Программно-аппаратный комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур

Полезная модель относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использована для контроля монтажа жгутов, блоков, приборов и комплексов, в которых используется объемный или печатный монтаж.

Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что в программно-аппаратном комплексе автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур, содержащим рабочую станцию, блок соединителей, блок коммутации с соответствующими каналами и платой соединительной, блок переходной и блок измерительный в качестве рабочей станции применена ЭВМ и введены блок внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции и блок внутреннего питания, кроме того, блок коммутации снабжен микропроцессорным контроллером с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, а блок измерительный - вольтметром.

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении быстродействия, безопасности работы и расширении функциональных возможностей.

Полезная модель относится к радиоэлектронике и вычислительной технике и может быть использована для контроля монтажа жгутов, блоков, приборов и комплексов, в которых используется объемный или печатный монтаж.

За прототип принято устройство для контроля электрического монтажа по Авторскому свидетельству СССР 723590, М. Кл.² G06F 15/46, 1978 г., опубл. Бюл. 11, 1980 г.

Устройство - прототип содержит блок связи с контролируемым объектом, блок оперативной памяти, блок шифрации состояния модели, блок формирования модели монтажа, регистратор, блок дешифрации результата, блок управления, блок ввода программы и блок вывода ошибок.

Устройство - прототип работает следующим образом.

Блок связи с контролируемым объектом подает единичный потенциал на первый контакт монтируемой цепи и фиксирует все номера контактов, подключаемых к данной цепи на каждом шаге монтажа. Последовательность номеров контактов записывается в соответствующую зону блока оперативной памяти, далее информация через блок шифрации состояния модели поступает в блок формирования модели монтажа, где и формируется реальная модель монтажа. Блок ввода программы передает информацию об эталонном монтаже в блок управления, который выдает команды чтения блока оперативной памяти, затем информация поступает в блок шифрации состояния модели и далее в блок формирования модели монтажа для формирования реальной модели монтажа для заданных блоком управления цепей. При помощи регистратора блок управления производит анализ соответствия реального монтажа эталонному. В случае отсутствия в реальном монтаже связи, имеющейся в эталонном, информация поступает в блок вывода ошибки. В случае если реальный монтаж содержит лишнюю связь, то после фиксации факта подобной ошибки, с помощью регистратора производится последовательное выключение контактов модели до исчезновения электрического соединения между двумя не связанными цепями в эталонном монтаже.

Устройство - прототип обеспечивает локализацию ошибок в монтаже, но имеет недостатки.

Недостатками устройства - прототипа являются значительное время проверки и высокая трудоемкость локализации в монтаже лишней связи между двумя длинными цепями, каждая из которых может состоять из десятков или сотен связей. При исправлении таких ошибок в монтаже приходится использовать таблицы связей, электромонтажные чертежи или другую документацию, причем время на исправление подобной ошибки может превышать в несколько раз время проверки контролируемого изделия. Локализацию лишней связи, например замыкание между шиной питания и заземляющей шиной, каждая из которых имеет несколько сотен точек подключения, приходится производить методом деления цепи на части, контролируя при этом в какой части цепи сохранилось замыкание. Невозможность долговременного хранения сформированной модели монтажа, вывода результатов на печатающее устройство и невозможность проверки различных моделей и топологий монтажа. Невозможность измерения уровня напряжения на ответном конце цепи (проводника) и сравнение его с поданным, т.е. измерения падения напряжения в цепи, что, в свою очередь, не позволяет выявить некачественные контакты, например из-за холодной пайки. Устройство - прототип не обеспечивает оперативности контроля, требует повторного запуска после каждой операции и не дает наглядного представления о геометрии цепи. Кроме того, отсутствуют защита от короткого замыкания и перегрузки цепей и защита от поражения током обслуживающего персонала при утечке тока, т.е. при пробое изоляции.

Решаемой задачей является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей путем обеспечения долговременного хранения сформированной модели монтажа, вывода результатов на печатающее устройство и возможности проверки различных моделей и топологий монтажа, возможности измерения сопротивления цепей проверяемого изделия с поправкой на сопротивление подключающих (технологических) жгутов, падения напряжения в цепи и выявление некачественных контактов, а также повышение безопасности работы - защиты от короткого замыкания и перегрузки введением автоматического выключателя и от поражений в случае утечки тока введением устройства контроля пробоя изоляции

Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что в программно - аппаратном комплексе автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур, содержащим рабочую станцию (в прототипе - блок оперативной памяти, блок управления, блок ввода программы и блок вывода ошибок), блоки соединителей и коммутации с коммутационными каналами (в прототипе - блок связи с контролируемым объектом) и блоки переходной и измерительный (в прототипе - блок шифрации состояния модели, блок формирования модели монтажа и блок дешифрации результатов), в качестве рабочей станции применена ЭВМ, к которой подключаются платы соединительные, при этом их количество при необходимости может быть увеличено, что дает возможность проводить одновременный контроль нескольких электрических монтажных структур, т.е. повысить быстродействие, кроме того использование ЭВМ позволяет хранить информацию на неограниченное количество различных моделей и топологий монтажа, которая может быть загружена в оперативную память без использования эталонного образца, что также повышает скорость работы, введены блок внешнего питания для распределения сетевого напряжения 220 В, 50 Гц по составным частям комплекса с автоматическим выключателем для защиты от короткого замыкания и перегрузки и устройством контроля пробоя изоляции для защиты, работающего с комплексом персонала, от поражений электрическим током в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи 220 В на корпус, и блок внутреннего питания для формирования напряжений +5 В,+12 В и +48 В питания блока коммутации, блок коммутации снабжен микропроцессорным контроллером с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, предназначенным для обеспечения электрических режимов испытываемых изделий, а блок измерительный снабжен вольтметром, предназначенным для измерения падения напряжения в цепях испытываемых изделий и выявления некачественных контактов, значение этих параметров в виде цифрового кода с выхода последовательного порта RS232 поступают на вход рабочей станции для дальнейшего анализа, а затем обратно в порт вольтметра RS232 для управления режимом его работы, причем входы вольтметра подключены к блоку коммутации, при этом блок переходной конструктивно включен в блок питания для связи вольтметра блока измерительного с рабочей станцией и согласования их сигналов с блоком измерительным.

Описание конструкции комплекса

Комплекс выполнен в виде стойки приборной (шкафа) с расположенными в ней по этажам следующими составными частями:

1 - рабочая станция,

2 - блок соединителей,

3 - блок коммутации,

4 - блок переходной,

5 - блок измерительный,

6 - блок внешнего питания,

7 - автоматический выключатель,

8 - устройство контроля пробоя изоляции,

9 - блок внутреннего питания,

10 - вольтметр.

Каждый блок выполнен в виде отдельного законченного конструктива, электрически блоки связаны между собой кабельными соединениями и жгутами, при этом одноименные составные части комплекса взаимозаменяемы.

В комплект монтажных частей входят также электрические жгуты, служащие для подключения комплекса к испытываемому изделию.

Описание устройства и работы комплекса в соответствии с функциональной схемой

Рабочая станция 1 представляет собой персональную ЭВМ с принтером и монитором* (*⁾ на схеме не показаны) и предназначена для формирования сигналов управления, производства анализа результатов измерений, их индикации и распечатки, обеспечения интерфейса с пользователем посредством программного обеспечения, а также для хранения информации на неограниченное количество различных моделей и топологий монтажа.

Блок соединителей 2 с разъемами - аналогами испытываемых изделий предназначен для самотестирования (проверки исправности функционирования) и калибровки комплекса для введение поправки на сопротивление подключающих (технологических) жгутов*, при измерении сопротивления цепей проверяемого изделия* и связан с платой соединительной** (** ⁾ на схеме не обозначена) блока коммутации 3.

Блок коммутации 3 состоит из коммутационных каналов К 1К N**, специального канала СК**, микропроцессорного контроллера МК** и платы соединительной**. Управление коммутационными каналами** осуществляет контроллер МК**, в состав которого, наряду с системой управления*, включен программируемый источник тока и напряжения ПИТН*, обеспечивающий электрические режимы испытываемых изделий*. Упомянутые коммутационные каналы** обеспечивают связь и коммутацию электрических цепей вольтметра 10 блока измерительного 5, программируемого источника тока и напряжения** с цепями испытываемых изделий**, а также с рабочей станцией 1.

Блок переходной 4, для связи вольтметра 10 с рабочей станцией 1 и согласования их сигналов с блоком измерительным 5, блок переходной 4 конструктивно включен в блок внутреннего питания 9.

Блок измерительный 5 совместно с вольтметром 10 (например, вольтметр универсальный цифровой В7 - 65/5) предназначены для измерения контролируемых параметров испытываемых изделий**. Значения этих параметров в виде цифрового кода с выхода последовательного порта RS232 поступают на вход рабочей станции 1 для дальнейшего анализа, а затем обратно в порт RS232 вольтметра 10 для управления режимом его работы, при этом входы вольтметра 10 подключены к блоку коммутации 3.

Блок внешнего питания 6 предназначен для распределения сетевого напряжения 220 В, 50 Гц по составным частям комплекса, для защиты от короткого замыкания и перегрузки в блоке установлен автоматический выключатель 7 и устройство контроля пробоя изоляции 8 для защиты, работающего с комплексом персонала, от поражений электрическим током в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи 220 В на корпус*.

Блок внутреннего питания 9 предназначен для формирования напряжений +5 В, +12 В и +48 В питания блока коммутации 3.

При сборке комплекса первый вход-выход станции 1 соединяют с входом-выходом микропроцессорного контроллера** блока коммутации 3, второй вход-выход станции 1 соединяют с цифровым входом вольтметра 10 блока измерительного 5 через блок переходной 4, аналоговые входы вольтметра 10 соединяют с измерительными выходами платы соединительной** блока коммутации 3, калибровочный выход этой платы соединяют с блоком соединителей 2, а ее входы - с выходами блока внутреннего питания 9, первый выход блока внешнего питания 6 соединяют с входом блока внутреннего питания, а его второй выход - с входом питания вольтметра 10.

Связь испытываемых (контролируемых) изделий* с комплексом осуществляется посредством внешних жгутов*, входящих в состав комплекта монтажных частей комплекса, при этом состав подключаемых жгутов зависит от конкретного изделия.

При работе с комплексом подключают разъемы блока коммутации 3 к разъемам блока соединителей 2 посредством кабелей*, входящих в комплект последнего. Затем подключают блок внешнего питания 6 к сети 220 В, 50 Гц и включают блок внутреннего питания 9 и рабочую станцию 1, загружают операционную систему и запускают программу самотестирования при этом автоматический выключатель 7 обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузки, а устройство контроля пробоя изоляции 8 - защиту от поражений электрическим током в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи 220 В на корпус* комплекса. Производят калибровку комплекса, включающую измерение сопротивления подключающих (технологических) жгутов* для введения поправки при измерении сопротивления цепей проверяемого изделия*. После прохождения самотестирования и калибровки комплекса отключают блок соединителей 2 и подключают контролируемую монтажную структуру* (жгут, блок, прибор или комплекс). В запоминающем устройстве* рабочей станции 1 выбирают необходимую эталонную программу - образец, назначают один из коммутационных каналов** и запускают программу контроля, наблюдают результат на мониторе* рабочей станции 1 и при необходимости распечатывают полученные данные на принтере*.

При отсутствии в базе данных необходимой эталонной программы запускают программу и записывают проверяемую структуру в качестве эталонной и назначают ей свой идентификатор.

Программа комплекса позволяет производить:

- просмотр задания на испытание изделия, с возможностью выдачи на печатающее устройство (принтер);

- ввод паспортных данных на испытываемое изделие;

- проверку функционирования комплекса;

- ручной контроль электрических цепей, с возможностью изменения диапазона измерения;

- формирование протокола проверки монтажных структур испытываемого изделия, с последующей выдачей результатов испытаний на печатающее устройство (принтер).

Комплекс предназначен для проведения испытаний электромонтажа различных электротехнических изделий, включающих следующие проверки:

- соответствие монтажа изделия электромонтажному чертежу контроль сообщений электрических цепей);

- разобщенность электрически не связанных электрических цепей изделия между собой (контроль разобщенности электрических цепей);

- сопротивление изоляции электрических цепей изделия, относительно корпуса, и между электрически несоединенными цепями;

- правильность функционирования изделия при подаче на него номинального напряжения питания (27±0,5) В и изменении напряжения источников питания в пределах от 24 до 32 В;

- потребляемый изделием ток.

Технические данные комплекса:

- максимальное число точек контроля 832;

- допусковый контроль при измерении сопротивления : ±1%;

- допусковый контроль при измерении напряжения : ±1%;

- допусковый контроль при измерении тока : ±1%;

- первичное напряжение электропитания 220 В, частота 50 Гц;

- ток, потребляемый комплексом по цепи 220 В, 50 Гц не более 2,5 А;

- комплекс нормально функционирует в течение 16 часов при подаче на него напряжения питания и сигналов управления;

- комплекс сохраняет параметры при изменении напряжения источника питания 220 В, 50 Гц в пределах от 198 до 242 В;

- масса комплекса (75±7,5) кг;

- назначенный срок службы и хранения комплекса 5 лет.

Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении быстродействия, безопасности работы и расширении функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается совокупностью отличительных признаков, а именно применением в качестве рабочей станции ЭВМ, введением блока внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции и блока внутреннего питания, а также снабжением блока коммутации микропроцессорным контроллером с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, а измерительного блока - вольтметром.

Представленные описание и схема заявляемого комплекса позволяют, применяя существующие материалы и унифицированные покупные комплектующие изделия, изготовить его промышленным способом и использовать для контроля монтажа жгутов, блоков, приборов и комплексов, в которых используется объемный или печатный монтаж.

Программно-аппаратный комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур, содержащий рабочую станцию, блок соединителей, блок коммутации с соответствующими каналами и платой соединительной, блок переходной и блок измерительный, отличающийся тем, что в качестве рабочей станции применена ЭВМ и введены блок внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции и блок внутреннего питания, кроме того, блок коммутации снабжен микропроцессорным контроллером с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, а блок измерительный - вольтметром, при этом первый вход-выход рабочей станции соединен с входом-выходом микропроцессорного контроллера блока коммутации, второй вход-выход рабочей станции соединен с цифровым входом вольтметра блока измерительного через блок переходной, аналоговые входы вольтметра соединены с измерительными выходами платы соединительной блока коммутации, калибровочный выход этой платы соединен с блоком соединителей, а ее входы - с выходами блока внутреннего питания, кроме того, первый выход блока внешнего питания соединен с входом блока внутреннего питания, а его второй выход - с входом питания вольтметра.