ЛОКАЛИЗАТОР НЕИСПРАВНОСТЕЙ SFL 2500

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике, а в частности к области технической диагностики аналоговых, цифровых и электромеханических элементов.
Известно устройство для локализации неисправностей в цифровых схемах, содержащее сумматор по модулю 2, сдвиговый регистр, охваченный обратной связью путем подключения соответствующих разрядов через сумматор по модулю 2 к выходу последовательного ввода, RS-триггер, блок совпадений, первый вход которого подключен к выходу RS-триггера, а выход - к входу синхронизации сдвигового регистра, дисплей, входы которого подключены к соответствующим разрядам сдвигового регистра, элемент ИЛИ и формирователь коротких импульсов, вход которого подключен к входу приема информации сумматора по модулю 2, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого является входом приема синхросигнала, а выход элемента ИЛИ подключен к второму входу блока совпадения (см., например, АС №1103201 по кл. G 05 В 23/02 за 1984 г.) [1].
Недостаток известного устройства [1] заключается в том, что метод тестирования, применяемый в данном устройстве, заключающийся в формировании импульсной последовательности логических сигналов поступающих на информационный вход устройства с последующим отображением на дисплее, позволяет тестировать только цифровые схемы.
Известен также сигнатурный анализатор Polar Т 3000, содержащий процессор Z80A, ПЗУ и ОЗУ, выполняющие функции управления буферными регистрами (светодиодами, реле, аналоговыми ключами), импульсный генератор, монохромную электроннолучевую трубку, генератор эталонного синусоидального сигнала, потенциометр, узел сканирования клавиатуры с внешним входным буферным регистром, сканер на буферных регистрах защелках, управляющими ключами реле, на 128 каналов, высоковольтные усилители на дискретных элементах с емкостной развязкой и трансформаторный источник питания (см., например, «Ремонт электронной техники», №1, стр.42-44, за 1999 г.) [2].
Этот прибор лишен недостатков устройства [1], так как в нем используется широко известный метод аналогового сигнатурного анализа (ASA), основанный на построении графика зависимости падения напряжения на проверяемом компоненте или электронном модуле от тока потребления данного компонента или модуля, что позволяет производить тестирование не только цифровых схем, но также аналоговых и электромеханических элементов.
3
Однако, известное устройство [2] в силу использования в его конструкции устаревшей элементной базы обладает не высокой точностью и узким диапазоном выявления и локализации неисправностей. В частности: сигнатурный анализатор [2] не позволяет производить проверку полевых транзисторов и тиристоров с высоким напряжением U и напряжением на управляющем электроде, так как регулировка уровня сигнала его импульсного генератора ограничена в диапазоне от 0 до ±5 В, известное устройство [2] имеет ограниченное количество режимов тестирования (10 В., 5 мА; 10 В., 150 мА; 20 В., 1 мА; 50 В., 1 мА) и ограниченное количество частот тестирования (90 Гц; 500 Гц и 2000 Гц), а также в известном устройстве [2] аналоговое управление импульсным генератором и установка порога различия (допуск) между эталонной сигнатурой исправного компонента и сигнатурой поверяемого компонента задается потенциометром, что дополнительно увеличивает степень погрешности в работе прибора. Кроме того,
сигнатурный анализатор [2] может использоваться только в стационарных условиях, т.к. в нем не предусмотрена возможность работы от аккумуляторной батареи, что делает невозможным использование устройства в полевых условиях, на борту летательных аппаратов, на морских судах и т.д.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в повышении точности и в расширении диапазона выявления и локализации неисправностей, а также в адаптации устройства к использованию в полевых условиях, на борту летательных аппаратов, на морских судах и т.д.
Техническим результатом от использования предложенной полезной модели является повышение точности и расширение диапазона выявления и локализации неисправностей, а также адаптация устройства к использованию в полевых условиях, на борту летательных аппаратов, на морских судах и т.д.
3
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в локализаторе неисправностей SFL2500, содержащем центральный процессор, клавиатуру, высоковольтный усилитель, усилитель, регистр управления реле, измерительные шунты, электромагнитные реле, операционные усилители с программируемым коэффициентом усиления, операционный усилитель, цветной LCD монитор, аналоговые мультиплексоры, блок буферных регистров защелок, блок питания AC/DC, аккумуляторную батарею и импульсный генератор, который в свою очередь содержит операционный усилитель импульсного генератора и электромагнитное реле, согласно предложению, устанавливается центральный процессор на базе микроконтроллера MSP430F1611, который позволяет генерировать эталонные синусоидальные сигналы, оцифровывать и обрабатывать полученные сигналы и выводить информацию на цветной LCD-монитор. При этом из конструкции устройства исключен потенциометр, а управление импульсным генератором и установка порога различия (допуск) между эталонной сигнатурой исправного компонента и сигнатурой поверяемого компонента передано 12 битному ЦАП микроконтроллера и выполняется программно. В конструкции устройства используются высоковольтные усилители на ОРА445 без емкостной развязки, что исключает искажения отображаемых сигнатур при поверке полупроводниковых компонентов в режиме HIGH и MED, вызванного применением в высоковольтном усилителе емкостной развязки. Трансформаторный источник питания заменяется импульсным источником питания с входным напряжением ~90-240 В и вместе с тем в конструкцию прибора добавляется блок для вторичных источников питания, обеспечивающих требуемое напряжение для работы схемы при входном напряжении 12 В. В конструкции используемого в устройстве импульсного генератора устанавливается усилитель импульсного генератора с коэффициентом усиления, позволяющим увеличить напряжение с выхода ЦАП2 центрального процессора от диапазона [0; 2,5 В] до диапазона [-7,5 В; +7,5 В], что дает на выходе увеличение диапазона регулировки уровня сигнала импульсного генератора до уровня [0; 7,5 В] и тем самым расширяет диапазон тестирования полупроводниковых элементов (полевых транзисторов, тиристоров с высоким напряжением U и напряжением на управляющем электроде), при этом управление амплитудой и длительностью импульса выходного сигнала импульсного генератора и переключение режимов импульсного генератора осуществляется на программном уровне. К режимам тестирования добавлен дополнительный режим (1 В, 500 мкА) для исключения влияния полупроводниковых компонентов при проверке цепей схемы электронного модуля состоящей из пассивных и полупроводниковых компонентов, для расширения в 2 раза диапазона проверки номинала конденсаторов и индуктивностей добавлена частота тестирования 50 Гц, а для обеспечения плавности перехода между диапазонами частот добавлена частота 1000 Гц, причем данное увеличение количества диапазонов тестирования и частотных диапазонов реализовано на программном уровне.
Заявителем не обнаружены источники информации, содержащие одинаковую совокупность существенных признаков, указанных в формуле полезной модели, что
позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 - представлена функциональная схема прибора для канала А со схемой импульсного генератора (схема канала В идентична);
на фиг.2-6 - представлены примеры тестирования компонентов и их сигнатуры.
Локализатор неисправностей SFL2500 содержит центральный процессор на базе микроконтроллера MSP430F1611 (1), клавиатуру (2), высоковольтный усилитель (3), усилитель (4), регистр управления реле (5), измерительные шунты (6; 7; 8; 9), электромагнитные реле (10; 11), операционные усилители с программируемым коэффициентом усиления (12; 13), операционный усилитель (14), цветной LCD монитор (15), аналоговые мультиплексоры (16; 17), операционный усилитель (18), электромагнитное реле (19) и блок буферных регистров защелок (20), импульсный генератор (21), блок питания AC/DC (22), аккумуляторную батарею (23).
Локализатор неисправностей SFL2500 работает следующим образом.
Центральный процессор на базе микроконтроллера MSP430F1611 (1) с помощью программного обеспечения и встроенного 12 битного ЦАП генерирует эталонный аналоговый синусоидальный сигнал частотой; 50 Гц, 100 Гц, 500 Гц, 1000 Гц и 2000 Гц и амплитудой; 50 В, 20 В, 10 В, 1 В, частота сигнала и амплитуда устанавливается с клавиатуры (2), клавиатура сканируется центральным процессором. Эталонный сигнал усиливается высоковольтным усилителем (3) и усилителем (4) до требуемой амплитуды, после чего подается через измерительные шунты (6, 7, 8, 9) на выводы электромагнитных реле (10), управление которыми осуществляет микроконтроллер через общую шину данных и регистр управления реле (5).
В зависимости от выбранного диапазона напряжения тестирования центральный процессор устанавливает на шине данных регистра управления реле управляющий код, и соответствующий измерительный шунт подключается к каналу А.
Проверяемый компонент или электронный модуль подключается между каналом А и «общим» выводом (СОМ). Напряжение, снимаемое до измерительного шунта, через электромагнитное реле (11) подается на вход операционного усилителя с программируемым коэффициентом усиления (13), в обратной связи усилителя установлен аналоговый мультиплексор (16), который в зависимости от управляющего кода процессора изменяет коэффициент усиления. Аналогично с помощью электромагнитного реле (10) и операционного усилителя с программируемым коэффициентом (12) преобразуется напряжение снятое после измерительного шунта, непосредственно на измеряемом компоненте, значение напряжения, полученное на выходы операционного усилителя (12) пропорционально напряжению на тестируемом компоненте. Преобразованные напряжения с выхода усилителя (12) и (13) подаются на вход операционного усилителя (14), который производит вычитание амплитудных значений напряжения, значение напряжения, полученное на выходе операционного усилителя (14) пропорционально току в цепи шунта информационного канала А к которому подключен тестируемый компонент.
Напряжения с выхода операционного усилителя (14) и операционного усилителя (12) подаются на вход встроенного 12 битного АЦП центрального процессора. Центральный процессор оцифровывает, полученные значения напряжения и строит график зависимости напряжения от тока (Аналоговую сигнатуру), которую выводит на цветной LCD монитор (15). На фигурах 2-6 приведены примеры тестирования компонентов и их сигнатуры.
Схема импульсного генератора (21) содержит операционный усилитель (18) на вход которого с выхода ЦАП 2 центральный процессор подает импульсный сигнал прямоугольной формы, синхронизированный с частотой эталонного аналогового синусоидального сигнала, частота сигнала соответствует выбранному частотному
диапазону. Операционный усилитель усиливает сигнал по напряжению и току. Амплитуда (от 0 В до ±7,5 В), полярность сигнала и длительность импульса (от 0% до 99%) задается кнопками управления импульсного генератора на передней панели прибора. Усиленный сигнал с выхода операционного усилителя подается на выводы электромагнитного реле (19), которое по управляющему коду с регистра управления реле (5) подключает сигнал к выходам Р1 и Р2 импульсного генератора (21).
Для подключения сканера на 1024 вывода, который является дополнительным оборудованием, схема прибора содержит блок буферных регистров защелок (20), центральный процессор по общей шине данных устанавливает управляющий код на входах буферных регистров, выходы буферных регистров выведены на разъем для подключения сканера.
Использование предложенной полезной модели позволит производить высокоточную диагностику и локализацию неисправностей аналоговых и цифровых плат, а также электромеханических элементов, как в стационарных лабораторных условиях, так и в полевых условиях, на борту летательных аппаратов, на морских судах и т.д.