АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 2020 года по МПК G05B23/02 

Заявленное техническое решение относится к области измерительной техники и технической диагностики, в частности - к устройствам контроля работоспособности и диагностики неисправностей сменных элементов (СЭ) радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на печатных платах (объектов контроля).

Известны автоматизированные системы контроля работоспособности и диагностики неисправностей (АСКД), представляющие собой разновидности многоканальных многопараметровых автоматизированных измерительных систем. В состав АСКД входят аппаратура каналов формирования сигналов тестовых воздействий и аппаратура каналов измерения параметров сигналов отклика СЭ РЭА на тестовые воздействия, подключенные к компьютеру АСКД. Подключение выходов каналов тестовых воздействий и каналов измерения сигналов отклика к объектам контроля (СЭ РЭА) осуществляют с помощью переходных коммутационных устройств (сменных адаптеров).

Примерами известных технических решений по созданию АСКД служат технические решения по патентам RU 2222865, RU 2257604, RU 2504828, RU 2265236, RU 2653330 и др.

Принципы действия известных АСКД при контроле работоспособности СЭ РЭА заключается в подаче на входы объекта контроля с выходов каналов формирования тестовых воздействий соответствующих комбинаций входных сигналов, измерении с помощью измерительных каналов АСКД параметров сигналов отклика, сравнения в компьютере АСКД комбинаций параметров сигналов отклика с параметрами эталонных сигналов отклика для работоспособного состояния данного типа СЭ РЭА. Совпадение измеренных параметров сигналов отклика с эталонными параметрами этих сигналов, находящихся в памяти компьютера АСКД, свидетельствует о работоспособном состоянии СЭ РЭА (объекта контроля). Несовпадение измеренных параметров сигналов отклика с параметрами эталонных сигналов отклика свидетельствует о неисправности данного экземпляра СЭ РЭА (объекта контроля).

Процесс диагностики предназначен для обнаружения, локализации места неисправности и идентификации неисправности СЭ РЭА (объекта диагностирования).

Процедура диагностирования включает подачу на входы комбинаций входных тестовых воздействий, последовательную установку конца измерительного щупа в контрольные точки неисправных электрических цепей СЭ РЭА (в направлении от выхода по входам), подачи команды оператором на компьютер АСКД, по которой производится измерение параметров контрольного сигнала в точке установки щупа, измерение параметров сигналов в контрольных точках СЭ РЭА и сравнении их с параметрами эталонных сигналов для данной контрольной точки схемы СЭ РЭА.

В случае несовпадения измеренного и эталонного параметра данный участок электрической цепи СЭ РЭА является неисправным.

В случае совпадения, данная точка электрической цепи является окончанием исправной части контролируемой электрической цепи СЭ РЭА. В этом случае неисправный электрорадиоэлемент схемы СЭ РЭА определяется на участке контролируемой электрической цепи между этими контрольными точками.

Достоинством известных технических решений по созданию АСКД является обеспечение высокой производительности контроля работоспособности и диагностики неисправностей СЭ РЭА.

При этом, кроме аппаратурной реализации АСКД, необходимо иметь в компьютере АСКД программу управления процессами контроля и диагностики, а также совокупность комбинаций входных тестовых воздействий, параметров эталонных сигналов отклика с выходов объекта контроля (для контроля работоспособности) и параметров эталонных сигналов для контрольных точек схемы СЭ (для диагностики неисправностей).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является АСКД по патенту RU 2257604, принимаемая за прототип.

Система по патенту RU 2257604 включает в свой состав совокупность аппаратуры формирования тестовых воздействий и аппаратуры измерения сигналов отклика, подключенных к компьютеру. Выходы тестовых воздействий и входы измерителей сигналов отклика подключены к объекту контроля.

Контроль работоспособности СЭ РЭА с применением устройства-прототипа производят также, как и с применением других аналогов, рассмотренных ранее.

Для диагностики неисправностей в устройстве-прототипе ко входам сигнатурного анализатора, логического анализатора, цифрового осциллографа или измерителя высокочастотных сигналов подключены измерительные щупы. По программе диагностики неисправностей компьютер выдает указание оператору на установку конца измерительного щупа в соответствующую контрольную точку неисправной электрической цепи СЭ РЭА. После установки конца щупа в заданную контрольную точку оператор с помощью клавиатуры или компьютерной мыши должен дать команду на измерение параметров сигналов в выбранной контрольной точке. Измеренные параметры сигналов в контрольной точке сравниваются с эталонными значениями. По результатам сравнения компьютер выдает указание оператору об установке острия щупа в очередную контрольную точку этой или другой неисправной электрической цепи СЭ РЭА.

Недостатком системы-прототипа является необходимость работы оператора обеими руками, одной из которых он должен устанавливать конец щупа в заданную контрольную точку и удерживать щуп в данном положении на время измерения контрольного сигнала, а второй рукой оператор должен подавать команду в компьютер на измерение контрольного сигнала в заданной точке схемы СЭ РЭА.

Вследствие естественной несогласованности и взаимной несинхронности действий рук оператора для обеспечения необходимой достоверности измерений параметров сигналов в каждой контрольной точке требуется повторять измерение несколько раз. Кроме того, необходимость использования оператором обеих рук в процессе измерений параметров сигналов в контрольных точках ограничивает возможности оператора по выполнению других необходимых действий (например, придерживать свободной рукой объект контроля в процессе диагностики неисправностей).

Целью заявленного технического решения является устранение недостатков прототипа, а именно:

1) повышение достоверности измерений параметров сигналов в контрольных точках СЭ РЭА;

2) сокращение времени измерений параметров сигналов в каждой контрольной точке СЭ РЭА;

3) высвобождение одной из рук оператора от непосредственных действий по измерению параметров сигналов в контрольных точках и обеспечения возможности выполнения свободной рукой других необходимых действий.

Заявленный технический результат достигается тем, что АСКД (фиг. 1) содержит необходимый комплект аппаратуры формирования тестовых сигналов (позиция 1), выходами подключенной непосредственно или через адаптер (2) ко входам объекта контроля (3) (СЭ РЭА), комплект аппаратуры измерения сигналов отклика с выходов объекта контроля (4), подключенной к выходам объекта контроля (3) непосредственно или через адаптер (2), измерители параметров сигналов (5) в контрольных точках СЭ РЭА, например - сигнатурный анализатор и (или) логический анализатор и (или) цифровой осциллограф и (или) измеритель высокочастотных сигналов. Указанная аппаратура подключена к компьютеру (6) АСКД согласно фиг. 1. На вход каждого из перечисленных измерителей параметров сигналов (5) подключен комбинированный щуп (7), объединяющий в одном корпусе собственно щуп (8) и управляющий модуль (9) с кнопками управления. Оконечник собственно щупа (8) измерительным кабелем (10) подключен ко входу соответствующего измерителя параметров сигналов (5). Выход управляющего модуля (9) соединен интерфейсным кабелем (11) с одним из интерфейсных входов компьютера (6).

В режиме контроля заявленная АСКД (фиг. 1) работает аналогично ранее рассмотренному для систем-аналогов, включая прототип. Исходной информацией для контроля является совокупность комбинаций тестовых сигналов и совокупность комбинаций параметров сигналов отклика на подаваемые тестовые воздействия.

При совпадении измеренных с помощью измерительных каналов (4) АСКД параметров сигналов отклика с эталонными значениями, находящимся в памяти компьютера (6), фиксируется работоспособное состояние контролируемого образца СЭ РЭА (объекта контроля (3)).

В случае несовпадения измеренных параметров сигналов отклика с эталонными значениями фиксируется факт неисправности образца СЭ РЭА. Номера выходных контактов электрических цепей СЭ РЭА, параметры сигналов отклика на которых не совпали с эталонными параметрами, фиксируются как выходные контакты неисправных электрических цепей СЭ РЭА. Эта информация служит одной из исходных для последующей диагностики неисправностей СЭ РЭА.

Кроме этого, в качестве исходной информации, предварительно вводимой в компьютер (6), АСКД перед началом процесса диагностики, используется изображение расположения установочных элементов на плате СЭ РЭА, топология электрических цепей СЭ РЭА и расположение контрольных точек на плате СЭ РЭА.

Процесс диагностики неисправностей проводится под управлением программы диагностирования, которая выбирает поочередно неисправные электрические цепи СЭ РЭА, установленные по результатам контроля работоспособности данного образца СЭ РЭА.

На экране монитора компьютера (6) АСКД выдается указание об измерении параметров сигналов в соответствующей контрольной точке (например, путем цветовой отметки контрольной точки на изображении печатной платы РЭА). Оператор устанавливает острый конец собственно измерительного щупа (8) в заданную контрольную точку и пальцами этой же руки нажимает кнопку на модуле управления (9), входящего в состав комбинированного щупа (7) (см. фиг. 2). После этого оператор контролирует результат измерения на экране монитора компьютера (6) АСКД. При необходимости, измерение может быть повторено.

После сравнения измеренных параметров с эталонными значениями программа управления выдает указания оператору о подключении конца собственно измерительного щупа (8) к очередной контрольной точке СЭ РЭА или о завершении процедуры диагностики неисправностей СЭ РЭА.

Вторая рука оператора при этом не участвует непосредственно в операции измерения сигналов в контрольной точке СЭ РЭА и может совершать другие необходимые действия.

Еще одним положительным социальным эффектом от заявленного технического решения является возможность работы с АСКД оператору, у которого здоровой является только одна рука. Это позволяет трудоустраивать на такой работе лиц с ограниченными возможностями.

Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает достижение заявленного технического результата:

1) повышение достоверности измерений параметров сигналов в контрольных точках СЭ РЭА (за счет синхронизации подключения конца щупа к контрольной точке и выдачи команды управления измерением параметров сигналов, при работе одной рукой с комбинированным щупом (фиг. 2));

2) сокращение продолжительности измерения сигналов в контрольных точках (за счет сокращения необходимости повторных измерений по сравнению с работами двумя руками - как в прототипе и аналогах);

3) освобождение от необходимости обязательного участия второй руки оператора при измерениях сигналов в контрольных точках.

Заявленная АСКД (фиг. 1) промышленно реализуется на основе аппаратуры и материалов, известных из уровня техники.

В качестве аппаратуры каналов формирования тестовых воздействий, каналов измерения параметров сигналов отклика, измерителей параметров сигналов в контрольных точках объектов контроля и компьютера могут использоваться технические средства, используемые при реализации систем-аналогов и прототипа.

Устройство комбинированного измерительного щупа поясняется на фиг. 2.

Основной конструкции измерительного щупа является корпус (см. на фиг. 2 позиция 11), выполненный из пластмассы с помощью известных из уровня техники технологических процессов (в том числе - методом 3D-печати). Измерительный щуп состоит из наконечника (см. на фиг. 2 позиция 12), и измерительного кабеля (см. на фиг. 2 позиция 13 и фиг. 3 позиция 17), подключаемого на вход соответствующего измерителя (фиг. 1 позиция 5) параметров сигналов в контрольных точках. Наконечник выполняется из металла (в том числе - с нанесением соответствующего гальванического покрытия), должен обеспечивать надежный контакт с контрольными точками при минимальном переходном сопротивлении. Измерительный кабель выполняется аналогично кабелям обычных щупов, используемых при электрорадиоизмерениях.

Модуль управления, входящий в состав конструкции комбинированного измерительного щупа (фиг. 2 позиция 14), выполнен на печатной плате (фиг. 4) и электрически соединен с управляющими кнопками (фиг. 2 позиция 15), устанавливаемыми в корпус щупа. Пример электрической схемы модуля управления приведен на фиг. 5. Управляющие выходы (см. на фиг. 3 позиция 18) модуля через стандартный интерфейсный кабель (например, по стандарту USB) подключаются к интерфейсному входу компьютера (фиг. 1 позиция 6).

Заявленное техническое решение относится к области измерительной техники и технической диагностики, в частности - к автоматизированным системам контроля и диагностики (АСКД) сменных элементов (СЭ) радиоэлектронной аппаратуры. Заявленное АСКД включает в свой состав аппаратуру каналов формирования тестовых воздействий, аппаратуру каналов измерения параметров сигналов отклика СЭ РЭА (объекта контроля) на тестовые воздействия, подключенную к компьютеру АСКД. В состав АСКД входят также измерители параметров сигналов в контрольных точках схемы СЭ РЭА, подключенные к компьютеру. Контроль работоспособности и диагностика неисправностей СЭ РЭА осуществляется под управлением соответствующих программ контроля и диагностики, помещаемых в компьютер. Заявленное АСКД отличается тем, что измерение параметров сигналов в контрольных точках электрических цепей СЭ РЭА производится с применением комбинированного измерительного щупа, подключаемого на вход соответствующего измерителя параметров сигналов в контрольных точках СЭ РЭА. Комбинированный измерительный щуп представляет собой конструктивное объединение собственно щупа, подключенного измерительным кабелем ко входу измерителя параметров сигналов, и управляющего модуля, соединенного с интерфейсным входом компьютера АСКД. Управляющий модуль содержит кнопки управления процессом измерения. Применение комбинированного щупа обеспечивает возможность измерения параметров сигналов в контрольных точках, не прибегая к использованию второй руки оператора. Технический результат от применения заявленной АСКД заключается в повышении достоверности и производительности диагностики за счет исключения влияния несинхронности (несогласованности) действий оператора при его работе двумя руками (как это имеет место в системах-аналогах). Кроме того, обеспечение возможности работы оператора только одной рукой позволяет использовать в таких работах лиц с ограниченными возможностями (с одной здоровой рукой). 5 ил.

Автоматизированная система контроля и диагностики радиоэлектронной аппаратуры, содержащая комплект аппаратуры формирования тестовых сигналов, выходами подключенной непосредственно или через адаптер к входам объекта контроля, комплект аппаратуры измерения параметров сигналов отклика, входами подключенной непосредственно или через адаптер к выходам объекта контроля, измерители параметров сигналов в контрольных точках, например сигнатурный анализатор, логический анализатор, цифровой осциллограф или измеритель высокочастотных сигналов, компьютер, к которому подключена аппаратура формирования тестовых сигналов, аппаратура измерения сигналов отклика, измерители параметров сигналов в контрольных точках объекта контроля, в памяти компьютера находятся исходные данные по объекту контроля и программы управления процессами контроля работоспособности и диагностики неисправностей объекта контроля, отличающаяся тем, что в нее введен комбинированный измерительный щуп, конструктивно объединяющий в себе собственно щуп и модуль управления, при этом собственно щуп представляет собой остроконечный стержень, предназначенный для установки острым концом в контрольную точку платы объекта контроля, вторым концом соединенный с входом соответствующего измерителя параметров сигналов в контрольных точках, модуль управления содержит в своем составе кнопки управления измерением сигналов в контрольной точке, а выход модуля управления через интерфейсный кабель подключен к интерфейсному входу компьютера.