно результатов контроля (мониторинга) на ЭВМ, а также осуществляется программирование микроконтроллера 1 и блока часов реального времени 6. Кроме того, блок ввода и вывода информации 8 дополнительно выполняет функцию резервного источника питания устройства за счет питания от порта USB ЭВМ. При отсутствии поступающих от системы встроенного контроля техники связи сигналов о техническом состоянии техники связи на блок приема сигналов 2 и соответственно отсутствие управляющего напряжения, поступающего от блока преобразования 3 на блок гальванической развязки 4, с блока питания 5 не будет подаваться информационный сигнал на микроконтроллер 1, в котором фиксируется нерабочее состояние техники связи, которое визуально отображается на мониторе ЭВМ через блок ввода и вывода информации 8 в виде сообщения о неготовности техники связи к работе. По требованию оператора при помощи блока сброса 7 можно произвести ручной сброс прошивки микроконтроллера 1 через вход микроконтроллера 1 RESET, после чего возможно произвести его перепрограммирование с ЭВМ через блок ввода и вывода информации 8.
Технический результат полезной модели заключается в создании нового устройства контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи, обеспечивающего повышение надежности устройства.
Заявленное устройство контроля технического состояния и учета времени наработки техники связи промышленно применимо, так как для его реализации используются широко распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники.