АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛАТ

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована для измерения параметров отдельных электронных устройств в радиоэлектронике, радиотехнике и измерительной технике.
Известно устройство для контроля параметров цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), в частности, измерения их линейности, описанное в з. №95107738 "Устройство измерения линейности цифроаналоговых преобразователей" по кл. G 01 R 31/28, з. 12.05.95, oп. 27.12.96.
Известное устройство содержит генератор кодов, резистивный делитель, связанный через перекидные ключи с выходом эталонного ЦАП и сравнивающим усилителем.
Недостаток известного устройства заключается в том, что его эксплуатационные возможности ограничены.
Известно устройство функционального контроля цифровых узлов, описанное в одноименной заявке РФ №95112321 по кл. G 01 R 31/28, G 06 F 11/273, з. 18.07.95, oп. 27.06.97.
Известное устройство содержит программный вычислительный блок, соединенный с устройством согласования, которое соединено с объектом контроля и содержит блок управления, регистр стимулирующего кода, регистр кода откликов, N элементов с управляемым размыканием выхода.
Недостатком известного устройства является то, что его эксплуатационные возможности ограничены.
Известна автоматизированная система диагностирования цифровых устройств, описанная в одноименном п. РФ №2097827 по кл. G 06 F 11/00, G 01 R 31/28, з. 28.01.94, oп. 27.11.97. Известная система содержит ПЭВМ, устройство сопряжения, объект диагностирования, первый и второй дешифраторы, программируемый параллельный порт ввода-вывода в состав ПЭВМ, устройство сопряжения, содержащее блок шинных формирователей, шины адреса данных и управления, селектор, три группы программируемых портов ввода-вывода и N буферных элементов 20.1-20.N.
Система позволяет реализовать передачу тестовых воздействий на объект дианостирования и считывание с него ответных реакций в n-разрядном (где n-разрядность регистра порта ввода-вывода (ПЭВМ) в параллельном коде для проверки работоспособности и поиска неисправных элементов цифровых устройств.
Недостатком известной системы является сложность устройства сопряжения. Известно устройство для проверки электронных схем, описанное в одноименном п. РФ №2137148 по кл. G 01 R 31/28, з. 24.03.97, oп. 10.09.99.
Известное устройство содержит эталонный генератор, соединенный через коммутатор с устройством сравнения и системой индикации, блок управления и щуп. Между блоком управления и коммутатором включен блок оптимизации, в который введены диагностическая модель и программа диагностирования, позволяющая путем съема информации с двух каналов электронной схемы идентифицировать нарушение работоспособности любой структурной единицы разветвленной электронной схемы. Недостаток устройства заключается в том, что с его помощью можно только установить факт неработоспособности единицы электронной схемы, а не проконтролировать ее параметры.
Известно устройство для контроля логических блоков, описанное в одноименном п. РФ №2047870 по кл. G 01 R 31/28, 31/3181, з. 04.08.92. oп. 10.11.95.
Известное устройство содержит триггер, входные шины опроса, дешифратор, входные шины данных, входные шины выбора данных, входную шину начала контроля, входную шину тактовых импульсов передачи, выходную шину результата контроля и шины испытательных сигналов, шесть регистров, элементы И (два), мультиплексоры, элемент "исключающее ИЛИ", дополнительный элемент И.
Недостатком известного устройства являются его ограниченные эксплуатационные возможности, т.к. оно может контролировать только логические блоки. Известно устройство для контроля цифровых электронных схем, описанное в одноименном п. РФ №2139565 по кл. G 06 F 11/00, G 01 R 31/28, з. 16.10.97, oп. 10.10.99. Известное устройство содержит задающий регистр, блок коммутации, блок регистрации, блок ввода программы, эталонный регистр, блок сравнения, блок управления, пульт управления, п блоков сравнения токов, N излучателей электронов, 2n приемников электронов, n проводников, блок задания напряжения (U′+U°)/2, где U′ - напряжение логической единицы, U° - напряжение логического нуля, n - количество контрольных точек.
Недостатком известного устройства является сложность схемного решения. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой является установка для контроля параметров цифроаналоговых преобразователей (ЦАП), описанная в статье Б.Н.Маньжова " Прибор для экспресс-контроля цифроаналоговых преобразователей" в журнале "Датчики и системы". 2004 г., №3, стр.43-44. и выбранная в качестве прототипа.
Известная установка содержит последовательно соединенные узел выделения разностного сигнала со входом для подключения проверяемого ЦАП, двухпороговый компаратор, цифровой фильтр, блок предварительной обработки данных, микропроцессор и индикатор, при этом микропроцессор связан вторым входом с выходом пульта управления, а выходами - соответственно со вторым входом узла выделения разностного сигнала, входом задатчика кода, имеющего выход для подключения проверяемого ЦАП и входом интегрирующего аналого-цифрового преобразователя, подключенного между выходом узла выделения разностного сигнала и входом блока предварительной обработки данных параллельно цепочке "двухпороговый компаратор - цифровой фильтр" и образующего в совокупности с ней измерительное устройство.
Недостатком известного устройства являются его ограниченные эксплуатационные возможности, т.к. он позволяет контролировать только параметры ЦАП. Кроме того, проверка с его помощью требует активного участия оператора.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей устройства при минимизации участия в контроле оператора. Поставленная задача решается тем, что в автоматизированный программно-технический комплекс для контроля плат, включающий микропроцесссор, соединенный с пультом управления и связанный с задатчиком кода проверки, устройство измерения параметров проверяемых плат, и индикатор, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, введены дополнительно персональный компьютер (ПК), связанный через согласующее устройство с микропроцессором, имитатор тензопреобразователя и имитатор аналого-цифрового преобразователя, имеющие входы для подключения проверяемых плат соответственно - аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя, и цепочка из последовательно соединенных согласующего устройства, счетчика-дешифратора, блока коммутации, состоящего из последовательно соединенных электронного ключа и блока реле, и задатчика нагрузки, имеющего выходы для подключения соответственно плат АЦП и ЦАП и связанного выходом с устройством измерения параметров, включающим в себя вольтметр и осциллограф, при этом вход второго согласующего устройства связан с выходом микропроцессора, имеющего выходы для подключения платы индикатора, платы АЦП и платы ЦАП, при этом задатчиком для второго типа проверяемых плат - платы АЦП - служит имитатор тензопреобразователя, связанный с блоком коммутации, а задатчиком кода для третьего типа плат - платы процессора - является имитатор АЦП, связанный с микропроцессором, блок питания соединен параллельно с платой
индикатора, со вторым согласующим устройством, счетчиком дешифратором, блоком коммутации, связанным через клавиатуру с микропроцессором, и задатчиком нагрузки. Введение в автоматизированный программно-технический комплекс для контроля плат дополнительно персонального компьютера, имитатора тензопреобразователя и имитатора АЦП, связанных с микропроцессором и служащих через него задатчиками кода для одного из типов проверяемых плат - соответственно платы индикатора, плат аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя, и блока коммутации, связанного, с одной стороны, с микропроцессором через согласующее устройство и счетчик-дешифратор, а с другой стороны - с задатчиком нагрузки, связанным также с проверяемыми платами - АЦП и ЦАП - в совокупности с выполнением устройства измерения параметров из осциллографа и вольтметра, связанного с персональным компьютером, позволяет качественно проверять три вида плат: индикатор. АЦП и процессор, расширяя эксплуатационные возможности устройства и сводя к минимуму участие оператора в проверке плат - только для визуального контроля функционирования платы индикатора.
В сравнении с прототипом заявляемый комплекс для контроля плат обладает новизной, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как наличие персонального компьютера (ПК), имитатора тензопреобразователя и имитатора аналого-цифрового преобразователя, служащих через микропроцессор задатчиками кодов проверки для трех типов плат - индикатора, АЦП и ЦАП, блока коммутации, связанного, с одной стороны, через согласующее устройство и счетчик-дешифратор с выходом микропроцессора, а с другой стороны через задатчик нагрузки - с платами ЦАП и АЦП, а через пульт - со входом микропроцессора и состоящего из последовательно соединенных электронного ключа и блока реле, связанного с ПК устройства измерения параметров, включающего в себя вольтметр и осциллограф, обеспечивающих в совокупности решение поставленной задачи.
Заявляемый автоматизированный программно-технический комплекс для контроля плат может найти широкое применение в электроизмерительной технике для измерения параметров отдельных электронных устройств, а потому соответствует критерию "промышленная применимость".
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлена функциональная схема автоматизированного программно-технического комплекса для контроля плат. Заявляемая автоматизированный программно-технический комплекс для контроля плат содержит последовательно соединенные микропроцесссор 1, соединенный через
согласующее устройство 2 с персональным компьютером 3, и связанный через второе согласующее устройство 4 со счетчиком-дешифратором 5, соединенным с блоком 6 коммутации. Блок 6 коммутации связан разными выходами одновременно с задатчиком 7 нагрузки, имитатором 8 тензопреобразователя и пультом 9, связанным с микропроцессором 1, который связан с имитатором 10 аналого-цифрового преобразователя и имеет входы для подключения проверяемых платы 11 индикатора, платы 12 АЦП и платы 13 ЦАП. Имитатор 8 тензопреобразователя имеет вход для подключения проверяемой платы 12 АЦП, а имитатор 10 АЦП имеет вход для подключения проверяемой платы 13 ЦАП. Устройство 14 для измерения параметров состоит из осциллографа 15 и вольтметра 16, соединенных с выходами задатчика 7 нагрузки. Персональный компьютер 3 связан с вольтметром 16. Плата 11 индикатора, согласующее устройство 4, счетчик-дешифратор 5, блок 6 коммутации и задатчик 7 нагрузки соединены с выходом блока 17 питания. При этом блок 6 коммутации состоит из последовательно соединенных счетчика-электронного ключа 18 и блока 19 реле. Персональный компьютер 3 служит задатчиком кода для одного из проверяемых типов плат - платы 11 индикатора, задатчиком для второго типа проверяемых плат - платы 13 АЦП - служит имитатор 8 тензопреобразователя, а задатчиком кода для третьего типа плат - платы 12 ЦАП - является имитатор 10 АЦП, связанный с микропроцессором 1.
Назначение узлов и их выполнение следующее.
Микропроцессор 1 предназначен для выполнения следующих функций:
- приема команды от ПК, выдачи ему подтверждения о выполнении команды с необходимыми данными, полученными в результате ее выполнения;
- формирования сигналов управления проверяемых плат;
- приема сигналов с плат;
- выполнения калибровки плат;
- выполнения записи данных в ЕППЗУ (в электронно перепрограммируемую память) проверяемых плат (кроме платы индикатора);
- управления блоком коммутации;
- проверки напряжения питания тензопреобразователя.
Микропроцессор 1 выполнен, в частности, на микросхеме PIC 16F874. (см. Описание схемы микропроцессора DS30292A фирмы Microchip).
Согласующее устройство 2 представляет собой оптронную развязку и обеспечивает обмен данными между ПК 3 и микропроцессором 1 по интерфейсу RS-232C, лишает
последних возможности взаимного влияния друг на друга и согласует ТТЛ-уровни с последовательного интерфейса. Оно выполнено, в частности, на микросхеме АОТ 128Б (см. Справочник "Полупроводниковые оптоэлектронные приборы", 2-ое издание, А.М.Юшин и др.).
Персональный компьютер 3 является ведущим узлом в заявляемом комплексе и представляет собой компьютер семейства Pentium-2 с 2-мя СОМ портами.. Компьютер задает команды, сравнивает принятые данные с ожидаемыми и делает заключение о правильности работы того или иного типа плат.
Согласующее устройство 4 представляет собой оптронную развязку, выполненную на микросхеме АОТ 128Б, которая позволяет избежать взаимного влияния друг на друга блока 6 коммутации и микропроцессора 1
Счетчик-дешифратор 5 служит для дешифрации сигналов с микропроцессора 1 и выполнен, например, на микросхеме К561ИЕ8.
С помощью блока 6 коммутации можно изменять сопротивление имитатора 8 тензопреобразователя, нагрузок плат ЦАП и АЦП, переключать режимы "Измерение значения потребления платы", "Измерение пульсаций выходного тока", управлять переключаемым блоком 17 питания. Блок 6 коммутации состоит из последовательно соединенных электронного ключа 18 (выполненного, в частности, на микросхеме К1109КТ63 см. А.В.Нефедов Справочник "Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги серии К1044-к1142) и блока 19 реле.
Задатчик 7 нагрузки представляет собой набор сопротивлений, переключаемых с помощью реле блока 6 коммутации.
Имитатор 8 тензопреобразователя необходим для работы проверяемых плат АЦП и служит для задания нагрузки по напряжению и может быть выполнен на коммутируемых резисторах.
Пульт 9 служит для ввода данных и представляет собой клавиатуру с указанием типа проверяемых плат.
Имитатор 10 АЦП является задатчиком кода давления для проверяемой платы 13 ЦАП и может быть выполнен на микросхеме AD7705 (описание DS 3029 2А) и с flash-памятью на микросхеме AT 24C04.
Платы 11, 12, 13 (индикатор, АЦП и ЦАП) являются проверяемыми.
Устройство 14 измерения параметров плат служит для измерения выходных параметров и
тока потребления плат и содержит осциллограф 15, например, типа С1-127 и вольтметр 16 типаВ7-54/3.
Блок 17 питания включает в себя два источника питания: один - на 5 В, другой, переключаемый источник - на 12, 36 и 42 В и выполнен, в частности, на микросхеме 140УД 17А (см. вышеупомянутый "Справочник..." т.1 Нефедова А.В., т.1) и КР 142ЕН5А.
Автоматизированный программно-технический комплекс для контроля плат работает следующим образом.
Работа комплекса строится на общении его с ПК 3. Для этого ведущим является ПК 3, остальные узлы - "ведомыми". Все действия узлов установки зависят от команд, приходящих от компьютера 3.
Команду от ПК 3 принимают в виде одного байта. Последовательность нулей и единиц в байте определяет, какая команда будет выполняться.
На проверяемые платы 11-13 подаются напряжения с блока 17 питания. На плату 12 АЦП поступает также напряжение с задатчика 7 нагрузки, на плату 13 ЦАП подается код давления с имитатора 10 АЦП.
После выполнения команды микропроцессор 1 выдает через согласующее устройство 2 персональному компьютеру 3 код выполненной команды, а также данные с ожидаемыми параметрами и делает заключение о правильности работы того или иного функционального блока. Компьютер 3 сравнивает принятые данные с ожидаемыми и делает заключение о правильности работы той или иной проверяемой платы. При проверке выставляемых токов и энергопотребления плат компьютер 3 принимает данные от цифрового вольтметра 16. Когда требуется визуальное оценивание параметров плат 11 индикатора и платы 13 ЦАП (ВЧ-пульсации выходного тока, исправность индикаторного разъема), оператор проверяет соответствие значения параметра норме визуально или по осциллографу и заносит результат в компьютер 3. После проверки всех параметров платы в ее электронно перепрограммируемую память (ЕППЗУ) на микросхеме 24С04А (исключение - плата индикатора) заносится порядковый номер и информация о работоспособности.
Автоматизированный программно-технический комплекс обеспечивает проверку следующих параметров:
1. платы АЦП:
- напряжение питания тензопреобразователя в пределах от 3, 7-4,3 В;
- ток потребления в пределах от 1,3 мА до 2,0 мА;
- диапазон преобразования напряжения по каналу измерения температуры в пределах от 4,0 кОм до 5,0 кОм;
- случайную погрешность АЦП;
- функционирование в режимах записи и чтения в РПЗУ.
2. платы ЦАП:
а) первой модификации:
- диапазона выходных токов в пределах от 3,6 мА до 22 мА с приведенной погрешностью измерения не более 0,03%, нормирующее значение 16 мА;
- изменение значения выходного тока, вызванное изменением напряжения питания в пределах от 12В до 42 В в диапазоне +-0, 5% от нормирующего значения;
- амплитуду пульсации выходного тока на частотах от 0,06 Гц до 5 Гц в диапазоне 0.5% от нормирующего значения;
- амплитуду пульсации выходного тока на частотах от 5 Гц до 1 Мгц в диапазоне 0.5% от нормирующего значения;
- функционирование в режиме установки и контроля параметров.
б) второй модификации:
- диапазон выходных токов с приведенной погрешностью измерения не более 0, 3% в пределах от минус 0,3 мА до 5 мА, нормирующее значение 5 мА и в пределах от минус 0,3 мА до 20 мА, нормирующее значение 20 мА для плат 1 и 2-го типа соответственно;
- изменение значения выходного тока, вызванное изменением напряжения питания в пределах от 12 В до 36 В в диапазоне +-0, 5% от нормирующего значения;
- изменение значения выходного тока, вызванное изменением сопротивления нагрузки в пределах от 50 Ом до 2500 Ом в диапазоне +-0,5 от нормирующего значения;
- амплитуду пульсации выходного тока на частотах от 5 Гц до 1 Мгц в диапазоне 0.5% от нормирующего значения;
- функционирование в режиме установки и контроля параметров.
3. платы индикатора:
- тока потребления платы в пределах от 0,2 мА до 0,4 мА;
- индикация кода, поступающего на вход платы.
В сравнении с прототипом заявляемый автоматизированный программно-технический комплекс обладает большими эксплуатационными возможностями.