ПЕРЕНОСНОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПРИБОР "МЕРИДИАН"

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, конкретно к переносным диагностическим комплексам для контроля параметров, диагностики и поиска мест локализации неисправностей в радиоэлектронных изделиях (РЭИ) с цифровым, аналоговым или цифроаналоговым выходами.
Известен переносной диагностический прибор (Леньшин В.Н. Информационно-измерительные технологии на базе стандарта VXI. (ЦАТИ, Москва) \\ "Мир компьютерной автоматизации", №4 1995 г.), включающий приборный корпус с магистральной шиной сопряжения, монитор, панель управления, блок функциональных модулей, включающих не менее одного цифрового устройства обработки сигнальной информации с адаптерами для сопряжения с объектами диагностики, блок основных модулей, включающий встроенные в приборный корпус управляющую ЭВМ, модуль памяти программ и модуль памяти данных. При этом приборный корпус выполнен в виде крейта серии СТ-400 SERIES VXI с вертикальными отсеками для установки функциональных и основных модулей. Все модули выполнены съемными и соединены через многоконтактные электрические разъемы (слоты PCI-VXI) с магистральной шиной сопряжения. Магистральная шина сопряжения выполнена в виде кросс-платы, реализующей магистраль VXIbus, стандарта IEEE Std 1155-1992. При этом функциональные модули выполнены в виде функционально законченных блоков, содержащих последовательно соединенные функциональный адаптер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), и цифровое устройство обработки сигналов. Цифровые устройства
функциональных модулей, в свою очередь, выполнены в виде спецвычислителей с жестко вшитой в их ПЗУ программой цифровой обработки сигналов объекта диагностики, например в спектранализаторе вычислительных формул Фурье для преобразования амплитудно-временных характеристик импульсных сигналов в амплитудно-частотные характеристики. Источник электропитания элементов комплекса выполнен встроенным в приборный комплекс.
Недостатком известного диагностического прибора является выполнение измерительных модулей в виде функционально законченных блоков, приводящих к аппаратурному дублированию цифровых устройств обработки сигналов и части аналоговых элементов их адаптеров, приводящих к увеличению массогабаритных характеристик комплекса в целом.
Задачей изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик переносного диагностического комплекса без снижения его функциональных возможностей.
Техническим результатом - уменьшение аппаратурного дублирования оборудования измерительных приборов путем повышения универсальности (уменьшения требуемого количества) составляющих элементов комплекса.
Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается тем, что переносной диагностический прибор, включающий приборный корпус с магистральной шиной сопряжения, монитор, панель управления, функциональный модуль, содержащий не менее одного устройства обработки цифровых сигналов и блок адаптеров для сопряжения функционального модуля с объектами диагностики, блок основных модулей, включающий встроенные в приборный корпус управляющую ЭВМ, модуль памяти программ и модуль памяти данных, согласно изобретению приборный корпус дополнительно снабжен электрическим разъемом, устройство обработки цифровых сигналов выполнено в виде перепрограммируемой микроЭВМ,
встроенной в приборный корпус и соединенной через его магистральную шину с управляющей ЭВМ, модулем памяти программ и модулем памяти данных, а через электрический разъем - с блоком адаптеров, выполненных съемными, причем монитор установлен на лицевой стороне приборного корпуса, а панель управления выполнена сенсорной и совмещена с экраном монитора.
При этом устройство обработки цифровых сигналов выполнено в виде перепрограммируемой микроЭВМ на базе микроконтроллеров серии ATMEL и содержит универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик с последовательным интерфейсом, центральный процессор с перепрограммируемым и оперативным запоминающими устройствами и контроллер ввода-вывода, причем процессор с перепрограммируемым и оперативным запоминающими устройствами соединен через интерфейс универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика с магистральной шиной сопряжения, а через контроллер ввода-вывода и электрический разъем приборного комплекса - с комплектом съемных адаптеров. Съемные адаптеры выполнены в виде преобразователей сигналов объекта диагностики в цифровой рабочий код устройства обработки цифровых сигналов, снабжены контактным устройством распознавания, комплектом съемных кабелей, жгутов проводов с наконечниками в виде штекеров или клипс-зажимов, оптоэлектронной и/или радиолинией цифровой связи типа Bluetooth, Way-Fay и/или Globax. Модуль памяти программ содержит загрузочно-считывающее устройство Cardrider и блок съемных энергонезависимых перепрограммируемых карт памяти Flashcard серии АТ29 и/или АТ49 на кристаллах FPSLIC. Модуль памяти данных содержит загрузочно-считывающее устройство Cardrider и блок съемных перепрограммируемых карт памяти Flashcard серии АТ28 с интерфейсом Parallel EEPROM и/или серии АТ24/34, АТ93, АТ59, АТ25 с интерфейсом Serial EEPROM. Экран монитора выполнен в виде светодиодной или ЖК - матрицы, сенсорная панель управления - в виде матрицы из пьезоэлементов, сетки
токопроводов или контрастной координатной сетки с графическим пером и/или указкой. Приборный корпус переносного диагностического комплекса выполнен в форме планшетного компьютера, электрические разъемы которого для подключения комплекта сменных адаптеров снабжены резиновыми заглушками.
Введение универсального измерителя (выполнение устройства обработки цифровых сигналов в виде перепрограммируемых микроЭВМ, встроенных в приборный корпус и соединенных через его магистральную шину с управляющей ЭВМ, модулем памяти программ и модулем памяти данных позволяет решать задачи диагностики меньшим числом измерительного оборудования. Следствием этого является уменьшение массогабаритных характеристик переносного диагностического комплекса. Выполнение адаптеров съемными позволяет повысить их универсальность, уменьшить аппаратурное дублирование громоздких аналоговых и механических соединительных элементов и дополнительно уменьшить массогабаритные параметры комплекса. Выполнение панели управления сенсорной, совмещение ее с экраном монитора и установка последнего непосредственно на лицевой панели приборного комплекса дополнительно позволяют дополнительно уменьшить объем аппаратуры комплекса, повысить удобство управления и производительность процесса контроля и диагностики.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, а на фиг.2 - пример его конструктивного исполнения.
Переносной диагностический прибор содержит приборный корпус 1 с магистральной шиной 2 сопряжения. Приборный корпус 1 переносного диагностического прибора выполнен в форме планшетного компьютера (фиг.2). На лицевой стороне приборного корпуса 1 установлен монитор 3 с видео и звуковым каналами. На экране 4 монитора 3 установлена сенсорная панель 5 управления. Экран 4 монитора 3 выполнен в виде светодиодной или ЖК
- матрицы, панель 5 управления - в виде матрицы из пьезоэлементов, сетки токопроводов или контрастной координатной сетки с графическим пером и/или указкой. При выполнении панели 5 управления в виде матрицы из пьезоэлементов, их электрические обкладки соединены с управляющими входами магистральной шины 2, а графическое перо выполнено в виде пластикового карандаша или ручки типа Grip Pen. Для уменьшения истирания поверхность панели 5 может быть покрыта сменной полиэтиленовой пленкой или панель 5 выполняется в виде сетки прозрачных токопроводов, а графическое перо в виде электромагнитного карандаша, один конец которого выполнен с функцией записи, а другой с функцией стирания записи. Для повышения точности коррекции формы эталонных сигналов панель 5 управления может быть выполнена в виде контрастной координатной сетки, нанесенной на экран 4 монитора 3, а графическое перо - в виде ручки с кнопкой и фотоприемником считывания. В приборном корпусе 1 на магистральной шине 2 сопряжения установлены блок 6 основных модулей, включающий управляющую ЭВМ 7, модуль 8 памяти программ, модуль 9 памяти данных, а также функциональный модуль 10, включающий не менее одного устройства 11 обработки цифровых сигналов. Управляющая ЭВМ 7 предназначена для автоматического управления процессом диагностики и отображением результатов последней на экране 4 монитора 3 и содержит центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ, соединенные с монитором 3 и модулями 8-10 через магистральную шину 2. Модуль 8 памяти программ содержит загрузочно-считывающее устройство 12 Cardrider и блок съемных энергонезависимых перепрограммируемых карт 13 памяти Flashcard серии АТ29 и/или АТ49 на кристаллах FPSLIC. Модуль 9 памяти данных содержит загрузочно-считывающее устройство 14 Cardrider и блок съемных перепрограммируемых карт.15 памяти Flashcard серии АТ28 с интерфейсом Parallel EEPROM и/или серии АТ24/34, АТ93, АТ59, АТ25 с интерфейсом Serial EEPROM. Устройство
11 функционального модуля 10 предназначено для многофункциональной обработки цифровых сигналов, выполнено перепрограммируемым на базе микроконтроллеров серии ATMEL (ATMega128, ATmega329P, ATmega325P, AT91RM9200 и/или AT43USB355) и содержит центральный процессор 16 с ОЗУ и ППЗУ, соединенный через последовательный интерфейс универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика 17 с магистральной шиной 2 сопряжения, а через контроллер 18 ввода-вывода и электрический разъем 19 приборного корпуса 1 - с блоком (комплектом) съемных адаптеров 20. Каждый адаптер 20 содержит преобразователь 21 выходных сигналов объекта диагностики в цифровой рабочий код функционального модуля 10 и соединенные с ним по входу через электрический разъем 22 комплект 23 съемных кабелей, жгутов проводов с наконечниками в виде штекеров или клипс-зажимов, оптоэлектронную и/или радиолинию цифровой связи типа Bluetooth, Way-Fay и/или Globax. Адаптеры 20 снабжены также контактными устройствами распознавания, выполненными в виде электрозамыкателей части контактов разъемов 19 и 22. Комплект адаптеров 20 выполнен универсальным и с возможностью сопряжения функционального модуля 10 с цифровым, аналоговым и цифроаналоговым объектами диагностики. Для сопряжения адаптера 20 с цифровым объектом диагностики его преобразователь 21 выполнен в виде преобразователя цифровых сигналов объекта диагностики в цифровой рабочий код блока измерительных приборов, для сопряжения с аналоговым объектом диагностики с относительно медленно меняющимся во времени выходным сигналом - в виде преобразователя электрических сигналов в параллельный или последовательный двоичный код, для сопряжения с аналоговым объектом диагностики, содержащим СВЧ - изделия, последовательно соединенные СВЧ - приемник и преобразователь частоты, содержащим электромеханические изделия, - в виде преобразователей параметров сигналов датчиков механических параметров изделия в цифровой
код и т.д. Введение разъема 22 позволяет комбинировать сочетание преобразователей 21 и соединительных элементов комплекта 23 и, тем самым, за счет возникающей универсальности сократить требуемые номенклатуру и комплектацию сменных адаптеров 20. Для переносного диагностического комплекса защиты от пыли и влаги электрический разъем 19 приборного корпуса 1 и электрические разъемы 22 адаптеров 20 снабжены резиновыми заглушками.
Изобретение не ограничивается вышеприведенным примером его осуществления. В рамках данной полезной модели возможны и другие варианты ее исполнения. В частности для диагностики съемных и обесточенных электронных плат РЭИ комплект 23 может содержать соединительные элементы в виде контактной платы с внешним источником питания. При этом для проведения сравнительной оценки однотипных объектов диагностики, одно из которых заведомо исправно, контактная плата может содержать основные и дублирующие разъемы, блок съемных перемычек, вторичные преобразователи постоянного напряжения, согласователи уровней ТТЛ/КМОП (+5В/+9В), ТТЛ/ЭСЛ (+5В/-1,7В), а также контактную матрицу, контакты которой соединены с соответствующими контактами разъема 22 адаптера 20.
При отладке переносного диагностического прибора в заводских условиях в карту 13 памяти программ вводят электронные данные команд автоматического управления процессами измерений и диагностики, адресов команд, режимов измерений, диагностики, подсказок и инструкций оператору, записанные в текстовом, табличном форматах, а также в виде видео и/или звуковых файлов, а в карту 15 памяти данных - электронные данные стандартных значений параметров, допустимых значений отклонения их от нормы, а также характерных значений вектора параметров при известных видах неисправностей для цифровых, цифроаналоговых и аналоговых объектов диагностики, записанных в двоичном или шестнадцатиричном коде (для
сигнатурного анализа) при отладке комплекса в заводских или полевых условиях (при модернизации объектов диагностики. Переносной диагностический комплекс работает следующим образом.
Перед включением диагностического прибора его адаптер 20 подключают с помощью соединительных элементов 23 через разъем 22 к соответствующему объекту диагностики и через разъем 19 к функциональному модулю 10 приборного корпуса 1. При необходимости (при смене объекта диагностики) в считывающие устройства 12 и 14 устанавливают карты 13 и 15 памяти с программным обеспечением и исходными данными, характеризующими объект диагностики. После подключения комплекса к объекту диагностики включают переносной диагностический комплекс. При этом происходит автоматическая загрузка соответствующего содержимого карт 13 и 15 памяти в ОЗУ вычислительного модуля 7 и в ОЗУ и ППЗУ микроЭВМ цифрового устройства обработки сигналов 11. После загрузки всех ОЗУ в верхней части экрана 4 монитора 3 высвечивается меню возможных диагностических программ для заданных объектов диагностики (Контроль. Диагностика. Ремонт). Оператор выбирает необходимую программу, например «Контроль», и нажимает пальцем или пластиковым карандашом на сенсорную панель 5 управления в месте высвечивания на экране монитора 3 слова «Контроль». При этом на ортогональных выводах сенсорной панели появляются электрические единичные сигналы с координатной информацией, соответствующей пересечению возбужденных шин (кодом программы «Контроль»). Указанные сигналы параллельным кодом передаются через шину 2 на управляющую ЭВМ 7. ЭВМ 7 принимает сигнал управления и вырабатывает набор адресных команд для опроса всех ОЗУ микроЭВМ устройства 11 цифровой обработки сигналов функционального модуля 10. При этом из ОЗУ, соответствующих адресным командам «Контроль», извлекается содержимое ячеек и последовательным и/или параллельным кодом передается
через шину 2 в ОЗУ ЭВМ 7. При этом в ОЗУ ЭВМ 7 накапливается содержимое (архив) отдельных ячеек ОЗУ микроЭВМ устройства 11, используемых в программе «Контроль». Указанный архив данных используется далее при контроле параметров объекта диагностики в режимах: «Вольтметр, Амперметр, Тестер, Измеритель емкости, Измеритель индуктивности, Осциллограф, Спектранализатор». Одновременно на экран 4 монитора 3 выдаются адреса команд с файлами, содержащими указанную выше текстовую расшифровку их назначения. При этом на экране 4 монитора 3 отображаются адреса ячеек памяти и текстовые подсказки, в виде каскада падающих меню. Одновременно текстовые подсказки могут сопровождаться звуковыми сигналами и речевыми пояснениями, извлекаемыми ЭВМ 7 из звуковых файлов ОЗУ. При нажатии на сенсорную панель 5 управления в месте указания содержимого ячейки падающего меню, например в месте высвечивания надписи «Вольтметр», появляется новое падающее субменю: «Текущее значение, Норма». При нажатии на надпись «норма» по считывающему импульсно-кодовому сигналу модуля 3 извлекается содержимое ОЗУ ЭВМ 7, введенное при загрузке как «Эталон», например требуемое значение и форма напряжения на выходе объекта диагностики, и отображается на экране 4 монитора 3 в виде амплитудно-временной диаграммы и/или в табличном виде. Аналогичным образом отображаются другие требуемые параметры объекта диагностики на экране монитора 3, введенные в ОЗУ ЭВМ. При нажатии на надпись субменю «Текущее значение» на панели 5 управления ЭВМ 7 выдает команду (импульсно-кодовый сигнал) «Измерение» на микроЭВМ функционального модуля 10 и на считывающие устройства 12 и 14. При этом с карт 13 и 15 считываются программы и данные соответственно в ППЗУ и ОЗУ микроЭВМ устройства 11 цифровой обработки сигналов. Измерительная и вычислительная схема (алгоритм) устройства 11 настраиваются применительно к выполняемой функции для подключенного объекта диагностики. После загрузки
функциональной программы и исходных данных процессор 16 через контроллер 18 ввода-вывода и аналого-цифровой преобразователь 21 адаптера 20 производит считывание во времени численных значений параметров объекта диагностики, в данном случае, величины и формы напряжения. Далее процессор 16 сравнивает измеренные значения параметров объекта диагностики с контрольными значениями (эталонами) этих параметров, загруженными с карты 15 памяти данных в ОЗУ процессора 16. Разность измеренных значений параметров сравнивается с допустимыми для данного объекта диагностики значениями. В случае выхода измеренных значений параметров объекта диагностики за допустимые пределы процессор 16 через магистральную шину 2 передает сигнал и код неисправности в ЭВМ 7. При поступлении сигнала «неисправности» ЭВМ 7 приводит опрос ячеек ОЗУ процессора 16, останавливает процесс измерения и выдает текстовые и графические данные параметров объекта диагностики на экран 4 монитора 3. Оператор анализирует полученную визуальную информацию и нажатием соответствующей метки падающего субменю на панели 5 управления для продолжения измерений в режиме «ремонт» или для смены объекта диагностики. При смене объекта диагностики производится повторная загрузка с блоков 8 и 9 памяти программ и данных в ОЗУ ЭВМ 7 в ППЗУ и в ОЗУ процессора 16. Далее процесс измерения и диагностики повторяется.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения и математического моделирования. Результаты математического моделирования показали возможность технической реализации изобретения и достижение заявленного технического результата.