Пристрій для функціонального контролю електронних систем

Пристрій для функціонального контролю електронних систем, що включає схеми вбудованого контролю і аналізатор стану системи, який відрізняється тим, що вихід кожної схеми вбудованого контролю підключено до відповідного входу кожного давача сигналу про відмову, причому давач сигналу про відмову містить ключ, одновібратор і 3 системі виникне відмова. Цей сигнал поступає до загальної системи функціонального контролю і діагностування, яка фіксує аварійний сигнал з будь-якої схеми вбудованого контролю системи. Таким чином стає можливим і контроль, і функціональне діагностування технічного стану системи. Недоліком такого контролю електронних систем є необхідність мати додаткові друковані провідники, які з'єднують схеми вбудованого контролю та загальну систему функціонального контролю (діагностування). Це особливо критично для інтегральної технології виготовлення та випробування мікросхем і систем. Можливий негативний взаємний вплив між елементами самої контрольованої системи та елементами, які призначені для контролю цієї ж системи. Є труднощі в окремому налагоджуванні інтегральних елементів та пристроїв, які призначені саме для контролю. Відсутня типізація обладнання для контролю систем різної фізичної природи. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованої корисної є контролюємий логічний пристрій [2]. Особливістю цього пристрою є наявність серед його сигналів спеціального типу сигналу про відмову, який позначений знаком ~. Крім того до пристрою входять і елементи для обробки сигналів ~. Цей сигнал про відмову та засоби його обробки дають можливість створювати пристрої та системи з ефективним функціональним контролем та діагностуванням. Відмітимо, що в пристрої, природно, крім діагностичних сигналів ~ обробляються інформаційні цифрові сигнали 1 та 0. Розвитком контролюємого логічного пристрою [2] є пристрої з генеруванням та трансляцією сигналів про відмови ~, а саме: контролюємий логічний елемент І-НЕ [3], дубльований пристрій на логічних елементах з трьома станами (його варіанти) [4], RS-тригер [5]. В усіх вказаних пристроях для передачі сигналу контролю і діагностування ~ використовуються ті ж самі провідники, що і для передачі робочих сигналів 1 та 0. Тобто не потрібно мати додаткові провідники для передачі контролюючих і діагностичних сигналів. Але, вже недоліком прототипу та інших вказаних пристроїв, що орієнтовані на ефективний функціональний контроль з використанням сигналів про відмову типу ~, є: - труднощі синтезу пристроїв з генеруванням та трансляцією сигналів про відмови, особливо пристроїв з пам'яттю; - структура типових цифрових пристроїв та цифрових пристроїв з використанням сигналів про відмови ~ може суттєво відрізнятися; - значна збитковість, чотири і більше разів; - розглянуті пристрої і елементи не є ідеальними з точки зору генерації та трансляції сигналів про відмови; - при деяких відмовах сигнал ~ може не генеруватися, також можливе порушення як функції трансляції сигналу про відмову, так і навіть функціонування пристроїв в цілому; - відсутність ефективної інтегральної елементної бази, що працює в трійковому алфавіті; 57122 4 - складність вирішення питань гонок, змагань і синхронізації сигналів; - труднощі налагоджування пристроїв та систем з генеруванням та трансляцією сигналів про відмови ~. Технічним завданням корисної моделі є побудова таких пристроїв та систем орієнтованих на функціональний контроль, в яких: - ланцюги обробки інформаційних сигналів (1 та 0) і ланцюги обробки сигналів про відмову ~ функціонально розділені (сигнали про відмову ~ повинні мати іншу фізичну природу ніж сигнали 1 та 0), це дозволить створювати нові технології проектування і експлуатації засобів контролю та діагностування різноманітних технічних систем; - елементи формування та обробки сигналів про відмову ~ є типізованими (пропонується створювати їх в інтегральному виконанні); - для формування сигналів про відмову можуть використовуватися будь які схеми вбудованого контролю, в тому числі і ті, що перераховані вище; - усунена необхідність мати додаткові друковані провідники, які з'єднують схеми вбудованого контролю та загальну систему функціонального діагностування, яка має тепер тільки один вхід; - є можливість створювати системи різної фізичної природи з їх типовим контролем та діагностуванням; - закладена концепція довгострокового обслуговування; - глибина діагностування визначається топологією використання схем вбудованого контролю. Поставлене завдання досягається тим, що в пристрої для функціонального контролю електронних систем, який включає схеми вбудованого контролю, давачі сигналів про відмову та аналізатор стану електронної системи, вихід кожної схеми вбудованого контролю підключено до відповідного входу кожного давача сигнала про відмову, причому давач сигнала про відмову містить ключ, одновібратор і випромінювач, які підключено до джерела живлення за допомогою першої та другої клеми, вхід ключа з'єднаний з виходом схеми вбудованого контролю, вихід ключа з'єднаний з входом одновібратора, вихід якого підключено до входу випромінювача, аналізатор стану системи містить приймач з єдиним входом, запам'ятовуючий пристрій, системний індикатор, вказані блоки підключено до джерела живлення за допомогою першої клеми та загальної клеми, запам'ятовуючий пристрій має два входи, перший з них підключено до виходу приймача, а другий до кнопки скидання, вихід запам'ятовуючого пристрою підключено до входу системного індикатора. На Фіг.1 показана функціональна схема пропонуємого пристрою для функціонального контролю електронних систем. Пристрій для функціонального контролю електронних систем містить давачі сигналів про відмову 1, 2 та 3, входи яких підключені до відповідних виходів схем вбудованого контролю 5, 6 та 7, виходи давачів 8, 9 та 10 транслюють сигнали на вхід 11 аналізатора стану системи 4. В пристрої кількість схем вбудованого контролю має дорівнювати кількості давачів і ця 5 кількість визначається кількістю незалежних виходів електронної системи. На контрольованих виходах мають бути встановлені схеми вбудованого контролю 5, 6 та 7 будь-якого типу. Виходи схем вбудованого контролю повинні бути підключені до входів 1, 2 та 3 давачів сигналів про відмову. На виходах давачів 8, 9 та 10 в процесі функціонування електронної системи можуть виникати сигнали про відмову ~, коли виникають дефекти в елементах системи, які зв'язані з відповідним давачем. Взагалі сигнал про відмову ~ може мати різну фізичну природу і повинен виникати в процесі функціонування системи, що контролюється. Важливою особливістю такого сигналу має бути його генерування, а потім і проходження в пристрої до деякого контрольованого виходу. В пропонуємому пристрої генерування сигналу про відмову ~ здійснюється давачем, що підключається до виходу схеми вбудованого контролю. Унікальною особливістю такого давача є формування сигналу про відмову ~, який має іншу природу ніж типові сигнали пристрою, що контролюється. Наприклад, для типових дискретних пристроїв електричні сигнали між елементами передаються по друкованим провідникам. В такому випадку вихідний сигнал давача може бути: звуковим, ультразвуковим, інфрачервоним, світловим чи радіосигналом. Важливою задачею є формування давача в вигляді типової мікросхеми. Конструкція контрольованої електронної система має бути такою, щоб вказані сигнали (для них не потрібні друковані провідники) без перешкод дійшли до входу 11 аналізатора стану системи 4. На Фіг.1 виходи і входи, що зв'язані з передачею сигналів про відмову ~, позначені пунктирними лініями. Місце встановлення аналізатора стану системи 4, таким чином, залежить від геометричної конструкції системи. Пристрій для функціонального контролю електронних систем працює таким чином. Нехай при відсутності дефектів в контрольованій електронній системі на виходах всіх схем вбудованого контролю 5, 6 і 7, а значить на всіх входах давачів сигналів про відмову 1, 2 і 3 будуть сигнали логічного "0". Тоді на виходах 8, 9 і 10 всіх давачів сигналів про відмову буде відсутній, наприклад, ультразвуковий сигнал. Значить ультразвуковий сигнал буде відсутній і на вході 11 аналізатора стану системи 4. Такий стан відповідає роботі контрольованої електронної системи без дефектів. Оператор, який обслуговує електронну систему та пропонуємий пристрій може зробити вказаний висновок, наприклад по світловому індикатору, що входить в аналізатор 4. Індикатор в цьому випадку не буде світитися. Розглянемо іншу ситуацію. Нехай в контрольованій електронній системі тільки на виході однієї схеми 5 вбудованого контролю буде сигнал логічної "1", а на виходах схем вбудованого контролю 6 і 7 будуть сигнали логічного "0". Тоді на виході 8 давача 1, буде ультразвуковий сигнал, а на виходах 9 і 10, відповідно давачів 2 і 3 ультразвуковий сигнал буде відсутній. Значить ультразвуковий сигнал буде і на вході 11 аналізатора стану системи 4. Такий стан відповідає роботі контро 57122 6 льованої електронної системи з дефектами (відмовами). Оператор, який обслуговує електронну систему та пропонуємий пристрій може зробити вказаний висновок, наприклад по світловому індикатору, що входить в аналізатор 4. Індикатор в цьому випадку буде світитися. Якщо в контрольованій електронній системі спрацюють декілька схем вбудованого контролю, то ультразвуковий сигнал теж буде на вході 11 аналізатора стану системи 4. Для цього очевидно достатньо хоча б одного ультразвукового сигналу. Такий стан відповідає роботі контрольованої електронної системи з дефектами (відмовами). Оператор, який обслуговує електронну систему та пропонуємий пристрій може зробити вказаний висновок, наприклад по світловому індикатору, що входить в аналізатор 4. Індикатор в цьому випадку буде світитися. На Фіг.2 показана функціональна схема давача пристрою, що заявляється. Давач містить ключ 1, одновібратор 2 і випромінювач 3. Вказані блоки підключаються до джерела живлення за допомогою клеми 6 та загальної клеми 7. Вхід 4 ключа 1 з'єднаний з виходом схеми вбудованого контролю. Вихід 8 ключа 1 з'єднаний з входом одновібратора 2, вихід якого підключений до входу випромінювача 3. Випромінювач 3 формує на виході 5, як вказано вище, наприклад, ультразвуковий сигнал. Давач працює таким чином. Коли дефекти в контрольованій системі відсутні то на вході давача, а значить і на вході ключа 1 буде сигнал логічного "0". Сигнал такого ж логічного рівня буде і на вході одновібратора 2. Одновібратор не буде формувати прямокутний одиничний імпульс і на виході 5 випромінювача 3 не буде сформований ультразвуковий сигнал. Коли в ланцюгах контрольованої системи, що впливають на схему деякого вбудованого контролю буде дефект, то на вході відповідного давача з'явиться сигнал логічної "1". Через ключ 1 цей сигнал примусить спрацювати одновібратор 2. Прямокутний одиничний імпульс одновібратора змусить спрацювати випромінювач 3, на виході 5 якого буде, наприклад, ультразвуковий сигнал такої ж приблизно тривалості, як і імпульс одновібратора 2. На Фіг.3 показана функціональна схема аналізатора пристрою, що заявляється. Аналізатор стану системи містить приймач 1, запам'ятовуючий пристрій 2, системний індикатор 3. Вказані блоки підключаються до джерела живлення за допомогою клеми 5 та загальної клеми 6. Запам'ятовуючий пристрій 2 має два входи, перший з них 7 підключений до виходу приймача 1, а другий до кнопки скидання 9. Приймач 1 може фіксувати через вхід 4 наявність в геометричному середовищі контрольованої системи, наприклад, ультразвукового сигналу. Вихід 8 запам'ятовуючого пристрою 2 підключений до входу системного індикатора 3. Аналізатор працює таким чином. Коли дефекти в контрольованій системі відсутні, то на вході аналізатора, а значить і на вході приймача 1 буде відсутній, наприклад, ультразву 7 ковий сигнал. На виході приймача 7 і на відповідному вході запам'ятовуючого пристрою 2 буде сигнал, що не може змінити стан цього запам'ятовуючого пристрою 2. Індикатор 3 не буде світитися, фіксуючи відсутність відмов в контрольованій системі. Коли в ланцюгах контрольованої системи, що впливають на деяку схему вбудованого контролю буде дефект, то на вході відповідного аналізатора з'явиться, наприклад, ультразвуковий сигнал від одного або декількох давачів. Отже на виході приймача 7 і на відповідному вході запам'ятовуючого пристрою 2 буде сигнал, що змінить стан цього запам'ятовуючого пристрою 2. Індикатор 3 буде світитися, фіксуючи наявність відмов(и) в контрольованій системі. Наявність запам'ятовуючого пристрою 2, забезпечує індикацію відмов(и) в контрольованій системі до тих пір, поки оператор не прийме необхідне рішення і не натисне кнопку скидання 9. Аналізатор завдяки цьому буде знову готовий до функціонального контролю системи. Джерела інформації: 57122 8 1. Сапожников B.B. Дискретные автоматы с обнаружением отказов /Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. - Л.: Энергоатомиздат, 1984. -111 с. 2. Авторское свидетельство СССР № 1181130, МКИ3 Н03K19/00. Контролируемое логическое устройство /В.П. Карчевский. - № 3716808/24-21; Заявл. 03.02.84; Опубл. 23.11.85; Бюл. № 35. прототип. 3. Авторское свидетельство СССР № 1339885, МКИ3 Н03K19/14. Контролируемый логический элемент И-НЕ /В.П. Карчевский. -№ 4020416/24 21; Заявл. 10.02.86; Опубл. 23.09.87; Бюл. № 35. 4. Авторское свидетельство СССР № 1280711, МКИ3 Н03K10/00. Дублированное устройство на логических элементах с тремя состояниями (его варианты) /В.П. Карчевский. № 3693957/24-21; Заявл. 13.01.84; Опубл. 30.12.86; Бюл. №48. 5. Авторское свидетельство СССР № 1390790, МКИ3. Н03K3/42. RS-триггер /В.П. Карчевский. № 3968458/24-21; Заявл. 22. 10.85; Опубл. 23.04.88; Бюл. № 15. 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 57122 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601