СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВНУТРЕННИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРОДОВ ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА Российский патент 2003 года по МПК G01R31/24 H01J9/42 

Изобретение относится к электронной технике и может найти применение для испытания высоковольтных электровакуумных приборов, например вышедших из строя кинескопов, на качественное состояние внутренних электрических цепей и определения местоположения их повреждения.

Известен способ испытания на пригодность для последующей работы в отказавшем (вышедшем из строя) кинескопе в качестве высоковольтного делителя напряжения внутривакуумного высокоомного резистора, потенциалы с отводов (промежуточных выводов) которого подаются на электроды электронно-оптической системы цветного кинескопа [1]. Способ заключается в двух последовательных измерениях величин тока (I₁ и I₂) в цепи высокоомного резистора через делитель на его низковольтном конце при двух значениях потенциала U (постоянного напряжения) на его высоковольтном конце, относительно низкого U₁ и высокого U₂. Затем определяется значение выражения I₂-I₁•U₂/U₁, по которому судят о целостности высокоомного резистора, расположенного внутри вакуумной оболочки в непосредственной близости с электронно-оптической системой кинескопа. Данный способ предполагает наличие внутри электровакуумного прибора высокоомного резистора с промежуточными выводами, подключенными к электродам электронно-оптической системы, крайние выводы которого, высоковольтный и низковольтный, соединены с внешними выводами кинескопа. При этом измерительная цепь, реализующая этот способ, образуется последовательным включением источника испытательного напряжения, тестируемого высокоомного резистора и измерителя тока. Обязательным условием является наличие у тестируемого резистора двух выводов, подключаемых к измерительной цепи. Однако большинство электровакуумных приборов, в том числе цветные кинескопы, для соединения с внешними цепями имеют только по одному выводу от каждого распложенного внутри оболочки электрода, что исключает возможность их проверки данным способом. Кроме того, по данному способу определяется только пригодность резистора, соединенного своими промежуточными выводами с электродами электронно-оптической системы, но не определяется наличие соединения этих выводов с внутренними электродами. В то же время возможно, что проверкой будет установлена пригодность резистора, но при отсутствии соединения его промежуточных выводов с одним из электродов электронно-оптической системы кинескопа, последний в действительности не будет работоспособен.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ контроля на пригодность внутренних электрических цепей электродов электровакуумного прибора, образованных внутренними электрическими цепями и внешними выводами [2]. По этому способу на внешние выводы электродов испытуемого прибора от источника переменного напряжения через последовательно соединенные индикатор (неоновая лампа) и токоограничивающий резистор подают напряжение заданной амплитуды с частотой F. Одновременно, анализируя яркость свечения индикатора, в качестве которого может быть использовано другое измерительное устройство, оценивают степень работоспособности (исправности) внутренних электрических цепей. Данный способ позволяет определять наличие в цепях электродов электровакуумных приборов обрывов и замыканий, влияющих на способность этих приборов работать в электрических режимах, задаваемых технологически. Однако в высоковольтных электровакуумных приборах, в частности цветных кинескопах, которые имеют токопроводящие покрытия (поверхности), нанесенные на внутренние и внешние поверхности стеклооболочки (баллона), имеется несколько участков, где эти поверхности контактируют между собой или с другими токопроводящими элементами конструкции электрода (вывод анода, контактные пружины, рамомасочный узел, фиксаторы рамомасочного узла) прибора. Все перечисленные элементы образуют электрическую цепь внутреннего электрода прибора, в частности анода, элементы которого в рабочем режиме должны находиться под одним потенциалом, подаваемым на него через внешний вывод. Нарушение электрического соединения между внутренними проводящими покрытиями и другими токопроводящими элементами конструкции электрода приводит к потере работоспособности прибора. Это обусловливает повышенные требования к целостности указанной цепи. Однако известным способом невозможно определить положение области неисправности в цепи электрода (обрыва) внутри прибора, так как индикация (контроль) внутренних электрических цепей происходит путем простого определения целостности цепи, образованной последовательным соединением внутренних токопроводящих элементов электрода.

В основу изобретения положено решение технической задачи контроля (тестирования) электрических цепей электровакуумных приборов, преимущественно цветных кинескопов, образованных внутренними токопроводящими покрытиями и другими токопроводящими элементами конструкции, связанными с выходной клеммой (анодным выводом). Эти цепи имеют значительные площади, состоят из разнородных по составу материала токопроводящих покрытий, которые нанесены на внутренние поверхности стеклянных деталей (тубус, конус, экран) кинескопа. Все внутренние токопроводящие поверхности электрически соединены между собой и с внешним выводом с использованием разных конструктивных и технологических решений. В результате образуются труднодоступные участки для контроля электрической целостности электрода. При таком тестировании должны определяться электрические свойства цепей и местоположение зоны их вероятных повреждений. Однако известный способ не решает полностью проблему испытаний всей электрической цепи внутреннего электрода из-за невозможности получения информации о детальной неисправности кинескопа и невозможности дать оценку работоспособности конкретного участка проверяемой цепи.

Решение этой задачи актуально при проведении ремонтных работ по восстановлению отказавших цветных кинескопов, так как своевременно полученная информация о нарушении целостности внутренних цепей электродов дает возможность принять решение о целесообразности ремонта прибора. От точности индивидуальной диагностики зависит эффективность проведения работ по выявлению причины отказа конкретного прибора и снижению затрат на его ремонт.

Для решения поставленной задачи в известном способе контроля внутренних электрических цепей электродов электровакуумного прибора с внутренними и внешними токопроводящими поверхностями, при котором на внешние выводы внутренних электродов подают переменное напряжение заданной амплитуды с частотой F для получения параметров контроля, отображаемых на измерительном устройстве, после чего проводят их анализ, согласно изобретению, формируют емкостную связь с внутренним электродом, для чего на наружной поверхности прибора, свободной от токопроводящих поверхностей, размещают дополнительный электрод, электрически соединенный с измерительным устройством, и проводят два последовательных измерения в двух соседних зонах в области внутренней электрической цепи контролируемого электрода, вычисляют разницу между первым и вторым результатами измерений электрических сигналов, сравнивают полученную величину с заранее установленной эталонной величиной (параметром-критерием) и по результатам сравнения делают выводы о пригодности оцениваемого участка внутренней электрической цепи, причем частоту F определяют из соотношения 2/RC≥F≥1/RC, где R - конструктивно заданное значение сопротивления для внутренней цепи контролируемого электрода; С-конструктивно заданное значение емкости между внутренней токопроводящей цепью контролируемого электрода и внешней токопроводящей поверхностью прибора.

При таком способе контроля целостности внутренних цепей прибора обеспечивается, в частности, возможность определения локальной зоны их нарушения. Применение дополнительного внешнего электрода, соединенного с измерителем, и образующего через стекло оболочки емкостную связь с внутренним проводящим покрытием, позволяет проводить анализ величины электрического сигнала на отдельных участках (зонах) внутреннего проводящего покрытия. При этом площадь дополнительного электрода, образующего емкостную связь измерительного устройства с внутренним электродом, выбирается с учетом известной обратно пропорциональной зависимости влияния емкости связи на точность измерений напряжения на контролируемом электроде при подаче на последний переменного напряжения. Последовательное измерение электрических сигналов в двух соседних зонах в области внутренней цепи электрода с последующим взаимным вычитанием полученных значений параметров контроля, например напряжения, и сравнение результата с заранее заданным параметром-критерием позволяет принять однозначное решение о пригодности тестируемого участка внутренней электрической цепи электрода кинескопа для дальнейшего его использования. Определение значения параметра-критерия производится посредством предварительного измерения в заданных зонах оболочки прибора в области внутренних цепей электрода величины электрического сигнала на нескольких заведомо исправных приборах с последующим усреднением полученных значений. Выбор частоты F переменного напряжения, подаваемого на испытуемый прибор, согласно заданному соотношению, связан с параметрами фильтра нижних частот, образованного элементами конструкции прибора. Упрощенная эквивалентная схема упомянутого фильтра изображена на фиг.1, где X1 - вывод анода кинескопа, Х2 - внешние токопроводящие элементы, R1 - сопротивление области перехода от вывода анода к внутреннему токопроводящему покрытию конуса, С1 - конденсатор, образованный внешним и внутренним токопроводящими покрытиями конуса кинескопа, R2 - сопротивление области контакта внутреннего токопроводящего покрытия конуса с контактной пружиной экранно-масочного узла, С2 - емкость между внутренним токопроводящим покрытием экрана и бандажом (взрывозащитным устройством), R3 - сопротивление области перехода от фиксатора к внутреннему токопроводящему покрытию экрана, С3 - емкость между внутренним токопроводящим покрытием экрана и токопроводящими покрытиями конуса. Наличие дефекта внутреннего токопроводящего покрытия приводит к изменению величины сопротивления в указанной цепи, а следовательно, к изменению частоты среза фильтра нижних частот и перераспределению переменного напряжения между элементами фильтра, что фиксируется измерительным устройством.

Сравнение этих отличительных признаков заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна".

Сущность предлагаемого технического решения не является очевидной, поскольку использование в способе совокупности признаков, обеспечивающих создание через стекло оболочки тестируемого прибора емкостной связи с внутренней цепью контролируемого электрода, получение электрических сигналов, несущих информацию об электрическом состоянии внутренней цепи контролируемого электрода в труднодоступных зонах измерения, составляют новую, не известную ранее совокупность признаков, позволяющих не только оценивать качественное состояние, но и конкретизировать места нарушения внутренних электрических связей, в том числе без девакуумирования прибора.

Все это позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение обладает новыми свойствами и, следовательно, изобретательским уровнем.

Промышленная применимость способа не вызывает сомнения, так как в настоящее время один из вариантов устройства, реализующего данный способ, используется в условиях мелкосерийного производства, осуществляющего ремонт цветных кинескопов.

Вариант реализации способа в условиях производства цветных кинескопов поясняется фиг.1-3. На фиг.2 изображен фрагмент разреза баллона кинескопа 1 с внутренними токопроводящими цепями анода, конструктивно выполненными в виде токопроводящих покрытий, где показаны: внешний вывод 2 анода, дополнительный электрод 3 в двух рабочих положениях I и II, конус 4, внешнее токопроводящее покрытие 5, внутреннее токопроводящее покрытие 6 конуса 4, экран 7, внутреннее токопроводящее покрытие 8 экрана 7, контактная пружина 9, взрывозащитное устройство (бандаж) 10 и потенциально ненадежные участки 11 внутренних электрических цепей анода. Такими участками, в частности, являются место соединения вывода 2 анода с внутренним токопроводящим покрытием 6 конуса 4, место соединения внутреннего токопроводящего покрытия 6 конуса 4 с контактной пружиной 9.

На фиг. 3 представлена схема одного из вариантов устройства, с помощью которого предлагаемый способ опробован для контроля внутренней цепи анода телевизионных кинескопов цветного изображения.

Устройство содержит генератор 12, выход которого подключен к стабилизатору 13 амплитуды переменного напряжения, выход которого подключается к выводу анода 2 (внешнему выводу внутреннего электрода) тестируемого кинескопа 1. Дополнительный электрод 3 электрически соединен с входом усилителя 14, выход которого подключен к входу амплитудного детектора 15. Выход амплитудного детектора 15 подключен к индикатору 16 электрического сигнала - микроамперметру. Элементы 14, 15 и 16 образуют измерительное устройство 17. Внешнее проводящее покрытие 5 и бандаж 10 кинескопа 1 электрически соединены с общим проводом источника питания 18, измерителем 17 и генератором 12 переменного напряжения.

Предлагаемый способ осуществлен следующим образом.

Напряжение от источника питания 18, в качестве которого используется батарея напряжением 9В, подается на элементы схемы устройства, реализующего способ. Переменное напряжение частотой F=100 кГц и амплитудой 6В с генератора 12, выполненного на интегральном таймере КР1006ВИ1, через стабилизатор амплитуды 13, представляющий собой ограничитель напряжения на светодиодах, подается на вывод анода 2 кинескопа 1. Внешнее проводящее покрытие 5 и бандаж 10 кинескопа 1 соединяются с общим проводом источника питания 18. Дополнительный электрод 3, снабженный изолирующей прокладкой (не показана), помещают на наружную поверхность баллона кинескопа 1, свободную от внешнего токопроводящего покрытия 5, в зону I, в результате чего образуется емкостная связь между внутренним токопроводящим покрытием 6 (фиг.2) и измерительным устройством 17. Переменное напряжение с дополнительного электрода 3 подается на измерительное устройство 17, которое регистрирует величину сигнала первого параметра контроля. Затем дополнительный электрод 3 помещают в зону II кинескопа 1, свободную от внешнего токопроводящего покрытия 5, и находящуюся, например, на расстоянии 3-5 см от зоны 1, после чего с помощью измерительного устройства 17 регистрируют второй параметр. Затем вычисляют разность между первым и вторым значениями параметров и путем сравнения с заранее заданным параметром-критерием делают вывод о состоянии токопроводящего покрытия в области, включающей зоны I и II, где проводились измерения. Аналогичные измерения и сравнение с заранее заданным параметром-критерием проводятся в других, конструктивно ненадежных участках 11 (фиг.2) внутренней электрической цепи электрода (анода) кинескопа. Такими участками являются соединения внутренних токопроводящих покрытий между собой с помощью контактных устройств, а также место контакта внутреннего токопроводящего покрытия конуса с внешним выводом анода кинескопа.

Данный способ может применяться для проверки как разгерметизированных, так и откачанных и запаянных приборов, и позволяет повысить результативность контроля. Применение способа возможно в процессе производства кинескопов для проверки целостности внутренней цепи анода оболочки кинескопа перед вакуумной обработкой, а также для проверки отдельных деталей, например качества соединения внутреннего проводящего покрытия конуса с выводом анода.

Источники литературы:
1. Заявка Японии 1157028, Н 01 J 9/42, кл. G 01 R 31/24, опубл. 20.06.89 г.

2. Иориш А. Е. и др. Основы технологии производства электровакуумных приборов. Л.: Энергия, 1971., с. 267-268 (прототип).

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для испытания электровакуумных приборов. Технический результат изобретения, заключающийся в повышении точности диагностики прибора, достигается путем того, что в способе контроля внутренних электрических цепей электродов электровакуумного прибора с внутренними и внешними токопроводящими поверхностями с помощью дополнительного электрода определяют параметры контроля путем последовательного размещения дополнительного электрода в двух соседних зонах в области внутренней цепи контролируемого электрода прибора и осуществляют анализ путем сопоставления разности полученных значений параметров с заранее задаваемым параметром-критерием, причем частоту F подаваемого на внешний вывод внутреннего электрода переменного напряжения выбирают из соотношения 2/RC≥F ≥1/RC, где R - конструктивно заданное значение сопротивления для внутренней цепи контролируемого электрода; С - конструктивно заданное значение емкости между внутренней токопроводящей цепью контролируемого электрода и внешней токопроводящей поверхностью прибора. 3 ил.

Способ контроля внутренних электрических цепей электродов электровакуумного прибора с внутренними и внешними токопроводящими поверхностями, включающий подачу на внешний вывод внутреннего электрода переменного напряжения заданной амплитуды с частотой F, получение с помощью измерительного устройства параметров контроля и последующий их анализ, отличающийся тем, что с помощью дополнительного электрода, размещаемого на наружной поверхности прибора, свободной от токопроводящих поверхностей, и соединенного с измерительным устройством, определяют параметры контроля путем последовательного размещения дополнительного электрода в двух соседних зонах в области внутренней цепи контролируемого электрода прибора и осуществляют анализ путем сопоставления разности полученных значений параметров с заранее задаваемым параметром-критерием, причем частоту F подаваемого на внешний вывод внутреннего электрода переменного напряжения выбирают из соотношения 2/RC≥F≥1/RC, где R - конструктивно заданное значение сопротивления для внутренней цепи контролируемого электрода, С - конструктивно заданное значение емкости между внутренней токопроводящей цепью контролируемого электрода и внешней токопроводящей поверхностью прибора.