Устройство для контроля правильности электрического монтажа Советский патент 1986 года по МПК G01R31/02 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение в установках для технологического контроля монтажа блоков, жгутов, печатных плат.

Цель изобретения расширение области применения устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 схема анализатора обрьша; на фиг, 3 - схема анализатора ошибочных соединений; на фиг. 4 - схема элемента несовпадения; на фиг. 5 - схема четвертого элемента И; на фиг. 6 - схема амплитудного детектора, входящего в состав компаратора; на фиг. 7 - схема блока переключения; на фиг, 8 - схема блока индикации; на фиг, 9 - схема ключа питания; на фиг. 10 - диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг, 1) генератор 1 тактовых импульсов, счетчик 2 опроса, коммутатор 3 опроса, проверяемьш блок 4, первые элементы И 5,-5у, анализатор 6 обрьша, анализатор 7 ошибочных соединений, элемент НЕ 8, элемент 9 несовпадения, вторые элементы И 10,-10,, третьи элементы И ,, четвертые элементы И 12.-12р, аналоговый коммутатор 13, компаратор 14, блотс 15 переключения, генератор 16 импульсов , блок 17 индикации и ключ 18 питания.

Анализатор 6 содержит (фиг, 2) элементы И-НЕ и 20, элементы НЕ . Анализатор 7 содержит (фиг. 3) элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22,-22,, элементы НЕ , и 241-24к, элементы И-НЕ и 26.

Элемент 9 содержит (фиг, 4) элемент НЕ 27 и элемент И 28,

Четвертые элементы И содержат (фиг. 5) элемент ИЛИ-НЕ 29 и транзисторный ключевой каскад 30,

Компаратор 14 предназначен для выявления соответствия измеряемого напряжения заданному диапазону. На входе компаратора установлен амплитудный детектор, который содержит (фиг. 6) диоды 31 и 32, КС-фильтр, состоящий из конденсаторов 33, 35 и резистора 34.

Блок 15 содержит (фиг. 7) третий управляющий ключ 36, RS-триг- геры 37 и 38, первый управляющий ключ 39, узлы 2-2И-2ИЛИ 40 и 41,

22

фронтальный D-триггер 42, элементы ИЛИ 43 и 44, элемент И 45, второй управляющий ключ 46.

Генератор 6 аналогичен генера- тору 1, но имеет более высокую частоту выходньк импульсов.

Блок 17 индикации содержит (фиг. 8) цепочки светодиодов 47-- п ограничительные резисторы 48г,, транзисторы 49i-49r,.

Ключ 18 питания содержит (фиг.9) разделительные диоды , транзисторный ключ 51 и согласующий элемент 52.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый блок 4 подключается к входам-выходам устройства, В исходном состоянии генератор I ос- тановлен сигналом логического нуля с второго выхода блока 15, Выбирается режим работы устройства. Первый режим - проверка правильности монтажа на отсутствие обрывов, замы- каний и перепутанных проводов. Второй режим - контроль правильности монтажа витых пар проводов в жгутах. Контроль в первом режиме начинается нажатием на первый управлякг- щий ключ 39 блока 15, С его выхода сигнал в виде короткого импульса поступает на первый вход элемента ИЛИ 43, S-вход RS-триггера 37 и RS-триггера 3. С выхода RS-триггера 37 сигнал логической едини1Ц|1 обеспечивает прохождение сигналов с выхода элемента 9 несовпадения через узел 2-2И-2ИЛИ 41 HaD -вход фронтального) -тригге- pa 42, а также импульсов с выхода генератора 1 через узел 2-2И-2ИЛИ 40 на С-вход D-триггера 42,

С выхода элемента ИЛИ 43 импульс сбрасьшает счетчик 2, а также через элемент ИЛИ 44 устанавливает D-триггер 42 в единичное состояние, котоый разрешает запуск генератора I.

50

55

С выхода RS-триггера 38 уровнем логического нуля запрещена подача сигналов через узлы 2-2И-2ИЛИ 40 и 41 с выхода счетчика 2 и компаратора 14,

После установки счетчика 2 в нулевое состояние и прихода первого импульса от генератора 1 код с выходов счетчика 2 поступает на входы коммутатора 3, что вызьшает появле-

3

ние сигнала опроса на его первом выходе .

Так как контролирующим сигналом является сигнал логического нуля, рассмотрение работы устройства прО исходит в отрицательной логике. Это значит, что элементы , 10 - 10, , 11-,- 1 IK 12 2j, представляющие собой в положительной логике элементы ИЛИ, в отрицательной логике представляют собой элементы И.

Это относится тоже к анализатору 6, который в положительной логике представляет собой элемент И-НЕ, а в отрицательной логике - ИЛИ-НЕ.

Сигнал опроса, пройдя через первый элемент И 12 и через контролируемый блок 4 поступает на первый вход второго элемента И 10. На второй вход элемента И 0 поступает сигнал опроса непосредственно с выхода четвертого элемента И 12, Н выходе второго элемента И 10 присутствует сигнал логического пуля. На всех других вторых элементов И 10д - 10|v( присутствует сигнал логической единицы, так как только наличие на обоих входах второго элемента И 10, сигналов логический нуль дает на выходе этого элемента сигнал логического нуля.

Такое состояние сигналов на выходах вторых элементов И 10 - 10, соответствует ситуации, когда в проверяемом блоке 4 в первой контролируемой цепи неисправность типа об- рьш отсутствует.

Сигналы с выходов вторых элементов И 10 - 10 поступают на входы анализатора 6. Анализатор 6 функционально представляет собой элемент ИЛИ-НЕ для сигнала логического нуля присутствующего в рассматриваемьй момент времени, на выходе второго элемента И 10. На выходе анализатора 6 присутствует сигнал логической единицы, что соответствует отсутствию неисправности типа обрыв.

Если в проверяемом блоке 4 в первой контролируемой цепи цепь окажется оборванной, то это вызовет появление на первом входе второго элемента И 10,, сигнала логической единицы и соответственно на его входе появится сигнал логической единицы. Анализатор 6 при.этом формирует на выходе сигнал логического нуля, свидетельствующий о неисправности.

24

Сигнал с выхода анализатора 6 поступает на вход элемента НЕ 8 и на один из входов элемента 9 несовпадения, а именно, на вход эле- мента И 28.

Сигнал неиспргшности в виде логического нуля с выхода элемента 9 несовпадения поступает на первый- вход блока 15.

Рассмотрим теперь функционирование анализатора 7. На входе этого блока находятся двухвходовые элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ . На один вход каждого из двухвходовых

элементов поступает сигнал непосредственно с выходов коммутатора 3, а на другой вход - сигнал с выходов четвертых элементов И 12. На элемент 22, (фиг. 3) поступа-

ют два сигнала логического нуля: один с выхода элемента И 1.2,, другой - с первого выхода коммутатора 3.

На все остальные элементы

поступают сигналы логической единицы. При совпадении двух сигналов на входах каждого элемента 22,-22 на выходе будет присутствовать сигнал логического нуля, в противном

случае - сигнал логической единицы. Таким образом, в случае отсутствия замыкания между первой контролируемой цепью проверяемого блока 4 и любой другой, на выходах элементов 22 221-, будут присутствовать сигналы логического нуля. С выходов элементов 22,-22 сигналы поступают на элементы 23-26, которые формируют сигнал логического нуля свидетельствующий об отсутствии неисправности. В случае, если контролируемая цепь, т.е. цепь, на которую подается сигнал опроса, ошибочно соединена с какой-то другой, то на входе, соответствующего этой ошибочно подсоединенной цепи, элемен- та 22- будут присутствовать разноименные сигналы - сигнал логической единицы с выхода коммутатора 3 для неопрашиваемой цепи и сигнал логи-

ческого нуля от замыкания с опрашиваемой цепью.

В результате появления разноименных сигналов на входе хотя бы одного элемента схемы ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 22

на его выходе появится сигнал логи еской единицы.

Этот сигнал, проходя через элеенты 23-26, поступает на выход ана

лизатора 7, где принимает уровень логической единицы, свидетельствую- щий о наличии ложного соединения.

Сигнал Замыкание с выхода ана- лизатора 7 поступает на второй вход элемента 9 несовпадения, с которого сигнал неисправности в виде логичес кого нуля с выхода элемента 9 несовпадения поступает на четвертый вход блока 15.

В случае обнаружения неисправности счетчик 2 и коммутатор 3 сохраняют свое текущее состояние. Элемент индикации светодиод в блоке 17 индикации, подключенный к выходу определенного четвертого элемента И 12 - 12, на котором произошел останов, загорается и ука- зьшает номер неисправной цепи.

При работе в первом режиме сигнал с четвертого выхода блока I5 поступает на вход ключа 18, проходит через согласующий элемент 52, и открывает транзистор 51, Напряжение питания Е поступает через открьр тый транзистор 51 через разделительные диоды 50;j - 50), на третьи входы блока 17. Этим обеспечивается работа индикации вне зависимости от состояния транзисторов 491 - .

Блок 15 сигнал, поступающий с выхода элемента 9 несовпадения по положительному фронту импульса с генератора, записьшает во фронтальный D -триггер 42. В случае неисправности вD-триггер 42 записывается нуль, и сигнал с второго выхода блока 15 останавливает генератор.

При отсутствии неисправности элемент 9 несовпадения выделяет сигнал логической единицы, которая не изменяет единичного состояния -триггера 42. Генератор 1 отрица- тельньм фронтрм импульса увеличивает содержание счетчика 2 на единицу. Коммутатор 3 выдает сигнал опроса на следующий выход и работа устройства продолжается,

На фиг. iO диаграмма Q показьша- ет работу генератора 1 и указаны моменты записи информации Строб 1 с элемента 9 несовпадения в D -триггер 42, Диаграммы & и Ъ показьшают схему состояний первого и второго разрядов счетчика 2, Диаграммы г и g показывают сигналы с выхода элемента 9 несовпадения на первом

o

5

0

5

0

5

0

5

о

5

и втором шагах контроля в случае от сутствия неисправностей и моменты времени, когда осуществляется запись этой информации в I) -триггер 42.

В случае останова контроля в результате ощибки можно продолжить процесс контроля до выявления более полной картины состояния блока 4. Дпя этого необходимо нажать на третий управляющий ключ 36 в блоке 15. Формируемый им импульс через второй элемент ИЛИ 44 устанавливает)-триггер 42 в состояние логической единицы, что вызывает запуск генератора 1 i В этом случае коммутатор 3 выдает сигнал на свой следующий по порядку выход.

При отсутствии ощибок устройство прекращает контроль на N-м шаге, гдеМ-1 - количество цепей в блоке 4, фиксируя наличие обрыв. Это сделано для того, чтобы упростить устройство избежав программирования счетчика 2, и контролировать изделия с различным количеством цепей.

При наличии в контролируемом блоке 4 разветвленных цепей все их контакты, кроме одного, необходимо подключить к входам одного из элементов И 5, с выхода которого сигнал поступает на входы третьих элементов И 11 в соответствии с нумерацией цепей. Это позволяет без ущерба качеству контроля избежать нерегулярности схемы устройства и расширить область применения.

В случае отсутствия ошибок при работе в первом режиме переходят к второму режиму. Для чего нажимают на второй управляющий ключ 46. Второй RS-триггер устанавливается в единичное состояние, а первый RS-триггер сбрасьшается, что разрешает прохождение сигнала с выхода коммутатора 13 через узел 2-2Р -2ИЛИ 41 на Р-вход фронтального)-триггера 42 и сигнала с выхода первого разряда счетчика 2 через узел 2-2И-2Ш1И 40 на С-вход фронтального D-тригге- ра 42, Соответственно запрещено про- хо чдение сигналов от элемента 9 несовпадения и сигнала с выхода генератора 1 , I

С выхода первого элемента ИЛИ 43 сигнал устанавливает в нулевое состояние счетчик 2 и этот же сигнал, пройдя через второй элемент ИЛИ 44, устанавливает в единичное состояние

7

D-триггер 42, который запускает генератор 1 , Второй -RS-TpHrrep 38 с первого выхода блока 15 запускает генератор 16,

С четвертого выхода блока 15 появляется сигнал логического нуля, который поступает на вход ключа 18 и запирает транзистор 51. В результате напряжение питания Е не поступает на третьи входы блока 17. Теперь появление сигнала опроса уровнем логического нуля с выходов коммутатора 3 открывает транзисторы 49, которые запитьшают только отдельные цепи из резисторов 48 и светодиодов 47 блока 17.

Входы аналогового коммутатора 13 подключены к блоку 4 не по порядку, а лишь к четным контактам, куда выводятся цепи экранирующих проводов, образующих скрученные пары. Управляющие входы аналогового коммутатора 13 подключены к выходам счетчика 2, исключая младший разряд, а к коммутатору 3 подключены все разряды счетчика 2. На фиг. 10 временная диаграмма & показьшает импульс, в течение времени которого открыт первый канал коммутатора 13.

Счетчик 2 установлен в нулевое состояние, что вызьшает появление импульса опроса на первом выходе коммутатара 3, который обеспечивает прохождение импульсов от генератора 16 через злемент И 12-. На фиг. 10 диаграмма л: показывает сигнал на выходе элемента И 12. Этот сигнал, проходя по первому проводу скрученной пары проводов, наводит во втором проводе ЭДС.

Амплитудный детектор, входяищй в состав компаратора 14, будучи

подключен к выходу аналогового коммутатора 13, выделяет высокочастотный сигнал, прошедший на раздели- тельный конденсатор 35. Вьтрямленный диодами 31 и 32 (фиг. 10, j , uj сигнал поступает на конденсатор 33 и заряжает его (фиг. 10 к) . Уровень заряда пропорционален амплитуде входного напряжения, что анализируется компаратором 14. Сигнал с выхода компаратора 14 в момент времени Строб 2 (фиг. 0&) по сигналу с выхода счетчика 2, поступающего через узел 2-2И-2ИЛИ 40 на С-вход

D-триггера 42, записывается в послед НИИ. При отсутствии ошибки, когда

167825 .

скрученные пары запаяны правильно, уровень наведенного сигнала в экранирующем проводе находится в пределах допуска компаратора 14. В то

5 же время наведенньш сигнал от йозбуж- дающего провода, превосходя по уровню сигналы, присутствующие на невозбужденных проводах, ниже уровня сигнала в возбужденном проводе.

to При неисправности, когда витые пары проводов запаяны ошибочно, на выходе компаратора 14 присутствует сигнал логического нуля, который в соответствующий момент времени за-

15 писывается в1)-триггер 42, что вы- зьшает останов генераторов 1 и 16. Останов происходит на следующем канале коммутатора 3. На этом канале производилось измерение сигнала

20 компаратором 14. В блоке 17 при этом загорается соответствующий свето- диод, указывающий на номер неисправной цепи.

Нажатием на третий управляющий

25 ключ 36 можно продолжить процесс контроля для получения более полной картины о состоянии блока 4. Останов контроля при отсутствии не- . исправности в витьк парах произой-

30 дет на-hi-1-1 канале, где - - количество контролируемых витых пар, в виду того, что на выходе компаратора 14 будет.сигнал логического нуля, обусловленный отсутствием вход-

35 ного сигнала аналогичного изобра женному на временной диаграмме (фиг. 10К) , что расценивается как

неисправность, I

Таким образом, устройство за 40 (;;че.р введенных элементов и блоков а также определенным образом организованной структуры способно проверять электрический монтаж как обычньЕх блоков и жгутов, так и с разветвленными цепями и витыми парами.

45

Формула изобретения

, Устройство для контроля правильности электрического монтажа, содержащее генератор тактовых KI пульсов, соединенный выходом со счетным входом счетчика опроса, выходы которого подключены к адресным входам коммутатора опроса, первые элементы И, анализатор обрыва, анализатор ошибочных coeдинeниЙJ

9

элемент НЕ, выход которого являет ся первым выходом устройства сигнализации наличия обрыва, а вход со единен с выходом анализатора обрьша и первьм входом элемента несовпаде- ния, соединенного вторым входом с выходом анализатора опшбочных соеди нений, служащим вторым выходом уст ройства сигнализации наличия лишних соединений, вторые и третьи элемен ты И, соединенные выходами с входами анализатора обрьша, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью рас- ширения области применения, в него введены четвертые элементы И, ана логовый коммутатор,компаратор, блок переключения, генератор импульсов, блок индикации и ключ питания, вхо- ды первых элементов И соединены с соответствующими первыми входами устройства, первые входы вторых и третьих элементов И, а также первые входы из каждой пары входов анали затора ошибочных соединений с первыми входами блока индикации подключены к выходам четвертых элементов И, являющимися информационными выходами устройства, вторые входы блока индикации, вторые входы каждой пары входов анализатора ошибочных соединений и первые входы четвертых элементов И соединены с выходами коммутатора опроса, вторые входы четвертых элементов И подключены к выходу генератбра импульсов, управляющим входом соединенного с первым выходом блока переключения, второй выход которого связан с управляющим входом генератора тактовых импульсов , третий выход - с входом сброса счетчика опроса, а четвертый выход - с входом ключа питания, соединенного выходами с третьими входами блока индикации, первый вход блока переключения соединен с выходом элемента несовпадения, второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика опроса, третий вход - с выходом компаратора, а четве ртый вход - с младшим разрядом выходов счетчика опроса, остальные выходы которого

210 ,

соединены с соответствующими адресными входами аналогового коммутатора, соединенного выходом с входом компаратора, а информационными входами - с соответствующими из вторых входов вторых элементов И, все вторые входы которых являются также вхо дани устройства,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок переключения содержит первьЕй управ- ЛЯЮ1ЦИЙ ключ, выход которого соединен с §-входом первого RS-тригге-

ра,R-входом второго Д5-триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, вторым входом соединенного с выходом второго управляющего ключа, -входом первого и S входом второго ЯЗ-триггеров, прямой выход первого RS -триггера соединен с первьми входами первьп элементов И каждого из двух узлов 2-2И-2ИЛИ, прямой выход второго RS-триггера соединен с

первыми входами втйрых элементов И каждого из узлов 2-2И-2ИЛИ и первым входом пятого элемента И, первый вход блока соединен с вторым входом первого элемента И первого узла

2-2И-2ИЛИ, второй вход - с вторым вхо дом первого элемента И второго узла 2-2И-2ИЛИ, третий вход - с вторым входом второгоэлемента И первого узла 2-2И-2ИЛИ, а четвертый вход - с вторым входом второго элемента И второго узла 2-2И-2ИЛИ, выходы узлов 2-2И-2ИЛИ соединены соответственно с входами D и С фронтального В-триггера, выход пятого элемента И является первьм выходом блока, второй вход пятого элемента И соединен с прямым выходом фронтального) -триггера, который является вторым выходом блока,S -вход фронтального

В Триггера соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первым входом подключенного к вькоду третьего управляющего ключа, вторым входом - к выходу первого элемента ИЛИ, являющегося третьим выходом блока, выход первого -триггера является четвертым вькодом блока.

v.

20

4.

1

..J

Фиг.2

TTTLn ii 23 Jjf H Ы

Н я}4 ЗД-®ц 4u

± i I

,4 ф,

Вых. 6}e.Z Bif.1

в/.26х4

фиг.7

, //

Изобретение относится к элект- роизмерениям и позволяет проверить пра1 ильность выполнения электромон- та) :пых блоков и жгутов, в том числе правильность намотки витых пар проводов. Контроль правильности.монтажа обычных блоков и жгутов осуществляется сравнением сигналов, сформированных для подачи на объект, с сигналами, поступившими из объекта, что обеспечивается элементами И 5, 10, 11, 12 и анализаторами обрьша 6 и ошибочных соединений 7. В режиме контроля витых пар осуществляются подача с генератора импульсов 16 сигналов высокой частоты на один из проводов витой пары и анализ наведенного сигнала компаратором 14 во втором проводе, Зз. п. ф-лы, 10 илл. 1C Фиг. 1

/ I ., ,

У-I

5/

фиг. 8

1

фиг.9

.CmpoSi CmpoSI

. fO

ВНИИПИ Заказ 1001/58 Тираж 673 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4