RU218656U1 - Комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур - Google Patents

Abstract

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. Комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур содержит рабочую станцию, блок соединителей, блок коммутации с соответствующими каналами и платой соединительной, блок переходной и блок измерительный, блок внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции и блок внутреннего питания. Блок коммутации снабжен микропроцессорным контроллером с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, а блок измерительный – вольтметром. Дополнительно введена вибрационная установка для оценки наличия холодной пайки и качества затяжки электрических контактов в механических соединителях в проверяемых жгутах, блоках, приборах и комплексах. Технический результат заключается в увеличении надежности проверяемых жгутов, блоков, приборов и комплексов за счет оценки наличия холодной пайки и качества затяжки электрических контактов в механических соединителях.

Description

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 принят программно-аппаратный комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур (патент РФ №129281 2013 г., МПК G01R 31/02, G06F 17/00, опубл. 20.06.2013 г.)

Устройство-прототип содержит, в том числе, рабочую станцию, блок соединителей, блок коммутации, блок переходной, блок измерительный, блок внешнего питания, автоматический выключатель, устройство контроля пробоя изоляции, блок внутреннего питания, вольтметр.

Особенностью многоконтактных соединителей заключается в сложности монтажа и оптического контроля смонтированного соединителя в связи с плотным расположением контактов и их многорядным расположением. Периодически, в связи со сложностью монтажа многоконтактных соединителей, создаются ситуации, которые приводят к возникновению дефекта холодная пайка (По данным интернет ресурса https://ru.wikipedia.org: холодная пайка - дефект пайки, при котором не образуется прочного паяного соединения (надежного электрического контакта)) и в последствии к выходу из строя блоков, приборов и комплексов в целом, кроме того, ввиду большого числа контактов при использовании механического соединения электрических контактов (например, винтовых колодок) и с учетом человеческого фактора, может возникать плохая затяжка контактов, которые значительно снижают общую надежность.

Недостатком устройства прототипа является невозможность оценки проверяемых изделий на наличие холодной пайки и качества затяжки электрических контактов в механических соединителях, и как следствие уменьшение надежности проверяемого жгута, блока, прибора или комплекса.

Решаемой задачей является увеличение надежности проверяемых жгутов, блоков, приборов и комплексов, за счет оценки наличия холодной пайки и качества затяжки электрических контактов в механических соединителях.

Указанный результат достигается за счет введения в конструкцию вибрационной установки (ВУ).

Сущность заявляемой полезной модели состоит в том, что комплекс автоматизированного функционального контроля электрических монтажных структур, содержит рабочую станцию (PC), блок соединителей (БС) и блок коммутации с коммутационными каналами (БКСКК), блок переходной (БПР) и блок измерительный (БИЗ), PC представляет собой 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, кроме того, использование ЭВМ в качестве PC позволяет хранить информацию на неограниченное количество различных моделей и топологий монтажа, которая может быть загружена в оперативную память без использования эталонного образца, блок внешнего питания (БВНЕП) для распределения сетевого напряжения 220 В, 50 Гц по составным частям комплекса с автоматическим выключателем (АВ) для защиты от короткого замыкания и перегрузки и устройством контроля пробоя изоляции (УКПИ) 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 плюс 5 В, плюс 12 В и плюс 48 В питания БКСКК, при этом БКСКК снабжен микропроцессорным контроллером (МК) с системой управления и программируемым источником тока и напряжения, предназначенным для обеспечения электрических режимов испытываемых изделий, а БИЗ снабжен вольтметром (ВТ), предназначенным для измерения падения напряжения в цепях испытываемых изделий и выявления некачественных контактов, значение этих параметров в виде цифрового кода с выхода цифрового USB порта поступают на вход PC для дальнейшего анализа, а затем обратно в порт ВТ для управления режимом его работы, причем входы ВТ подключены к БКСКК, при этом БПР конструктивно включен в блок питания для связи ВТ входящего в БИЗ с PC и согласования их сигналов с блоком измерительным. В состав комплекса введена ВУ на которую устанавливается проверяемое изделие. ВУ оказывает механическое воздействие на изделие в различных плоскостях (в зависимости от расположения на ВУ) с различной частотой, при этом паяные соединения, имеющие дефекты в своей структуре (например, холодная пайка) нарушаются и связь в испытываемом изделии прерывается периодически или постоянно. Воздействие ВУ на электрические контакты в механических соединителях вызывают "дребезг" контактов, или его полное отсутствие при недостаточной затяжке (например, винтовой колодки).

Сущность заявляемого комплекса также поясняется рисунком (фиг. 1), где приняты следующие обозначения:

1 - рабочая станция (PC),

2 - блок соединителей (БС),

3 - блок коммутации (БКСКК),

4 - блок переходной (БПР),

5 - блок измерительный (БИЗ),

6 - блок внешнего питания (БВНЕП),

7 - автоматический выключатель (АВ),

8 - устройство контроля пробоя изоляции (УКПИ),

9 - блок внутреннего питания (БВНУП),

10 - вольтметр (ВТ),

11 - вибрационная установка (ВУ).

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

PC 1 представляет собой персональную ЭВМ с принтером и монитором и предназначена для формирования сигналов управления, анализ результатов измерений, их индикацию и распечатку, обеспечение интерфейса с пользователем посредством программного обеспечения, для хранения информации на неограниченное количество различных моделей и топологий монтажа, а также для управления режимами работы ВУ при проверке изделия.

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

БКСКК состоит из N коммутационных каналов К1…KN(на схеме не обозначена), специального канала СК (на схеме не обозначена), микропроцессорного контроллера (МК) и ПС (на схеме не обозначена). Управление коммутационными каналами(на схеме не обозначена) осуществляет МК (на схеме не обозначена), в состав которого, наряду с системой управления (на схеме не показаны), включен программируемый источник тока и напряжения ПИТН (на схеме не показаны), обеспечивающий электрические режимы испытываемых изделий (на схеме не показаны). Упомянутые коммутационные каналы обеспечивают связь и коммутацию электрических цепей ВТ 10 в составе БИЗ 5, программируемого источника тока и напряжения (на схеме не обозначена) с цепями испытываемых изделий (на схеме не обозначена), а также с PC 1.

БПР 4, для связи ВТ 10 с PC 1 и согласования их сигналов с БИЗ 5, БПР 4 конструктивно включен в БВНУП 9.

БИЗ 5 совместно с ВТ 10 (например, вольтметр универсальный цифровой Keysight 34410A) предназначены для измерения контролируемых параметров испытываемых изделий (на схеме не обозначена). Значения этих параметров в виде цифрового кода с выхода цифрового USB порта поступают на вход PC 1 для дальнейшего анализа, а затем обратно в порт ВТ 10 для управления режимом его работы, при этом входы ВТ 10 подключены к БКСКК 3.

БВНЕП 6 предназначен для распределения сетевого напряжения 220 В, 50 Гц по составным частям комплекса, для защиты от короткого замыкания и перегрузки, в блоке установлен АВ 7 и УКПИ 8 для защиты, работающего с комплексом персонала, от поражений электрическим током в результате возможного пробоя изоляции электрической цепи 220 В на корпус ( на схеме не показаны).

БВНУП 9 предназначен для формирования напряжений плюс 5 В, плюс 12 В и плюс 48 В питания БКСКК 3.

При сборке комплекса первый вход-выход станции 1 соединяют с входом-выходом МК ( на схеме не обозначена) БКСКК 3, второй вход-выход PC 1 соединяют с цифровым входом ВТ 10 входящего в БИЗ 5 через БПР 4, аналоговые входы ВТ 10 соединяют с измерительными выходами ПС ( на схеме не обозначена) входящими в БКСКК 3, калибровочный выход этой платы соединяют с БС 2, а ее входы - с выходами БВНУП 9, при этом БВНЕП 6 соединяют с входом БВНУП 9, а его второй выход - с входом питания ВТ 10.

Испытуемое (контролируемое) изделие (на схеме не показаны) помещается на ВУ 11 и закрепляется на ней. Управление ВУ 11 осуществляется PC 1. За счет синусоидального воздействия на паяные и механические соединения, в местах, где присутствует холодная пайка или механический контакт ненадежен - происходит нарушение связей, что фиксируется ВТ 10. При этом PC 1 фиксирует в памяти состояние неисправности даже если оно имеет периодический и неповторяющийся характер, а также если нарушение связей имело место в процессе синусоидального воздействия на ВУ 11, а затем восстановилось.

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

При работе с комплексом подключают разъемы БКСКК 3 к разъемам БС 2 посредством кабелей, входящих в комплект последнего. Затем подключают БВНЕП 6 к сети 220 В, 50 Гц и включают блок БВНУП 9 и PC 1, загружают операционную систему и запускают программу самотестирования при этом АВ 7 обеспечивает защиту от короткого замыкания и перегрузки, а УКПИ 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 (на схеме не показаны). После прохождения самотестирования и калибровки комплекса отключают БС 2 и подключают контролируемую монтажную структуру (жгут, блок, прибор или комплекс). В запоминающем устройстве (на схеме не показаны) PC 1 выбирают необходимую эталонную программу - образец, назначают один из коммутационных каналов (на схеме не обозначена) и запускают программу контроля, наблюдают результат на мониторе (на схеме не показаны) PC 1 и при необходимости распечатывают полученные данные на принтере (на схеме не показаны).

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, включающий 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 заключается в увеличении надежности проверяемых жгутов, блоков, приборов и комплексов, за счет оценки наличия холодных паек и качества затяжки электрических контактов в механических соединителях.

Указанный технический результат достигается за счет введения в конструкцию вибрационной установки, создающей в момент контроля изделий синусоидальную вибрацию, что позволяет оценить качество паяных соединений и затяжку электрических контактов в механических соединителях.

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.

Claims (1)

1. 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, блок внешнего питания с автоматическим выключателем и устройством контроля пробоя изоляции, 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, отличающийся тем, что в состав введена вибрационная установка, которая соединена с третьим входом-выходом рабочей станции.

Images