CS207541B1 - Zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými prahovými hodnotami - Google Patents

Description

(54) Zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými prahovými hodnotami

Vynález se týká zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými prahovými hodnotami, urěené zejména pro automatickou kontrolu správnosti a kvality propojovacích sítí elektrických zařízení, odolného proti přítomnosti silných rušivých polí, vhodného zejména pro automatickou kontrolu kvality propojovacích sítí, například pro kontrolu neosazených desek ploěných spojů, pro kontrolu kabeláže zapojených modulů, roštů a podobně.

Při testování správnosti a kvality rozsáhlých elektrických propojovacích sítí (s rozsahem řádu 10.000 vývodů), jako jsou vícevrstvé desky ploěných spojů, kabeláže modulů, roětů a skříní, je pro vysokou pracnost, danou velkým počtem měřících kroků pro 100 % otestování sítě, nutno používat automatických měřících zařízení. Dosud se obvykle používá zařízeni, jimiž se pouze kontroluje, zda ee signály o příslušných úrovních šíří testovanou sítí tak, jak bylo předepsáno ve výrobním podkladu sítě. Výrobní podklady, obvykle ve formě seznamu spojů, se zavádějí do automatických testovacích zařízení pomocí děrné pásky. Takováto kontrola v některých případech již plně nevyhovuje.

Hlavni nevýhoda výše uvedeného řešeni je, že zařízení neindikuje překročení přípustných mezí odporů souvislých spojů, nebo přípustné izolace mezi jednotlivými spoji měřené sítě. Tímto způsobem nelze posoudit kvalitu vyrobené sítě, což je nevýhodné zejména při

207 541

207 541 testování kvality sítí na tištěných spojích, kde skryté chyhý typu nekvalitní spoj a nekvalitní izolace jsou dosti časté. Četnost chyb vzrůstá s počtem vrstev tištěných spojů. Navíc u většiny analogových elektronických obvodů, realizovaných na tištěných spojích, js nutné měřit přechodové odpory sítě β vyřazovat ty výrobky, u kterých jsou překročeny povolené prahové hodnoty odporů v síti.

Výěe uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů 8 nastavitelnými prahovými hodnotami podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kontrolované jednotka je přes alespoň jednu měřící svorku připojena na alespoň jeden vstup matiee adresovatelných spínačů, jejíž prvý výstup je spojen s prvým vstupem atahili zétoru měřícího napětí a proudu, přičemž výstup stabilizátoru měřícího napětí a proudu je napojen na prvý vstup matice adresovatelných spínačů. Zároveň je druhý a třetí výstup matice adresovatelných spínačů spojen s prvým a druhým vstupem zesilovače napětí, její čtvrtý výstup je propojen se vstupem proudově nepětového převodníku a její aběrnicový vetup je napojen na sběrnicový výstup centrální řídící jednotky. Výstup proudově napělové ho převodníku je napojen na prvý vstup prvého klíčovaného derivačního článku a výstup zesilovače napětí je napojen na prvý vstup druhého klíčovaného derivačního článku, přičemž výstupy klíčovaných derivačních článků jsou napojeny na prvý vstup prvého zesilovače se řízeným ziskem. Výstupy prvého a druhého zesilovače se řízeným ziskem jsou připojeny na prvý a druhý vstup přepínače funkce, jenž je svým alespoň jedním výstupem zapojen na prvý vstup komparátoru. Výstup komparátoru je potom spojen s výstupem zdroje referenčního napětí, jehož alespoň jeden výstup je zapojen na alespoň jeden vatup centrální řídící jednotky. Druhý a třetí výstup centrální řídící jednotky jsou spojeny s druhými vstupy prvého a druhého klíčovaného derivačního článku, přičemž její čtvrtý a pátý výstup je napojen na druhý vetup prvého a druhého zesilovače se řízeným ziskem. Zároveň je její ěeatý výstup zapojen ne třetí vstup přepínače funkce a její prvý výstup na druhý vstup stabilizátoru měřícího napětí a proudu, přičemž alespoň jeden sběrnicový vstup/výstup centrální řídici jednotky je napojen na alespoň jeden sběrnicový vstup/výstup řídicího počítače.

Podle výěe popsané podstaty vynálezu je možné zavést signál ze stabilizátoru napětí a proudu s obdélníkovou zatěžovací charakteristikou do měřených úseků kontrolované jednotky, odkud je dále eignél rozveden do řetězců, složených ze zesilovačů ae řízeným tiskem, klíčovaných derivačních článků, komparátoru a centrální řídicí jednotky. Výhodou uvedeného zařízeni podle vynálezu je možnost účinného potlačení silných rušivých signálů, vzniklých působením elektromagnetických polí na testovanou sil a vlastní zařízeni, což vada ke zpřesnění komparace a dosažení příznivějších krajních hodnot nastavitelných a programovatelných ohmických prahů, včetně možnosti zvýšení rychlosti měření. Vzhledem k možnému velkému počtu měření je nutné co největší zvýšení rychlosti při testování propojených sítí. Další výhodou uvedeného zařízení v zapojení podle vynálezu je skutečnost, že centrální řídicí jednotka je schopná přes svoji výstupní sběrnici předat všechny informace o naměřených hodnotách v měřené síti počítači, který zpracuje a*zaznamená výsledky na některém svém výstupním zařízení, například tiskárně, displeji. Počítač může případně zprostředko207 541 vat převedení naměřených hodnot do děrné pásky nebo provést záznam hodnot do jiného záznamového média, v předem zvolené a vybrané formě. Další podstatnou výhodou uvedeného zařízení je možnost napojení více zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými hodnotami na jeden počítač nebo mikroprocesorový řídicí systém. Prahové hodnoty odporových hodnot je možno zadávat programovými prostředky z počítače, nebo z řídicích mikroprocesorových jednotek.

Jedno z možných zapojení zařízení podle vynálezu je znázorněno na připojeném výkrese.

Podle obrázku je kontrolovaná jednotka 1 přes alespoň jednu měřící svorku 11, 12, 13 až IN připojena na alespoň jeden vstup 21, £2, £3 až £N matice 2 adresovatelných spínačů. Prvý výstup 212 matice £ adresovatelných spínačů je napojen na prvý vstup 32 stabilizátoru 2. měřícího napětí a proudu, přičemž výstup 31 stabilizátoru 3 měřícího napětí a proudu je napojen na prvý vstup 211 matice 2 adresovatelných spínačů, a přičemž její druhý a třetí výstup 214 a 215 je spojen s prvým a druhým vstupem 52 a 53 zesilovače 5. napětí a její čtvrtý výstup 213 je propojen se vstupem 102 proudově napěťového převodníku 10 a její sběrnicový vstup 216 je napojen na sběmicový výstup 402 centrální řídící jednotky £, přičemž výstup 101 proudově napěťového převodníku 10 je propojen na prvý vstup 112 prvého klíčovaného derivačního článku 11 a výstup 51 zesilovače 5. napětí je napojen přes prvý vstup 62 na druhý klíčovaný derivační článek 6. Výstupy 111 a 61 klíčovaných derivačních článků 11 a 6 jsou propojeny na prvý vstup 122 prvého zesilovače 12 se řízeným ziskem a na prvý vstup 73 druhého zesilovače £ se řízeným ziskem, přičemž jejich výstupy 121 a 71 jsou připojeny na prvý a druhý vstup 82 a 83 přepínače 8 funkce. Přepínač 8 funkce je alespoň jedním svým výstupem 81 zapojen na prvý vstup 92 komparátoru £, jehož druhý vstup 93 je spojen s výstupem 131 zdroje 13 referenčního napětí a jehož alespoň jeden výstup 91 je zapojen na alespoň jeden vstup £7 centrální řídící jednotky £. Druhý a třetí výstup £2 a £3 centrální řídící jednotky £ jsou pak spojeny s druhými vstupy 113 a 63 prvého a druhého klíčovaného derivačního článku 11 a 6, přičemž její čtvrtý a pátý výstup ££ a 45 jsou spojeny a druhými vstupy 122 a 72 prvého a druhého zesilovače 12 a £ se řízeným ziskem a zároveň je její šestý výstup £6 zapojen na třetí vstup 84 přepínače 8 funkce a prvý výstup £1 na druhý vstup 33 stabilizátoru J měřícího napětí a proudu. Sběmicový vstup/výstup 4ÓI centrální řídící jednotky £ je napojen na alespoň jeden sběrnicový vstup/výstup 1£1 řídi--; čího počítače 1£. Zároveň může být sběrnicový vstup/výstup 1£1 řídicího počítače 1£ napojen svými vstupy/výstupy 402 až 40N na množinu nezávislých řídících jednotek 1£1 až 15N. Řídicí počítač 14 může být tvořen mikroprocesorem a pomocnými řídicími paměťovými a komunikačními obvody a moduly. A

Zařízení podle vynálezu pracuje dále uvedeným způsobem. Centrální řídící jednotka £ zvolí, podle zadaného programu z počítače nebo mikroprocesorové soustavy 1£, druh testu a způsob měření, a to buS měření odporu souvislosti, nebo měření odporu izolace, a nastaví svým výstupem 46 přepínač 8 do požadovaného a předem určeného stavu. Zároveň centrální řídící jednotka £ nastaví pomocí svých výstupů ££ a ££ požadované zisky zesilovačů 7 ^a 12

207 S41 se řízenými zisky, čímž se provede předvolba požadované prahové hodnoty pro měření elektrické sítě v kontrolované jednotce 1. Po nastavení přepínače 8 funkce a nastavení zisku zesilovačů £ a 12 se řízenými zisky vyšle centrální řídící jednotka £ na svou výstupní sběrnici 402 adresy nebo pseudo-adresy alespoň dvou bodů, které odpovídají daným měřícím svorkám 1£ až IN. a zároveň dá povel k sepnutí příslušných spínačů adresovatelné matice spínačů 2. Měří-li se souvislost sítě, pak stabilizátor J měřícího napětí a proudu zavede do testovaného úaeku v kontrolní jednotce 1 proud o známé a předem zvolené hodnotě. Mezi výstupními svorkami 214 a 215 adresovatelné matice spínačů £ se sejme zesilovačem £ úbytek napětí, úměrný měřenému a předem neznámému odporu. V prvém klíčovaném derivačním člán ku 6 se potlačí superponované rušivé napětí a v zesilovači £ se řízeným ziskem se provede kalibrace na zvolený a předem nastavený odporový práh, přičemž následně komparátor £ rozhodne, zda měřený odpor úseku sítě byl v povolené toleranci, případně určí jeho absolutní velikost. Výsledek komparace se sdělí přes centrální řídící jednotku £ do počítače 14 přes obousměrnou sběrnici 141 - 401. V počítači 14 sfe provede požadované vyhodnocení, a to bud všech měřených hodnot, nebo pouze chybových stavů, včetně odpovídajících hodnot. Obdobně se provádí měření a porovnávání odporů izolace, pouze s tím rozdílem, že se na testovaný úsek v kontrolní jednotce 1, to je na úsek sítě mezi dvěma vybranými svorkami 11 až IN. přivede ze stabilizátoru £ měřícího napětí a proudu známé napětí a proudově napěťovým převodníkem 10 se snímá velikost svodového odporu na výstupu 213 matice £ adresovatelných spínačů. Následuje opět potlačení rušivých vlivů a signálů ve druhém klíčovaném derivačním článku 11, kalibrace ve druhém zesilovači 12 se řízeným ziskem a následné porovnávání v komparátoru £. Výstup komparátoru 91 je opět připojen na vstup 47 centrální řídící jednotky £, pomocí které se naměřené hodnoty opět přenesou do počítače 14. Při použiti vhodných elektronických součástek, například tranzistorů, integrovaných obvodů TTL a CMOS a vhodného uspořádání obvodů, lze jednotlivé měřící kroky provádět rychle, řádově 8 opakovači frekvencí od 10 kHz do 100 kHz, což je pro automatické testování rozsáhlých sítí nezbytné a nutné.

Obvykle se provede nejdříve úplný test na souvislost a potom následně kontrola na izolaci; V tomto případě není nutné provádět kontrolu všech měřících svorek v síti na izoláci, nýbrž postačí pro úplný test kontrola pouze mezi jedním bodem každého spoje, změřeného předem již na souvislost, čas testu na izolaci se tím podstatně zkrátí, jak dále ukážeme. Pro kontrolu na svod i souvislost metodou každá svorka s každou sítě, která má n svorek, je třeba / η ) n (n-1) ' i měřících kroků.

. ² I 2

Přitom test souvislosti obsahuje nejvýše (n-1) kroků. Jestliže průměrně p svorek bude v síti spojeno do souvislých obrazců, bude pro kontrolu izolace třeba

207 541 η ( η ' to je celkem nejvýSe n-1 + — -- 1, kroků.

2p Λ p /

Například 100 % testování sítě s n - 10.000 svorek by metodou každý bod s každým vyžadovalo 49,995.10® kroků, zatímco již při průměrném počtu spojených svorek p = 4 to bude, při rozdělení na test souvislosti a izolace, pouze 3,134-10® kroků, což je více jak desetkrát méně.

Z fyzikálního hlediska vychází zařízení ze známé čtyřdrátové Kelvinovy měřící metody, až na vlastní měřící svorku (hrot), která je provedena jednodrátovým způsobem. Tato modifikace je účelná proto, že přechodový odpor mezi měřicím hrotem (svorkou) a vývodem testované sítě a odpor vlastního hrotu (svorky) je malý, řádově desetiny m (maximálně jednotky ), zatímco odpor polovodičového spínače je o několik řádů vyšší a navíc může být silně teplotně závislý, takže většinou je hlavní příčinou chyb při měření.

Zařízení podle vynálezu lze uplatnit a využívat v mnoha odvětvích elektrotechnického průmyslu, zejména pro měření a porovnávání elektrických vlastností jednoduchých i velmi složitých dvou i vícevrstvých desek s tištěnými spoji a zapojovacích kabeláží. Zařízení je možno modulárně rozšiřovat, přičemž na jeden počítač nebo mikroprocesorovou soustavu lze napojit několik nezávislých zařízení a provádět měření a přenos informací ve sdílení času.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými prahovými hodnotami, určené zejména pro automatickou kontrolu správnosti a kvality propojovacích sítí elektrických zařízení, vyznačené tím, že kontrolované jednotka (1) je přes alespoň jednu měřící svorku (11, 12, 13 až IN) zapojena na alespoň jeden vstup (21, 22, 23 až 2N) matice (2) adresovatelných spínačů, jejíž prvý výstup (212) je napojen na prvý vstup (32) stabilizátoru (3) měřícího napětí a proudu, přičemž výstup (31) stabilizátoru (3) měřícího napětí a proudu je napojen na prvý vstup (211) matice (2) adresovatelných spínačů, přičemž její druhý a třetí výstup (214, 215) je spojen s prvým a druhým vstupem (52, 53) zesilovače (5) napětí a její čtvrtý výstup (213) je propojen se vstupem (102) proudově napěťového převodníku (10) a její sběrnicový vstup (216) je napojen na sběmicový výstup (402) centrální řídící jednotky (4), přičemž výstup (101) proudově napěťového převodníku (1*0) je propojen na prvý vstup (112) prvého klíčovaného derivačního článku (11) a výstup (51) zesilovače (5) napětí je napojen přes prvý vstup (62) na druhý klíčovaný derivační článek (6), jejichž výstupy (111, 61) jsou propojeny na prvý vstup (122) prvého zesilovače (12) se řízeným ziskem a na prvý vstup (73) druhého zesilovače (7) se řízeným ziskem, přičemž výstupy (121, 71) prvého a druhého zesilovače (12, 7) se řízeným ziskem jsou propojeny na prvý a druhý vstup (82, 83) přepínače (8)

   207 541 funkce, jenž je svým alespoň jedním výstupem (81) zapojen na prvý vetup (92) komparátoru (9), jehož druhý vstup (93) je spojen a výstupem (131) zdroje (13) referenčního napětí a jehož alespoň jeden výstup (91) je zapojen na alespoň jeden vstup (47) centrální řídící jednotky (4), jejíž druhý a třetí výstup (42, 43) jsou spojeny s druhými vstupy (113, 63) prvého a druhého klíčovaného derivačního Slánku (11, 6), přičemž čtvrtý a pátý výstup (44, 45) centrální řídící jednotky (4) jsou spojeny s druhými vstupy (123, 72) prvého a druhého zesilovače (12, 7) se řízeným ziskem a zároveň šestý výstup (46) centrální řídící jednotky (4) je zapojen na třetí vstup (84) přepínače (8) funkce e prvý výstup (41) na druhý vstup (33) stabilizátoru (3) měřícího napětí a proudu, přičemž alespoň jeden sběrnicový vstup/výstup (401) centrální řídící jednotky (4) je napojen na alespoň jeden sběrnicový vstup/výstup (141) řídícího počítače (14).
2. 2. Zařízení pro porovnávání a měření elektrických odporů s nastavitelnými prahovými hodnotami podle bodu 1, vyznačené tím, že na sběrnicový vstup/výstup (141) řídícího počítače (14) je napojena množina nezávislých centrálních řídících jednotek (151 až 15N), a to svý^i vstupy/výstupy (402 až 40N).