АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR ELECTRICAL VALUES OF ELECTRONIC EQUIPMENT

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к автоматизированным системам контроля (АСК) электрических параметров, предназначенным для проведения контроля отдельных блоков электронной аппаратуры (ЭА) в процессе изготовления и для проведения проверок электрических параметров ЭА при приемосдаточных и предъявительских испытаниях.
Известна автоматизированная система диагностирования цифровых устройств (см. патент РФ №2097827, «Автоматизированная система диагностирования цифровых устройств», Михайлов С.Н., Мочалов В.Ф., опубликовано 27.11.1997), содержащая ПЭВМ, устройство сопряжения, устройство контактирования, объект диагностирования, первый дешифратор и программируемый параллельный порт ввода-вывода в составе ПЭВМ. Устройство сопряжения содержит блок шинных формирователей, шины адреса, данных и управления, второй дешифратор, селектор, три группы программируемых портов ввода-вывода и N буферных элементов.
Недостатком данного устройства является ограниченность области применения, так как оно позволяет проводить диагностирование только цифровых блоков ЭА и непригодно для контроля электрических параметров аналоговых блоков и приборов ЭА в сборе.
Известна автоматизированная система контроля электрических величин аппаратуры электронной (см. патент РФ №2225013, «Автоматизированная система контроля электрических величин аппаратуры электронной», Филисов А.Д., Тусюк С.К., Донцов В.М., Мозжечков В.А., опубл. 27.02.2004, Бюл. №6), содержащая управляющую ПЭВМ и объект контроля, блок буферизации и блок оптронной развязки, последовательно соединенные двусторонними связями, блок управления записью, связанный своим выходом с блоком буферизации, и блок дешифратора адреса, связанный своим выходом с блоком буферизации. Входы блока управления записью и блока дешифрации адреса и второй вход блока буферизации связаны двусторонними связями с ПЭВМ, а блок оптронной развязки второй двусторонней связью со вторым входом блока программируемого таймера, входами блока цифро-аналогового преобразователя и блока регистров управления и выходом аналого-цифрового преобразователя. Блок программируемого таймера последовательно соединен с блоком формирователя команд и блоком коммутатора входных сигналов. Блок регистров управления управляет работой блока коммутатора входных сигналов, блока коммутатора выходных сигналов, регулируемого блока питания, блока программируемого таймера, блока формирователя команд, аналого-цифрового преобразователя. Сигнал команды с цифро-аналогового преобразователя поступает на вход аппаратуры электронной через блок коммутатора выходных сигналов на блок аналого-цифрового преобразователя. Регулируемый блок питания связан своим выходом с аппаратурой электронной, а ПЭВМ второй двусторонней связью с принтером.
Недостатком данного устройства является ограниченность области применения, так как оно не позволяет проводить контроль временных параметров сигналов, формируемых приборами ЭА, и не способно проводить контроль приборов, имеющих выход на линию передачи информации (ЛПИ) для информационного обмена с внешними устройствами. Другим недостатком данного устройства является наличие встроенных аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей и регулируемого блока питания, что приводит к увеличению габаритов и массы, трудоемкости разработки и изготовления АСК и необходимости ее регистрации как средства измерения. Все это приводит к повышению стоимости АСК и, соответственно, стоимости выпускаемой с ее помощью продукции. Еще одним недостатком данной АСК является возможность выхода из строя контролируемой ЭА при неисправности регулируемого блока питания, так как отсутствует контроль формируемых им напряжений питания ЭА.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Решаемой технической задачей являются создание АСК с расширенной областью применения за счет расширения функциональных возможностей, повышение безопасности контроля ЭА за счет исключения превышения напряжения питания и переполюсовки при неисправности аппаратуры или ошибках оператора, снижение себестоимости АСК и повышение достоверности контроля за счет использования стандартных измерительных устройств и источников питания, которые стоят на учете метрологической службы и проходят ежегодные поверки.
Достигаемым техническим результатом являются расширение области применения. Появляется возможность контроля ЭА, имеющей выход на линию передачи информации (ЛПИ) для информационного обмена с внешними устройствами, а также возможность контроля временных параметров работы ЭА. Кроме того заявляемое техническое решение повышает безопасность и достоверность контроля и снижает себестоимость АСК.
Для достижения технического результата в автоматизированную систему контроля электрических величин электронной аппаратуры, содержащую ЭВМ, объект контроля, регулируемый блок питания, регистр управления, первая группа выходов которого соединена с группой входов программируемого таймера, группа выходов которого соединена с первой группой входов формирователя команд, вторая группа входов которого соединена со второй группой выходов регистра управления, третья группа выходов которого соединена с группой управляющих входов коммутатора, блока цифро-аналогового преобразования, ЭВМ соединена с принтером через первый порт, новым является то, что дополнительно введены контроллер, коммутатор напряжений питания, блок нагрузок и приемопередающее устройство, первый вход/выход которого соединен со вторым портом ЭВМ, второй вход/выход соединен с входом/выходом объекта контроля, а управляющий вход соединен с первым управляющим выходом программируемого таймера, второй управляющий выход которого соединен с входом коммутатора, вторая группа входов которого через блок нагрузок соединена с группой выходов объекта контроля, а третья группа входов соединена с группой выходов регулируемого блока питания и с группой входов коммутатора напряжений питания, группа выходов которого подключена к группе входов питания объекта контроля, а управляющий вход соединен с выходом регистра управления, группа выходов формирователя команд соединена с группой управляющих входов объекта контроля, группа входов регистра управления через контроллер подключена к третьему порту ЭВМ, тактовый вход программируемого таймера соединен с выходом встроенного или внешнего генератора, при этом блок аналого-цифрового преобразования выполнен на цифровом вольтметре и цифровом запоминающем осциллографе, измерительные входы которых соединены с группой выходов коммутатора, входы запуска подключены соответственно к третьему и четвертому управляющим выходам программируемого таймера, а группы входов/выходов управления объединены между собой и подключены к четвертому порту ЭВМ и к группе входов/выходов управления регулируемого источника питания.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет расширить область применения за счет возможности контроля временных параметров работы ЭА и возможности контроля ЭА, имеющих выход на ЛПИ для информационного обмена с внешними устройствами, а также повысить безопасность и достоверность контроля и снизить себестоимость АСК.
На фиг. 1 приведена схема автоматизированной системы контроля электрических величин электронной аппаратуры.
Автоматизированная система контроля электрических величин электронной аппаратуры, содержит ЭВМ 1, объект контроля 2, регулируемый блок питания 3, регистр управления 4, первая группа выходов которого соединена с группой входов программируемого таймера 5, группа выходов которого соединена с первой группой входов формирователя команд 6, вторая группа входов которого соединена со второй группой выходов регистра управления 4, третья группа выходов которого соединена с группой управляющих входов коммутатора 7, блок цифро-аналогового преобразования 8, ЭВМ 1 соединена с принтером 9 через первый порт, контроллер 10, коммутатор напряжений питания 11, блок нагрузок 12 и приемо-передающее устройство 13, первый вход/выход которого соединен со вторым портом ЭВМ 1, второй вход/выход соединен с входом/выходом объекта контроля 2, а управляющий вход соединен с первым управляющим выходом программируемого таймера 5, второй управляющий выход которого соединен с входом коммутатора 7, вторая группа входов которого через блок нагрузок 12 соединена с группой выходов объекта контроля 2, а третья группа входов соединена с группой выходов регулируемого блока питания 3 и с группой входов коммутатора напряжений питания 11, группа выходов которого подключена к группе входов питания объекта контроля 2, а управляющий вход соединен с выходом регистра управления 4. Группа выходов формирователя команд 6 соединена с группой управляющих входов объекта контроля 2. Группа входов регистра управления 4 через контроллер 10 подключена к третьему порту ЭВМ 1, тактовый вход программируемого таймера 5 соединен с выходом встроенного 14 или внешнего 15 генератора. Блок аналого-цифрового преобразования 8 выполнен на цифровом вольтметре 16 и цифровом запоминающем осциллографе 17, измерительные входы которых соединены с группой выходов коммутатора 7, входы запуска подключены соответственно к третьему и четвертому управляющим выходам программируемого таймера 5, а группы входов/выходов управления объединены между собой и подключены к четвертому порту ЭВМ 1 и к группе входов/выходов управления регулируемого источника питания 3.
Автоматизированная система контроля электрических величин электронной аппаратуры (см. фиг. 1) работает следующим образом.
Оператор собирает схему проверки в соответствии с фиг. 1, вводит в ЭВМ 1 контрольную программу и запускает ее. Дальнейшая работа АСК производится автоматически.
Первые тесты контрольной программы производят проверку напряжений питания на выходах регулируемого блока питания 3 на соответствие требуемым значениям. При этом коммутатор напряжений питания 11 удерживается в закрытом состоянии, что исключает повреждение объекта контроля 2, пока не будет проведен контроль всех выходных напряжений регулируемого блока питания 3. Если результат тестов контроля блока питания 3 отрицательный, контрольная программа выводит на экран дисплея ЭВМ 1 сообщение о неисправности и прекращает дальнейшую работу. Если результат указанных тестов положительный, контрольная программа приступает к тестированию объекта контроля, в процессе которого каналы коммутатора напряжений питания 11 открываются и подают напряжения питания на объект контроля 2 в порядке, предусмотренном контрольной программой.
Контрольные программы для различных объектов контроля 2 могут отличаться до полного несовпадения. Количество типов контролируемых объектов заявляемым устройством не ограничено. Поэтому дальнейшую работу АСК будем рассматривать в общих чертах и в плане заложенных в нее возможностей.
Временные параметры управляющих объектом контроля команд задаются программируемым таймером 5, а амплитудные параметры и форма команд определяются схемой формирователя команд 6. От универсальности указанной схемы зависит универсальность применения АСК. Если желаемого уровня универсальности добиться не удается, формирователь команд 6 можно выполнить в виде сменного блока.
Блок нагрузок 12 содержит набор нагрузочных элементов (нагрузочных и измерительных резисторов, конденсаторов и дросселей). Как правило, для каждого типа объекта контроля указанный набор уникален. Строить блок нагрузок 12 на основе электрически управляемых магазинов сопротивлений, емкостей и индуктивностей неоправданно дорого, поэтому блок нагрузок 12 целесообразно выполнять в виде сменного блока, содержащего необходимый для конкретного объекта контроля минимум элементов. Измерительные резисторы, входящие в состав блока нагрузок 12 и включенные в соответствующие выходные цепи объекта контроля 2, позволяют с помощью цифрового вольтметра 16 или осциллографа 17 проводить контроль токов нагрузки объекта контроля (как амплитудных значений, так и формы указанных токов). Цифровой вольтметр 16 и осциллограф 17 позволяют также проконтролировать амплитуду и форму напряжения выходных сигналов объекта контроля. Для этого коммутатор 7 под управлением контрольной программы в соответствии с тестовой последовательностью действий подключает к входам вольтметра 16 или осциллографа 17 соответствующие выходы объекта контроля 2.
В определенные контрольной программой моменты времени с помощью программируемого таймера 5 в работу включается приемопередающее устройство 13, осуществляющее передачу информации от контрольной программы в объект контроля или от объекта контроля в контрольную программу.
Контроллер 10 представляет собой приемное устройство однократно или многократно программируемое для приема информации с соответствующего типа порта ЭВМ 1 (USB, RS232 и т.д.). В случае наличия возможности многократного программирования АСК может адаптироваться под имеющийся у конкретной используемой ЭВМ 1 порт. Стандартные измерительные приборы (регулируемый блок питания 3, цифровой вольтметр 16 и цифровой запоминающий осциллограф 17), как правило, имеют несколько типов портов: GPIB, USB и др. В АСК может использоваться любой из имеющихся в наличии портов. Важно, чтобы у всех измерительных приборов (3, 16 и 17) и у ЭВМ 1 имелся тип порта, общий для всех указанных устройств.
Если требования к точности измерения временных параметров не являются высокими, программируемый таймер 5 может тактироваться встроенным генератором 14. Если точность измерения должна быть более высокой, чем обеспечиваемая встроенным генератором, к входу 15 (См. фиг. 1) может подключаться внешний прецизионный источник тактовых сигналов. Сигнал, формируемый на четвертом выходе программируемого таймера 5 и поступающий на вход запуска осциллографа 17, должен формироваться в момент времени, соответствующий номинальному значению контролируемого времени появления выходного сигнала объекта контроля 2. При этом осциллограф 17 зафиксирует на осциллограмме специальным маркером момент запуска, а в соответствующем канале контролируемый согнал. Контрольная программа считывает осциллограмму с осциллографа 17 и определяет по горизонтали временной интервал между маркером запуска и контролируемым сигналом. Если указанный временной интервал, являющийся отклонением контролируемой величины от номинального значения, превысит допуск, объект контроля 2 бракуется, если не превысит - признается годным. С помощью осциллографа 17 можно также проконтролировать другие временные параметры выходных сигналов объекта контроля 2: длительность импульсов (пауз), расстояние между импульсами (паузами), длительность фронтов, срезов и т.д.
По окончании процесса тестирования ЭВМ 1 с помощью принтера 9 производит распечатку протокола проверки.
Изготовлены действующий макет и два серийных образца центрального блока АСК (на фиг.1 выделен большим пунктирным прямоугольником). На основе указанных образцов с применением ЭВМ, совместимой с IBM PC, осциллографа MSO6014A. мультиметра 34401А, используемого в режиме вольтметра, источника питания Е3648А, используемого в качестве программируемого блока питания, и устройства МВ26.20, являющегося модулем сопряжения ПК (PC-совместимой ПЭВМ) с магистралью мультиплексного канала передачи данных и используемого в качестве приемо-передающего устройства, собрано несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ) на которых проведен контроль нескольких серийно выпускаемых электронных приборов различных типов. Указанные работы проводились с целью отработки контрольных программ и подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.