PL210974B1 - Sposób kalibracji układu detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych i układ detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210974 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 383691 ^{(51) Int.Cl.}

G01R 27/02 (2006.01) G01R 31/02 (2006.01) G01R 35/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 05.11.2007

Sposób kalibracji układu detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych i układ detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 11.05.2009 BUP 10/09	(73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TELE- I RADIOTECHNICZNY, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.03.2012 WUP 03/12	(72) Twórca(y) wynalazku: KAROL BACA, Ryki, PL PIOTR MACHALICA, Warszawa, PL WŁODZIMIERZ MOCNY, Warszawa, PL

PL 210 974 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kalibracji układu detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych i układ detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych, przeznaczony do stosowania w testerach elementów elektronicznych lub elektrycznych.

W urzą dzeniach przeznaczonych do automatycznej kontroli podzespoł ów elektronicznych, bardzo istotnymi elementami są elementy stykowe zapewniające odpowiednie połączenia. Ponieważ urządzenia te (testery), pracują najczęściej w trybie ciągłym i z dużą wydajnością, to właśnie elementy stykowe decydują o jakości i pewności kontroli testowanych połączeń. Szczególnie istotne są połączenia pomiędzy badanymi obiektami a głowicami pomiarowymi a także połączenia pomiędzy głowicami pomiarowymi a stanowiskami pomiarowymi. Dodatkowym utrudnieniem w trybie pracy tych urządzeń jest to, że elementy stykowe mogą się znajdować na wysokim potencjale względem masy układu testera. Dotyczy to zwłaszcza przypadków prób wytrzymałości napięciowej testowanych obiektów, które najczęściej są podzespołami.

W znanych urządzeniach, przeznaczonych do kontroli rezystancji zwarcia styków, które mogą się znajdować na wysokim potencjale względem masy są stosowane detektory zbudowane w oparciu o transformator separują cy. Ukł ad takiego detektora skł ada się z transformatora separują cego wyposażonego w dwa uzwojenia, przy czym uzwojenie pierwotne jest zasilane z generatora napięcia przemiennego poprzez rezystor, a uzwojenie wtórne jest dołączone do sprawdzanej rezystancji badanego obiektu Rzw. Ponadto do uzwojenia pierwotnego transformatora jest dołączony detektor szczytowy. Wyjście detektora szczytowego połączone jest z pierwszym wejściem komparatora, natomiast drugie wejście komparatora jest dołączone do napięcia odniesienia UREF.

Zasada działania takiego detektora jest następująca. Obciążenie Rzw dołączone do uzwojenia wtórnego transformatora separującego wpływa na wartość prądu płynącego w uzwojeniu pierwotnym transformatora. Ponieważ uzwojenie pierwotne jest zasilane poprzez rezystor, to wzrost prądu w uzwojeniu pierwotnym powoduje zmniejszenie spadku napięcia na tym uzwojeniu. Ponadto powoduje, że zmniejsza się spadek napięcia na wyjściu detektora szczytowego. Tak więc przy dostatecznie małej rezystancji obciążenia Rzw spadek napięcia na wyjściu detektora szczytowego jest poniżej progu zadziałania komparatora, co prowadzi do zmiany jego stanu pracy, a tym samym powoduje, że wówczas detektor sygnalizuje stan zwarcia sprawdzanych styków.

Znany detektor ma istotną wadę, gdyż wykazuje stosunkowo szeroką strefę nieczułości. Jest to spowodowane głównie rozrzutem parametrów rdzenia transformatora, które wpływają na efektywną indukcyjność obwodu pierwotnego. Oczywiście dla poprawy tego stanu stosuje się pewne dodatkowe rozwiązania, które mogłyby zmniejszyć strefę nieczułości detektora. W znanym rozwiązaniu, w układ obwodu pierwotnego transformatora włączony jest dodatkowy kondensator, który z indukcyjnością transformatora tworzy równoległy obwód rezonansowy. Pojemność tego kondensatora jest tak dobrana, aby częstotliwość rezonansowa obwodu była zbliżona do częstotliwości pracy generatora napięcia przemiennego. W praktyce częstotliwość rezonansowa wybranego egzemplarza detektora, może istotnie różnić się od częstotliwości generatora. Dotyczy to zwłaszcza detektorów wyposażonych w miniaturowe transformatory zbudowane na rdzeniach ferrytowych.

W innych rozwiązaniach, zmniejszanie strefy nieczułości detektora dokonuje się poprzez korekcję częstotliwości generatora bądź przez regulację częstotliwości obwodów rezonansowych. Rozwiązania takie są kłopotliwe i pracochłonne, zwłaszcza w przypadku aplikacji ich do budowy takich urządzeń jak testery, które są na ogół wyposażone w dużą liczbę detektorów rezystancji zwarcia styków.

Istotą rozwiązania jest układ detektora rezystancji zwarcia styków, zwłaszcza dla testerów elementów elektronicznych lub elektrycznych.

Układ ten zawiera detektor szczytowy oraz mikrokontroler, którego wyjście z sygnałem fali prostokątnej jest połączone poprzez pierwszy rezystor z pierwszym końcem pierwotnego uzwojenia transformatora. Natomiast wejście detektora szczytowego połączone jest, poprzez punkt wspólny, z jednym końcem drugiego rezystora i z jednym końcem pierwszego kondensatorem a drugie końce drugiego rezystora i pierwszego kondensatora są połączone z drugim końcem pierwotnego uzwojenia transformatora, z zerowym potencjałem detektora szczytowego oraz z zerowym potencjałem mikrokontrolera. Ponadto wejście analogowe mikrokontrolera jest połączone z wyjściem detektora szczytowego a wejście kalibracyjne REF mikrokontrolera jest dołączone do źródła napięcie odniesienia. W układzie tym, częstotliwość generatora fali prostokątnej mikrokontrolera jest równa częstotliwości obwodu rezonansowego, a indukcyjność obwodu LI odpowiada indukcyjności transformatora. Częstotliwość fali

PL 210 974 B1 prostokątnej oraz wartość progu zadziałania detektora jest określana w procesie kalibracji tego detektora. W tym celu na czas kalibracji do wejścia REF mikrokontrolera przykłada się napięcie stałe o wartości 0-5V i określa się częstotliwość sygnału fali prostokątnej mikrokontrolera natomiast do uzwojenia wtórnego transformatora dołącza się rezystor progowy o zadanej wartości progowej a do wejścia odniesienia REF mikrokontrolera dołącza się napięcie o wartości 0-5V i określa się wartość progu zadziałania układu detektora.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest prosty i szybki sposób indywidualnego doboru częstotliwości fali prostokątnej do rezonansu układu LICI (eliminacja wpływu rozrzutu parametrów rdzenia transformatora) oraz możliwość indywidualnego programowania wartości progowej rezystancji kontaktu dla danej aplikacji.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, który jest schematem blokowym układu.

Rysunek przedstawia układ detektora zawierającego mikrokontroler, detektor szczytowy, dwa rezystory, kondensator i transformator.

W układzie tym uzwojenie wtórne transformatora Tr jest połączone z badaną rezystancją Rzw. Pierwszy koniec uzwojenia pierwotnego transformatora Tr jest połączony z wejściem detektora szczytowego D1 oraz z punktem wspólnym rezystorów R1, R2 i kondensatora C1, przy czym drugi koniec drugiego rezystora R2 jest połączony z drugim końcem kondensatora C1, oraz z drugim końcem uzwojenia pierwotnego transformatora, z zerowym potencjałem detektora szczytowego D1 a także z zerowym potencjałem mikrokontrolera M1. Drugi koniec pierwszego rezystora R1 jest połączony z wyjściem przetwornika C/A mikrokontrolera M1, natomiast wyjście detektora szczytowego D1 jest połączone z wejściem analogowym Ai mikrokontrolera M1.

Istotnym jest, że częstotliwość fali prostokątnej C/A mikrokontrolera jest równa częstotliwości obwodu rezonansowego LI, C1 oraz że indukcyjność obwodu LI odpowiada indukcyjności transformatora Tr. W układzie tym, wartość progu zadziałania detektora określana jest w procesie kalibracji detektora. Sposób kalibracji układu polega na tym, że na czas kalibracji do wejścia odniesienia REF mikrokontrolera przykłada się napięcie stałe UREF1 o wartości z zakresu (0-5 V), w przykładzie 1,5 V i określa się czę stotliwość sygnał u fali prostokątnej C/A. A także do uzwojenia wtórnego transformatora Tr dołącza się rezystor progowy a do wejścia odniesienia REF mikrokontrolera napięcie stałe UREF2 o wartości z zakresu (0 - 5 V), w przykładzie 2,5 V i określa się wartość progu zadziałania detektora.

Układ według wynalazku i jego sposób kalibracji pozwala na okresowe sprawdzanie poprawności jego działania oraz na ewentualne skorygowanie progu zadziałania detektora rezystancji zwarcia. Takie rozwiązanie sprawia, że detektor według wynalazku charakteryzuje się niewielką strefą nieczułości. Układ działa w ten sposób, że jeżeli przy rozwartych końcówkach uzwojenia wtórnego transformatora TR przyłoży się do wejścia REF mikrokontrolera napięcie odniesienia UREF1 to na wyjściu C/A mikrokontrolera zmieni się częstotliwość sygnału analogowego - nastąpi dostrojenie (na max) obwodu rezonansowego utworzonego przez pierwotne uzwojenie transformatora TR połączonego z kondensatorem C1 i z rezystorem R2. Dostrojenie to trwa do momentu uzyskania maksymalnego napięcia na detektorze szczytowym. W ten sposób zostaje dobrana najlepsza częstotliwość pracy dla danego transformatora. Następnie do uzwojenia wtórnego transformatora podłącza się zakładaną wartość progową rezystancji kontaktu (poniżej tej wartości kontakt będzie uważany za dobry a powyżej - za zły) a do wejś cia REF przykł ada się napię cie UREF2. W tym momencie mikrokontroler zapami ę tuje napię cie detektora szczytowego dla tego przypadku jako napięcie progowe.

W ten prosty sposób uzyskuje się optymalną dla każ dego transformatora częstotliwość. Można również dobierać indywidualnie wartość progową Rzw. Rzw reprezentuje w tym przypadku rezystancję kontaktów oraz doprowadzeń pomiarowych. Przy dłuższych doprowadzeniach rezystancja kontaktu może być większa, stąd możliwość indywidualnego dobrania rezystancji progowej dla różnych przypadków.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób kalibracji układu detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych, znamienny tym, że na czas kalibracji do wejścia REF mikrokontrolera (M1) przykłada się napięcie stałe UREF1 o wartości z zakresu 0-5 V i określa się częstotliwość sygnału fali prostokątnej (C/A), natomiast do uzwojenia wtórnego transformatora Tr dołącza się rezystor progowy o zadanej wartości progowej a do wejścia

   PL 210 974 B1 odniesienia REF mikrokontrolera (M1) dołącza się napięcie UREF2 o wartości z zakresu 0-5 Y i określa się wartość progu zadziałania układu detektora.
2. 2. Układ detektora rezystancji zwarcia kontaktów chwilowych, zawierający transformator, detektor szczytowy, kondensator i dwa rezystory, znamienny tym, że zawiera mikrokontroler (M1), którego wyjście fali prostokątnej (C/A) jest połączone poprzez pierwszy rezystor (R1) z pierwszym końcem pierwotnego uzwojenia transformatora (Tr), natomiast wejście detektora szczytowego (D1) jest połączone poprzez punkt wspólny z jednym końcem drugiego rezystora (R2) i z jednym końcem pierwszego kondensatora (C1), przy czym drugie końce drugiego rezystora (R2) i pierwszego kondensatora (C1) są połączone z drugim końcem pierwotnego uzwojenia transformatora (Tr), z zerowym potencjałem detektora szczytowego (D1) oraz zerowym potencjałem mikrokontrolera (M1), którego wejście analogowe (Ai) jest połączone z wyjściem detektora szczytowego (D1), natomiast do wejścia (REF) mikrokontrolera (M1) jest dołączone źródło napięcie odniesienia (UREF).
3. 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że częstotliwość sygnału fali prostokątnej (C/A) jest równa częstotliwości obwodu rezonansowego (LI), (C1), przy czym indukcyjność obwodu (LI) odpowiada indukcyjności transformatora (Tr).