Пристрій для перевірки правильності монтажу

Винахід належить до автоматики і обчислювальної техніки і може бути використаний для виробничого контролю радіоелектронної апаратури, наприклад, інформаційно-вимірювальних систем, систем контролю та діагностики. Відомий пристрій для перевірки електричного монтажу апаратури [1], який встановлює відповідність між фактично виконаними гальванічними зв'язками контрольованої апаратури і необхідними гальванічними зв'язками, зазначеними в електричних схемах. Згаданий пристрій, в основі роботи якого лежить принцип "продзвонки" між собою вибраних точок монтажу і порівнянні результатів "продзвонки" з даними схеми, не дозволяє виявити приховані дефекти монтажу, які пов'язані з невиконанням вимог по екрануванню, заземленню, скручуванню проводів та іншим застережним заходам, спрямованим на захист апаратури від впливу перешкод. Типовими прихованими дефектами монтажу є, наприклад, такі: - надмірна довжина тієї частини провідника, яка знаходиться не в екрані, або навіть повна відсутність екрана, що породжує електричні наводки у слабострумних ланцюгах за рахунок розподіленої ємності між ними і навколишніми тілами; - невідповідність точки заземлення вимогам електромонтажної схеми, що спричинює перешкоди загального вигляду - за рахунок появи внаслідок цього дефекту різниці потенціалів між точками заземлень джерела і приймача сигналів; - невиконання вимог по скручуванню проводів ліній зв'язку (біфілярності проводів), що породжує електромагнітні наводки сильнострумних ланцюгів на слабострумні вимірювальні ланцюги апаратури; - невиконання вимог по ізолюванню окремих груп екранних ланцюгів відносно один одного, що викликає появу паразитних контурів і втрату екранами своїх захисних функцій. Згадані приховані дефекти монтажу підсилюють паразитні зв'язки (ємкісні, індуктивні, електромагнітні) між окремими елементами апаратури, між елементами і "землею", що нерідко призводить до недопустимого впливу перешкод на роботу апаратури. Виявити такі дефекти методами неруйнівного контролю дуже складно. Тим більш, що такі дефекти, як правило, "заявляють" про себе тільки при взаємодії всього комплексу апаратури і погано піддаються автономному виявленню. Найбільш близьким до описуваного пристрою є пристрій для перевірки правильності монтажу [2], який містить у собі блок індикації, комутатор, перший, другий і третій елементи і, лічильник, перший і другий генератори, елементи НЕ і АБО, перемикач, формувач рівня, перший і другий тригери, дешифратор і елемент затримки. Пари провідників біфілярного кабеля по черзі підключаються відомим пристроєм до свого генератора. Якщо скрутка проводів пари, що перевіряється, виконана правильно, на виході генератора виникають незатухаючі коливання, що сприймаються пристроєм як сигнал безпомилкового монтажу пари, а також як сигнал переходу до перевірки наступної пари. Якщо скрутка проводів якоїсь пари виконана неправильно, коливання не виникають, пристрій показує номер дефектної пари і припиняє перевірку. Недоліком відомого пристрою є те, що виявляє тільки один з перелічених видів дефектів монтажу, а саме: неправильно виконану скрутку проводів, і не може виявити решти вказаних дефектів. Даний винахід спрямований на розширення функціональних можливостей пристрою за рахунок виявлення прихованих дефектів монтажу типу неправильного екранування чи неправильного заземлення апаратури. Вирішення цієї задачі досягається тим, що в пристрій для перевірки правильності монтажу, який містить в собі перший комутатор, елемент і, генератор тактових імпульсів, тригер, лічильник, елемент затримки, елемент НЕ, перший дешифратор і блок індикації, причому, інформаційні входи першого комутатора з'єднані з інформаційними входами пристрою, перший вхід елемента і з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів, другий вхід елемента і з'єднаний з одиничним виходом тригера, вихід елемента і з'єднаний із входом лічильника і входом елемента затримки, вихід елемента НЕ з'єднаний з нульовим входом тригера, одиничний вхід якого є керуючим входом пристрою, входи дешифратора з'єднані з розрядними виходами лічильника і інформаційними входами блока індикації, виходи першого дешифратора з'єднані з керуючими входами першого комутатора, нульовий вихід тригера з'єднаний з керуючим входом блока індикації, згідно з винаходом, ВВЕДЕНІ генератор фіксованих сигналів, блок нормування, блок центрування, квадратор, компаратор, блок порогових рівнів, другий, третій і четвертий дешифратори, другий, третій і четвертий комутатори, блок усереднення, причому, ви ходи генератора фіксованих сигналів з'єднані з інформаційними входами другого комутатора, виходи якого є виходами пристрою, що підключається до контрольованого монтажу, входи блока нормуванняз'єднані з виходами першого комутатора, виходи блока нормування з'єднані з інформаційними входами третього комутатора, вихід якого з'єднаний з входом блока центрування, вхід квадратора з'єднаний з виходом блока центрування, вихід квадратора з'єднаний з інформаційним входом блока усереднення, вихід якого з'єднаний з першим входом компаратора, синхровхід блока усереднення з'єднаний з виходом елемента затримки, другий в.хід компаратора з'єднаний з виходом четвертого комутатора, інформаційні входи якого з'єднані з виходами блока порогових рівнів, вихід "рівно" компаратора з'єднаний зі входом елемента НЕ, інформаційні входи другого, третього і четвертого дешифраторів з'єднані з розрядними виходами лічильника, виходи другого, третього і четвертого деши фраторів з'єднані з керуючими входами другого, третього і четвертого комутаторів відповідно. Перелічена сукупність блоків пристрою і їх взаємозв'язки забезпечують вимір характеристик розсіювання вихідних сигналів контрольованої апаратури при подачі на її входи фіксованих сигналів і порівняння їх з аналогічними характеристиками розсіювання еталонних зразків апаратури. За результатами порівняння пристрій визначає наявність чи відсутність дефекту. Теоретичне обгрунтування цього висновку таке. У загальному випадку апаратура під час своєї роботи знаходиться під впливом зовнішніх і внутрішніх випадкових збурень і тому є стохастичною системою, а результат виміру її вихідних сигналів у фіксований момент часу являє собою реалізацію випадкової величини. Для конкретного зразка апаратури, вимірювальний експеримент, над яким проводиться, так би мовити, у фіксований момент часу (порівняно з часом життя апаратури), більшість дестабілізуючих факторів (температура, тиск, вологість і т.і.) є фіксованою, тобто практично незмінною протягом проведення вимірювального експерименту. Фіксовані фактори впливають на величину тільки невипадкової складової вихідного сигналу. На величину випадкової складової (протягом проведення експерименту) впливають тільки 2 фактори: нестабільність вхідного сигналу і електричні перешкоди. Якщо зафіксувати і вхідний сигнал, то кількісна оцінка розсіювання результатів виміру буде однозначно характеризувати якість виконаного монтажу в плані заходів, прийнятих для захисту її від перешкод. Таким чином, наявність в апаратурі подібних прихованих дефектів проявляється в тому, що вона набуває ознак стохастичності, і навпаки - відсутність в ній таких дефектів робить її протягом експерименту практично детермінованою системою. Ця обставина дозволяє, вимірюючи характеристику розсіювання вихідних си гналів(наприклад, дисперсію) і порівнюючи її з аналогічною характеристикою еталонного зразка, виявляти наявність чи відсутність дефекту. Оскільки на характеристику розсіювання впливають всі перелічені вище дефекти монтажу, пристрій забезпечує їх виявлення незалежно від виду де фекту, в результаті чого досягається вирішення задачі винаходу. На фіг. 1 зображена структурна схема пристрою, на фіг. 2 - часова діаграма його роботи. Пристрій (фіг. 1) містить в собі перший комутатор 1, інформаційні входи якого з'єднані з інформаційними входами 2 пристрою, елемент 3 і, генератор 4 тактових імпульсів, тригер 5, лічильник 6, елемент 7 затримки, елемент 8 НЕ, керуючий вхід 9 пристрою, блок 10 індикації, перший дешифратор 11, генератор 12 фіксованих сигналів, блок 13 нормування, блок 14 центрування, квадратор 15, блок 16 усереднення, компаратор 17, блок 18 порогових рівнів, другий, третій і четвертий дешифратори 19, 20, 21, другий комутатор 22, виходи якого є виходами 23 пристрою, третій і четвертий комутатори 24 і 25. Контрольована апаратура 26 до складу пристрою не належить і наведена лише для пояснення роботи пристрою. На фіг. 2 наведені часові діаграми напруг (дискретних станів) для наступних елементів пристрою: 27 - керуючий вхід 9 пристрою, 28 - одиничний вихід тригера 5, 29 - вихід генератора 4 тактових імпульсів, 30 - стан виходів лічильника 6 31 - стан комутаторів 1, 22, 24, 25 32 - виходи 23 пристрою, 33 - інформаційні входи 2 пристрою, 34 - виходи блока 13 нормування, 35 - виходи блока 14 центрування, 36 - вихід квадратора 15, 37 - вихід блока 16 усереднення, 38 - вихід блока 18 порогових рівнів, 39 - вихід "рівно" компаратора 17, 40 - вихід елемента 8 НЕ, 41 - стан табло блока 10 індикації. Роботу пристрою ілюструють часові діаграми на фіг. 2. До початку роботи контрольована апаратура 26 з'єднана з виходами 23 пристрою та інформаційними входами 2 пристрою, лічильник 6 та тригер 5 приведені до нульового стану (ланцюги приведення не зображені як несуттєві), внаслідок чого дешифратори 11, 19, 20, 21 і комутатори 1, 22, 24, 25 знаходяться у початкових станах. Керуючий, сигнал з нульового виходу тригера 5 і вихідні сигнали лічильника 6 надходять до відповідних входів блока 10 індикації, висвітлюючи н улі на його табло. Команда, яка подана на керуючий вхід 9 пристрою (діаграма 27), встановлює тригер 5 в одиничний стан, внаслідок чого знімається керуючий сигнал з блока 10 індикації, нулі на табло згасають, а сигнал з одиничного виходу тригера 5 (діаграма 28) надходить до другого входу елемента 3 і, надаючи можливість черговому імпульсу генератора 4 (діаграма 29) пройти до лічильного входу лічильника 6 і змінити стан його виходів (діаграма 30). Вихідні сигнали лічильника 6, перетворені дешифраторами 11, 19, 20, 21, встановлюють комутатори 1, 22, 24, 25 у стани (діаграма 31), відповідні умовам перевірки монтажу першого каналу апаратури 26: через комутатор 22 на вхід першого каналу надходить один з фіксованих сигналів генератора 12 (діаграма 32), через комутатор 1 на один з входів блока 13 нормування надходить вихідний сигнал того ж каналу (діаграма 33), комутатор 24 з'єднує відповідний вихід блока 13 нормування із входом блока 14 центрування, комутатор 25 з'єднує відповідний вихід блока 18 порогових рівнів із другим входом компаратора 17. Вихідний (відносно контрольованої апаратури 26) сигнал (діаграма 33) є наслідком перетворення вхідного сигналу (діаграма 32) активними і пасивними елементами контрольованого у даному такті каналу апаратури. Цей сигнал містить в собі, у загальному випадку, крім детермінованої складової, також випадкову складову, зумовлену впливом перешкод. Для забезпечення роботи блока 15 на квадратичній ділянці його характеристики сигнал нормується блоком 13 до потрібного рівня (діаграма 34), а потім центрується блоком 14 (діаграма 35). Піднесений в квадрат блоком 15 сигнал надходить до інформаційного входу блока 16 усереднення (діаграма 36). Після приходу затриманого на час t сигналу з виходу елемента 7 затримки, блок 16 починає виконувати операцію усереднення, яка триває протягом часу T. Інтервал Τ забезпечується внутрішнім таймером блока 16. Затримка керуючого сигналу на час t необхідна для виключення впливу на наслідки вимірів перехідних комутаційних процесів. Період слідування тактових імпульсів генератора 4 обирається таким, щоб він перевищував сумарну тривалість часу t і T. З виходу блока 16 усереднений сигнал (діаграма 37) надходить на перший вхід компаратора 17, де порівнюється із сигналом порогового рівня (діаграма 38). На фіг. 2 показано, що усереднений сигнал у першому такті роботи пристрою не перевищив допустимий рівень, тому сигнал на виході компаратора 17 не змінюється (діаграма 39), надаючи можливість наступному тактовому імпульсу генератора 4 пройти через елемент 3 і на вхід лічильника 6 і знову змінити його стан, а за ним - стан всіх дешифраторів і комутаторів. У другому такті, протягом якого проводиться перевірка правильності монтажу наступного каналу апаратури 26, операція вимірювання дисперсії повторюється. На фіг. 2 показано, що в другому такті сигнал дисперсії (діаграма 37) перевищив допустимий рівень (хрестиком позначений момент рівності сигналів), внаслідок чого сигнал на виході компаратора 17 змінюється і після інвертування елементом 8 НЕ (діаграма 40) подається на нульовий вхід тригера 5, встановлюючи його в нульовий стан. Зміни вихідних сигналів тригера 5 приводять, по-перше. до появи на керуючому вході блока 10 індикації сигналу, дозволяючого висвітлення на табло номера дефектного каналу (діаграма 41), а по друге, - до зникнення дозволяючого сигналу на другому вході елемента 3 і, внаслідок чого тактові імпульси генератора 4 не можуть проходити на вхід лічильника 6, і перевірка монтажу припиняється. Для продовження перевірки необхідно знову подати команду на керуючий вхід 9 пристрою. Для більш глибокої локалізації дефекту замінюють окремі частини дефектного каналу складовими частинами еталонного зразка апаратури, встановлюють пристрій у початковий стан і знову повторюють перевірку. Генератор 12 фіксованих сигналів являє собою набір високостабільних джерел напруги, чиї сигнали за час проведення вимірювального експерименту лишаються практично незмінними, тобто фіксованими. Прикладом таких джерел можуть бути нормальні елементи, джерела на стабілітронах, кварцеві генератори та ін. - залежно від фізичної природи вимірювальних сигналів. Комутатори 1 і 22 являють собою комутуючі пристрої з багатьма входами і виходами, комутатори 24 і 25 - із багатьма входами і єдиним виходом. Блок 13 нормування являє собою набір дільників напруги, призначений для приведення вихідних сигналів апаратури, що перевіряється, до робочого діапазону квадратора 15. Вимір дисперсії еквівалентний виміру середньої потужності центрованого процесу, яка визначається усередненням квадрата центрованого сигналу. Тому в пристрої використані блок 14 центрування, квадратор 15 і блок 16 усереднення. Завданням блока 14 центрування є виключення детермінованої складової вимірюваного сигналу. У найпростішому випадку, коли перевірка монтажу здійснюється напругою постійного струму, блок 14 реалізується роз'єднуючими електричними конденсаторами. При перевірці напругою змінного струму роз'єднуючий конденсатор доповнюється фільтром, непрозорим для перевіряючих сигналів. Квадратор 15 реалізується, наприклад, квадрируючим діодним ланцюгом, блок 16 усереднення інтегратором на основі підсилювача постійного струму з глибоким від'ємним зворотним зв'язком. Компаратор 17 - підсилювач з великим коефіцієнтом підсилення, вихідний сигнал "рівно" якого набуває одного з двох дискретних значень залежно від співвідношення вхідних сигналів. Блок 18 порогових рівнів є набором регульованих джерел напруг постійного струму, рівні яких встановлюють за еталонним зразком апаратури. Ряд елементів пристрою, крім аналогового виконання, можуть бути реалізовані також в аналого-цифровому та цифровому виконанні. Наприклад, аналого-цифровий блок усереднення, аналого-цифровий квадратор, цифровий компаратор та ін. Завдяки тому, що перевірка правильності монтажу запропонованим пристроєм проводиться в умовах, максимально наближених до реальних умов роботи апаратури, тобто в умовах, коли діють всі несприятливі фактори, впливаючі на нестабільність роботи апаратури, використання даного пристрою забезпечує практично стопроцентне виявлення прихованих дефектів монтажу, в той час як відомий спосіб (прототип), орієнтований тільки на виявлення дефектів скрутки проводів, забезпечує лише часткове їх виявлення. Використання даного пристрою для перевірки правильності монтажу однієї з систем контролю показало, що всі випадки отримання негативних результатів перевірки були підтверджені наявністю прихованих дефектів монтажу.