CS255811B1

CS255811B1 - Diagnostic probe, especially for electronic circuits

Info

Publication number: CS255811B1
Application number: CS85823A
Authority: CS
Inventors: Antonin Glanc; Rudolf Laboutka
Original assignee: Antonin Glanc; Rudolf Laboutka
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS82385A1

Abstract

Diagnostická sonda je určena zejména pro hledání závad v elektronických obvodech na deskách s plošnými spoji. Umožňuje rozlišit zkratované a přerušované součástky od normálně pracujících na základě změn jejich teploty. Pomocí této diagnostické sondy se zjednodušuje a zrychluje lokalizace závad. Diagnostická sondá má na vnitřní základně dutiny v zaměřovacím tubusu uspo řádané diagnostické keramické pyroelektrické čidlo, jehož výstup je připojen přes impedanční převodník a zesilovač k akustickému indikátoru nebo k optickému indiká toru, který je spolu s regulátorem citlivosti, zesilovačem, vypínačem a napájecím zdrojem umístěn v plášti tělesa diagnostické sondy. Diagnostické sondy může být použito v lékařské a laboratorní praxi k bezdotykovému rozlišování teplejších a chladnějších míst, ve strojírenství při mapování teplotního reliéfu na různých konstrukcích apod.The diagnostic probe is intended primarily for searching for faults in electronic circuits on printed circuit boards. It allows distinguishing short-circuited and interrupted components from normally operating ones based on changes in their temperature. This diagnostic probe simplifies and accelerates fault localization. The diagnostic probe has a diagnostic ceramic pyroelectric sensor arranged on the inner base of the cavity in the aiming tube, the output of which is connected via an impedance converter and amplifier to an acoustic indicator or to an optical indicator, which, together with the sensitivity regulator, amplifier, switch and power supply, is located in the casing of the diagnostic probe body. The diagnostic probe can be used in medical and laboratory practice for non-contact distinction of warmer and colder places, in mechanical engineering for mapping the temperature relief on various structures, etc.

Description

Vynález se týká diagnostické sondy, zejména pro hledání závad v elektronických obvodech s plošnými spoji.The invention relates to a diagnostic probe, in particular for troubleshooting electronic circuit boards.

V opravářské praxi amatérské i profesionální se používají pro vyhledávání vadných součástek na osazených deskách s plošnými spoji různé pomůcky a přípravky, jimiž se postupně testují jednotlivé elektronické prvky nebo jejich skupiny.In both amateur and professional repair practice, various aids and fixtures are used to locate defective components on a printed circuit board to gradually test individual electronic components or groups thereof.

Nejběžnější je proměřování jednotlivých pasivních součástek ohmetrem, kterým se může zkoušet i kvalita p-n přechodů v polovodičových prvcích., Náročnější je práce s osciloskopem jakož i s různými elektronickými sondami, například s digitálními sondami pro zkoušení logických stavů 0 a 1. Používá se též napěťových sond, které mohou být vybaveny i čítačem a digitálním displayem a umožňují zjišťovat počty impulsů a jejich napětí v širokém rozsahu .The most common is the measurement of individual passive components with an ohmmeter, which can also test the quality of pn transitions in semiconductor devices. It is more difficult to work with the oscilloscope as well as with various electronic probes, for example digital probes for logic states 0 and 1. which can also be equipped with a counter and a digital display, enabling the counting of pulse counts and voltage across a wide range.

Společnou nevýhodou všech těchto pracovních postupů a zařízení je nutnost pracovat s podrobným schématem zkoušeného zařízení a do podrobnosti mu rozumět, což značně zvyšuje nároky na odbornost opravářského personálu i na dobu oprav.A common disadvantage of all these working procedures and equipment is the need to work with a detailed diagram of the equipment under test and to understand it in detail, which greatly increases the demands on the expertise of the repair staff and on the repair time.

Okolem vynálezu je zjednodušit a zejména zrychlit lokalizaci závad v elektronických obvodech na deskách plošných spojů.It is an object of the invention to simplify and in particular to speed up the localization of faults in electronic circuits on printed circuit boards.

Podstata diagnostické sondy upravené pro indikaci přerušovaného infračerveného záření spočívá v uspořádání diagnostického keramického pyroelektrického čidla na vnitřní základně dutiny v zaměřovacím tubusu, přičemž výstup diagnostického keramického pyroelektrického čidla je připojen přes impedanční převodník a zesilovač k akustickému indikátoru nebo k optickému indikátoru, který je spolu s regulátorem citlivosti, zesilovačem, vypínačem a napájecím zdrojem umístěn v plášti tělesa sondy.The essence of a diagnostic probe adapted to indicate intermittent infrared radiation consists in arranging a diagnostic ceramic pyroelectric sensor on the inner cavity base in the aiming tube, wherein the diagnostic ceramic pyroelectric sensor output is connected via an impedance converter and amplifier to an acoustic indicator or optical indicator sensitivity, amplifier, switch and power supply located in the housing of the probe body.

Výhody diagnostické sondy s keramickým pyroelektrickým čidlem spočívají v tom, že umožňuje vyhledávat vadné elektronické součástky na základe teplotních změn jejich povrchu oproti normálnímu provoznímu stavu, což je velmi rychlá bezdotyková operace, při níž nehrozí nebezpečí poškození zkoušených elektronických obvodů v důsledku nesprávného použití měřicí techniky.The advantages of a ceramic pyroelectric sensor diagnostic probe are that it makes it possible to locate defective electronic components based on temperature changes in their surface compared to normal operating conditions, which is a very fast, non-contact operation without risk of damage to the electronic circuits under test.

Nejlépe se této vlastnosti diagnostické sondy využije ve spojení s teplotní mapou desky s plošnými spoji, s jejíž pomocí s.e snadno identifikují místa jak teplejší tak i chladnější oproti správnému provoznímu stavu. Avšak i bez teplotní mapy, pouze s využitím známého poznatku, že zkratovaná součástka se hřeje více než za normálního provozu, kdežto přerušená součástka zase zůstává zcela chladná, se bez podrobnějších znalostí o poškozeném obvodu zdaří lokalizovat podezřelé,součástky, jejichž detailní proměření některou ze známých diagnostických metod zpravidla již vede k nalezení závady.This diagnostic probe feature is best utilized in conjunction with a printed circuit board temperature map to easily identify hotter and colder locations compared to proper operating conditions. However, even without a temperature map, using only the known knowledge that a short-circuited component heats up more than in normal operation, while the broken component remains completely cold, without detailed knowledge of the damaged circuit succeeds in locating suspect components whose detailed measurement by any known diagnostic methods usually already leads to finding a fault.

Ve zdokonaleném provedení diagnostické sondy je v sérii s, diagnostickým keramickým pyroelektrickým čidlem připojeno kompenzační keramické pyrolelektrické čidlo opatřené stíněním proti infračerveným paprskům vstupujícím do dutiny v zaměřovacím tubusu.In an improved embodiment of the diagnostic probe, a compensating ceramic pyrolelectric sensor is provided in series with a diagnostic ceramic pyroelectric sensor having a shielding against infrared rays entering the cavity in the aiming tube.

Uspořádáním kompenzačního keramického pyroelektrického čidla v sérii s diagnostickým pyroelektrickým čidlem se dosáhne eliminace vlivů teplotních fluktuací okolí, takže do dalšího zpracování se dostává jen čistý diagnostický signál.By arranging the compensating ceramic pyroelectric sensor in series with the diagnostic pyroelectric sensor, the effects of ambient temperature fluctuations are eliminated so that only a clear diagnostic signal is received for further processing.

Na výkrese je zobrazeno na obr. 1 blokové schéma elektrických obvodů v diagnostické sondě, na obr. 2 je vnější pohled na diagnostickou sondu, na obr. 3 je znázorněno příkladné uspořádání jednotlivých elektronických bloků a ovládacích prvků v tělese sondy a na obr. 4 je schématicky vyobrazeno výhodné uspořádání diagnostického a kompenzačního keramické ho pyroelektrického čidla na společném pyroelektrickém materiálu.In the drawing, Fig. 1 is a block diagram of electrical circuits in a diagnostic probe, Fig. 2 is an external view of a diagnostic probe, Fig. 3 shows an exemplary arrangement of individual electronic blocks and controls in the probe body, and Fig. 4 schematically illustrated a preferred arrangement of a diagnostic and compensating ceramic pyroelectric sensor on a common pyroelectric material.

Jak je patrno z obr. 1, sestává blokové schéma diagnostické sondy z diagnostického keramického pyroelektrického čidla k němuž je připojen impedanční převodník 2, za kterým následuje zesilovač 3_, vybavený regulátorem 4_ citlivosti. Na jeho výstup je připojena indikace. Může to být bud akustický indikátor 5 nebo optický indikátor 6 nebo oba současně. Jako akustický indikátor j> se zde výhodně uplatní miniaturní piezoelektrický měnič, funkci optického indikátoru 6 zastane luminiscenční dioda.As can be seen from FIG. 1, the block diagram of the diagnostic probe consists of a diagnostic ceramic pyroelectric sensor to which an impedance converter 2 is connected, followed by an amplifier 3 equipped with a sensitivity regulator 4. An indication is connected to its output. It can be either an acoustic indicator 5 or an optical indicator 6 or both simultaneously. A miniature piezoelectric transducer is advantageously used as the acoustic indicator here, the function of the optical indicator 6 being performed by the luminescent diode.

Zvlněnými šipkami je na obr. 1 naznačeno dopadání infračervených paprsků na účinnou plochu diagnostického keramického pyroelektrického čidla Keramické pyroelektrické čidlo 2 ke své technické funkci potřebuje přerušovaný tepelný tok, což se ve stacionárních zařízeních realisuje periodicky pracujícím elektromechanickým přerušovačem záření. V této jednoduché diagnostické sondě není zvláštní přerušovač infračerveného záření zapotřebí, nebot periodických změn tepelného toku se dosahuje ručním pohybem celé diagnostické sondy nad proměřovanými součástkami. Před vstupním otvorem diagnostické sondy se přitom střídají místa teplá i chladná, což umožňuje práci diagnostického keramického pyroelektrického čidla _1.The undulating arrows in FIG. 1 indicate the impingement of the infrared rays on the effective surface of the diagnostic ceramic pyroelectric sensor The ceramic pyroelectric sensor 2 requires intermittent heat flux for its technical function, which is realized in stationary devices by a periodically operating electromechanical radiation interrupter. In this simple diagnostic probe, a separate infrared interrupter is not required since periodic changes in heat flow are achieved by manually moving the entire diagnostic probe over the measured components. There are alternating hot and cold places in front of the inlet opening of the diagnostic probe, which enables the operation of the diagnostic ceramic pyroelectric sensor 1.

Impedanční převodník 2 provádí transformaci vysokoimpedančního signálu na výstupu z diagnostického keramického pyroelektrického čidla 1 na nízkou impedanci. Takto upravený signál se zesiluje v zesilovači 3^ přičemž se regulátorem 4. citlivosti upravuje na úroveň potřebnou pro vybuzení akustického indikátoru j> popřípadě optického indikátoru 6. Kromě uvedeného regulátoru citlivosti se může citlivost diagnostické soridy také ovlivňovat změnou vzdálenosti od proměřovaných součástek.The impedance converter 2 transforms the high impedance signal output from the diagnostic ceramic pyroelectric sensor 1 to a low impedance. The signal thus adjusted is amplified in the amplifier 3 and adjusted by the sensitivity regulator 4 to the level required to excite the acoustic indicator or optical indicator 6. In addition to the sensitivity regulator, the sensitivity of the diagnostic soride can also be influenced by varying the distance from the components.

Na obr. 2 je příkladné provedení jednotlivých ovládacích a signalizačních prvků na tělese 9 diagnostické sondy. Na jejím plášti se nachází akustický indikátor _5 spolu s optickým indikátorem 6, pod nimi je upraven vypínač _7 pro napájení elektrickým proudem a z boku vystupuje regulátor 2 citlivosti. Těleso 2 diagnostické sondy přechází na horním konci v zaměřovači tubus 11.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the individual control and signaling elements on the diagnostic probe body 9. On its housing there is an acoustic indicator 5 together with an optical indicator 6, underneath them is a switch 7 for power supply and a sensitivity regulator 2 emerges from the side. The diagnostic probe body 2 passes at the top end in the sighting tube 11.

Na obr. 3 je znázorněna kuželovitá dutina 10 v zaměřovacím tubusu 11 s diagnostickým keramickým pyroélektrickým čidlem 2< a dále uspořádání impedančního převodníku 2_, zesilovače 3, regulátoru 4 citlivosti, .akustického indikátoru .5, optického indikátoru 6 a vypínače 7 v tělese 9 diagnostické sondy. Ve spodní části tělesa 2 3^e uložen napájecí zdroj 2 diagnostické sondy, například miniaturní destičková baterie.FIG. 3 shows the conical cavity 10 in the targeting tube 11 with the diagnostic ceramic pyroelectric sensor 20 and the arrangement of the impedance transducer 2, amplifier 3, sensitivity regulator 4, acoustic indicator 5, optical indicator 6 and switch 7 in the diagnostic body 9 probes. In the lower part ³ and housing 2 mounted power supply unit 2 diagnostic probes, such as miniature batteries lamellar.

Při práci s diagnostickou sondou se nejprve zapne vypínač 2 ^a regulátor 4 zesilovače 2 se vytočí do polohy největšího zesílení. Diagnostická sonda se pak přiblíží zaměřovacím tubusem 11 k proměřované desce s plošnými spoji, odkud dopadají infračervené paprsky na diagnostické keramické pyroelektrické čidlo 1, uspořádané na vnitřní základně dutiny 10 v zaměřovacím tubusu j_Ll. Kuželovým tvarem dutiny 10 se omezuje zorný úhel diagnostického keramického pyroelektrického čidla.When working with the diagnostic probe, the switch 2 is first turned on ^{and the} regulator 4 of the amplifier 2 is turned to the highest gain position. Diagnostic probe shall then sighting tube 11 for measuring a printed circuit board, where the incident infrared rays for diagnostic ceramic pyroelectric sensor 1 disposed on the inside base of the cavity 10 in the sighting tube j _L l. Due to the conical shape of the cavity 10 limits the viewing angle of a diagnostic ceramic pyroelectric sensors.

Po vzniku signálu v akustickém indikátoru 5 nebo optickým indikátoru 6 se regulátorem 4 upraví zesílení nti takovou úroveň, aby bylo možno rozlišit tepelné stavy jednotlivých proměřovaných součástek.After the signal in the acoustic indicator 5 or the optical indicator 6 is generated, the nti gain is adjusted by the regulator 4 to a level which makes it possible to distinguish the thermal states of the individual measured components.

Na obr. 4 je znázorněno uspořádání diagnostického keramického pyroelektrického čidla j. spolu s kompenzačním keramickým pyroelektrickým čidlem 12 na společném pyroelektrickém materiálu 15. Pro uzavření elektrického obvodu jsou na straně pyroelektrického materiálu 15 odvrácené od místa dopadu infračervených paprsků znázorněných zvlněnými šipkami, obě keramická pyroelektrická čidla 2 ^a 12 propojena společnou elektrodou 14. Kompenzační keramick pyroelektrické čidlo 12 je proti dopadajícím infračerveným paprskům chráněno stíněním, 25., takže je vystaveno pouze teplotním fluktuacím okolí, zatímco diagnostické keramické pyroelektrické čidlo 2 3^e vystaveno jednak teplotním fluktuacím okolí, jednak infračerveným paprskům přicházejícím od měřených předmětů. V důsledku uvedeného zapojení se teplotní fluktuace okolí z oboučidel 2 ^a j·² vzájemně eliminují a do-dalšího zpracování na impedanční převodník 2 a zesilovač 2 ^se dostává pouze čistý diagnostický signál.Fig. 4 shows the arrangement of a diagnostic ceramic pyroelectric sensor 1 together with a compensating ceramic pyroelectric sensor 12 on a common pyroelectric material 15. To close the electrical circuit, on the side of the pyroelectric material 15 facing away from the impact point of the infrared rays 2 ^and 12 interconnected common electrodes 14. Compensating pyroelectric ceramic sensor 12 is opposed to the incident infrared rays protected shield 25 so that it is only exposed to temperature fluctuations near as diagnostic ceramic pyroelectric sensor 3 ^e 2 exposed secondly temperature fluctuations near and by infrared rays coming from measured objects. As a result of the involvement of thermal fluctuations near oboučidel 2 ^and j · ² mutually and to eliminate further processing on-impedance converter 2 and the amplifier ² receives only the pure diagnostic signal.

Diagnostická sonda podle vynálezu se může dále používat v lékařství při zjištování teplotních diferencí na povrchu pokožky, v laboratorní praxi, při bezdotykovém mapování teplotního reliefu na kotlích, chladičích, motorech a jiných konstrukcích ve strojírenství, při vyhledávání potenciálních ložisek požáru a jinde.The diagnostic probe according to the invention can further be used in medicine to detect temperature differences on the skin surface, in laboratory practice, in contactless temperature relief mapping on boilers, radiators, engines and other engineering structures, to locate potential fire deposits and elsewhere.

Claims

Diagnostic probe, in particular for electronic circuits, adapted to indicate intermittent infrared radiation, characterized in that the diagnostic ceramic pyroelectric sensor (1) is mounted on the inner base of the cavity (10) in the aiming tube (11), wherein the diagnostic pyroelectric sensor output (1) is connected via an impedance converter (2) and an amplifier (3) to an acoustic indicator (5) or an optical indicator (6) which, together with the sensitivity regulator (4), amplifier (3), switch (7) and a power supply (8) located in the housing of the diagnostic probe body (9).

Diagnostic probe according to claim 1, characterized in that a compensating ceramic pyroelectric sensor (12) equipped with a shield (13) against infrared rays entering the cavity (10) in the aiming tube (10) is connected in series with the diagnostic ceramic pyroelectric sensor (1). 11).