RU2518843C2

RU2518843C2 - Device for diagnosis and control of alternating-current circuits

Info

Publication number: RU2518843C2
Application number: RU2012140790/28A
Authority: RU
Inventors: Сергей Евгеньевич Волошенко; Андрей Григорьевич Тарахтелюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АСЕ"
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-06-10
Also published as: RU2012140790A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device for diagnosis and control of alternating-current circuits contains a contactless capacitance sensor (1), a differential signal amplifier (2) and processing and displaying unit (4) which input is connected to the amplifier (2) output. At that the capacitance sensor (1) is made as a multilayer plate (6) containing two current-conducting working layers (7) and (13) which are connected to the amplifier (2) inputs, a current-conducting screening layer (9) placed between them and equipped with grounding (10) and two layers of dielectric (11) and (12) separating working layers (7) and (13) from the screening layer (9). Design of the sensor as a differential capacitance sensor (1) with two sensing elements (18) and (22) separated by the grounded screening layer (9) allows protection of the device from external electromagnetic interfering fields and due to that exclusion of their impact on the shape and level of signal generated at the amplifier (2) output.

EFFECT: improving reliability estimate of the diagnosed objects state, expansion of functionality of the device for diagnostics and control of alternating-current circuits, reducing labour intensity and increasing operational efficiency of the objects diagnostics, reducing demands to qualification of the device operator.

12 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области диагностирования и контроля технического состояния электрических цепей переменного тока и может быть использовано в технических средствах, предназначенных для выполнения указанного диагностирования и контроля с целью оперативного выявления и мониторинга неисправностей упомянутых цепей. В частности, изобретение может быть использовано в устройствах для диагностики и контроля технического состояния электрооборудования двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и автотранспортных средств (систем зажигания, топливоподачи, управления, контроля и электроснабжения). Помимо технических средств диагностики и контроля изобретение может найти применение в технических средствах управления, регистрации, сигнализации и другого назначения.The invention relates to the field of diagnosis and control of the technical condition of AC electrical circuits and can be used in technical means designed to perform the specified diagnosis and control in order to quickly identify and monitor malfunctions of the mentioned circuits. In particular, the invention can be used in devices for diagnosing and monitoring the technical condition of electrical equipment of internal combustion engines (ICE) and vehicles (ignition systems, fuel supply, control, monitoring and power supply). In addition to technical means of diagnosis and control, the invention can find application in technical means of control, registration, signaling and other purposes.

Известно устройство для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока, содержащее емкостный датчик напряжения, выполненный в виде токопроводящей пластины, закрепленной на пластине диэлектрика и подключенной к усилителю сигнала, выход которого подключен через преобразователь сигнала к осциллографу, выполняющему роль устройства для отображения информации (патент US 3959725, кл. G01R 13/42, опубл. 25.05.1976 г.).A device for the diagnosis and control of AC electrical circuits, containing a capacitive voltage sensor, made in the form of a conductive plate mounted on a dielectric plate and connected to a signal amplifier, the output of which is connected through a signal converter to an oscilloscope that acts as a device for displaying information (US patent 3959725, class G01R 13/42, publ. 05/25/1976).

Недостатком известного устройства является большое влияние, оказываемое на выходной сигнал емкостного датчика со стороны внешних электромагнитных полей, формируемых электрическими цепями различных машин и установок, окружающих диагностируемый объект, а также стационарными электрическими сетями переменного напряжения. В результате такого влияния существенно снижается достоверность оценки технического состояния диагностируемого объекта.A disadvantage of the known device is the great influence exerted on the output signal of the capacitive sensor from the side of external electromagnetic fields generated by the electric circuits of various machines and installations surrounding the diagnosed object, as well as by stationary electric networks of alternating voltage. As a result of this influence, the reliability of the assessment of the technical condition of the diagnosed object is significantly reduced.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является принятое за прототип устройство для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока, содержащее бесконтактный емкостный датчик напряжения, усилитель сигнала указанного датчика и устройство обработки и отображения информации, вход которого подключен к выходу указанного усилителя, при этом емкостный датчик выполнен в виде многослойной пластины, содержащей токопроводящий рабочий слой, выполняющий роль чувствительного элемента емкостного датчика и подключенный ко входу указанного усилителя, токопроводящий экранирующий слой, снабженный заземлением, и слой диэлектрика, разделяющий первые два слоя и прикрепленный к последним (патент US 6396277 В1, кл. F02P 17/00, G01R 27/26, опубл. 28.05.2002 г.).The closest in technical essence to the proposed device is a prototype device for the diagnosis and control of AC electrical circuits, containing a non-contact capacitive voltage sensor, a signal amplifier of the specified sensor and an information processing and display device, the input of which is connected to the output of the specified amplifier, while the capacitive the sensor is made in the form of a multilayer plate containing a conductive working layer that acts as a sensitive element of the capacitive sensor and connected to the input of the specified amplifier, a conductive shielding layer provided with grounding, and a dielectric layer separating the first two layers and attached to the last (US patent 6396277 B1, CL F02P 17/00, G01R 27/26, publ. 05.28.2002 g .).

В принятом за прототип устройстве емкостный датчик жестко крепится к корпусу диагностируемого объекта (в частности, к наружной части корпуса диагностируемой катушки зажигания ДВС). При этом чувствительный элемент указанного датчика защищен от воздействия внешних электромагнитных полей-помех с одной стороны экранирующим слоем датчика, а с другой - заземленным корпусом диагностируемого объекта.In the device adopted for the prototype, the capacitive sensor is rigidly attached to the body of the diagnosed object (in particular, to the outer part of the body of the diagnosed ICE ignition coil). In this case, the sensitive element of the specified sensor is protected from external electromagnetic fields of interference on the one hand with the shield layer of the sensor, and on the other, with the grounded case of the diagnosed object.

Принятое за прототип устройство имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку не может быть использовано для выполнения оперативного бесконтактного диагностирования и контроля объектов с использованием его емкостного датчика оператором в качестве ручного датчика (как это представлено, например, в патенте RU 99075, кл. F02P 17/00, опубл. 10.11.2010 г.) в тех случаях, когда диагностируемые и контролируемые элементы электрических цепей имеют низкий уровень напряженности электромагнитного поля. К указанным элементам относятся, в частности, такие компоненты электрооборудования ДВС, как индивидуальные катушки зажигания, провода первичной цепи зажигания, электрические цепи управления топливными форсунками и регуляторами холостого хода и др.The device adopted for the prototype has limited functionality since it cannot be used to perform on-line contactless diagnostics and monitoring of objects using its capacitive sensor by the operator as a manual sensor (as shown, for example, in patent RU 99075, class F02P 17/00 , published on November 10, 2010) in cases where the diagnosed and controlled elements of electric circuits have a low level of electromagnetic field strength. The indicated elements include, in particular, such components of the internal combustion engine electrical equipment as individual ignition coils, wires of the primary ignition circuit, electrical circuits for controlling fuel injectors and idle controllers, etc.

Данное ограничение связано с тем, что при диагностировании или контроле объекта без закрепления емкостного датчика устройства по прототипу на корпусе объекта на чувствительный элемент указанного датчика оказывают большое влияние внешние электромагнитные поля-помехи, снижающие чувствительность устройства по прототипу к изменениям напряженности электромагнитных полей диагностируемых и контролируемых электрических цепей, что понижает достоверность оценки технического состояния указанных цепей и не позволяет использовать устройство по прототипу для диагностики и контроля объектов с низкой напряженностью электрической составляющей их электромагнитного поля.This limitation is due to the fact that when diagnosing or monitoring an object without fixing the capacitive sensor of the device of the prototype on the body of the object, the sensitive element of the specified sensor is greatly influenced by external electromagnetic interference fields that reduce the sensitivity of the device of the prototype to changes in the electromagnetic field strength of diagnosed and controlled electrical chains, which reduces the reliability of the assessment of the technical condition of these chains and does not allow the use of devices on the prototype for the diagnosis and control of objects with low intensity electric component of the electromagnetic field.

Увеличить в устройстве по прототипу соотношение полезного сигнала, создаваемого электромагнитными полями диагностируемых и контролируемых объектов, к сигналу, создаваемому внешними электромагнитными полями-помехами полезного сигнала, например, за счет использования электрических фильтров, подавляющих полосы частот сигнала, относящиеся к помехам, не представляется возможным, поскольку спектральный состав сигналов от помех совпадает со спектральным составом полезного сигнала. В связи с этим для обеспечения возможности диагностирования и контроля элементов электрических цепей с низкой напряженностью их электромагнитных полей устройство по прототипу необходимо дополнительно оснащать набором индуктивных датчиков и контактных щупов, что усложняет конструкцию и повышает стоимость устройства по прототипу. При этом усложняется процедура диагностирования и контроля и вместе с этим возрастает трудоемкость и снижается оперативность данной процедуры, поскольку при каждом изменении уровня напряженности электромагнитных полей диагностируемых и контролируемых объектов необходимо менять тип датчика (емкостный, индуктивный, контактный щуп), используемого для съема сигналов с диагностируемого или контролируемого объекта. Кроме того, известно, что индуктивные датчики генерируют на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный скорости изменения напряженности магнитного поля, что существенно усложняет визуальный анализ графиков, отражающих указанное изменение напряженности, и соответственно, снижает достоверность оценки технического состояния диагностируемого или контролируемого объекта.It is not possible to increase the ratio of the useful signal generated by the electromagnetic fields of the diagnosed and monitored objects to the signal generated by external electromagnetic fields-interference of the useful signal in the prototype device, for example, by using electric filters that suppress the signal frequency bands related to the interference, since the spectral composition of signals from interference coincides with the spectral composition of the useful signal. In this regard, to enable the diagnosis and control of elements of electric circuits with a low intensity of their electromagnetic fields, the prototype device must be additionally equipped with a set of inductive sensors and contact probes, which complicates the design and increases the cost of the prototype device. At the same time, the procedure of diagnosis and control is complicated and at the same time the complexity of the procedure increases and the efficiency of this procedure decreases, since with each change in the level of electromagnetic fields of the diagnosed and controlled objects, it is necessary to change the type of sensor (capacitive, inductive, contact probe) used to pick up signals from the diagnosed or controlled entity. In addition, it is known that inductive sensors generate an electric signal at their output that is proportional to the rate of change of the magnetic field strength, which significantly complicates the visual analysis of the graphs reflecting the indicated change in intensity, and, accordingly, reduces the reliability of assessing the technical condition of the diagnosed or controlled object.

Вместе с тем при использовании устройства по прототипу существует необходимость применения специальных аппаратных или программных средств - в случае, когда для удобства визуального анализа графической информации о техническом состоянии диагностируемого объекта необходимо менять полярность графика. Указанная необходимость, так же как и указанная выше необходимость замены датчиков, усложняет процедуру диагностирования и одновременно с этим увеличивает трудоемкость и снижает оперативность указанной процедуры.However, when using the prototype device, there is a need to use special hardware or software - in the case when, for the convenience of visual analysis of graphical information about the technical condition of the diagnosed object, it is necessary to change the polarity of the graph. The specified need, as well as the above need to replace the sensors, complicates the diagnostic procedure and at the same time increases the complexity and reduces the efficiency of this procedure.

При этом усложнение процедуры диагностирования заставляет повышать требования к квалификации оператора, выполняющего диагностику.At the same time, the complexity of the diagnostic procedure makes it necessary to increase the qualification requirements of the operator performing the diagnostics.

Задачей изобретения является создание устройства для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока, защищенного от влияния внешних электромагнитных полей-помех на форму и уровень сигналов, формируемых на выходе усилителя сигналов, и обеспечивающего возможность диагностирования и контроля элементов электрических цепей при низких уровнях напряженности их электромагнитных полей, а также возможность изменения полярности графиков в устройстве обработки и отображения информации без применения каких-либо аппаратных или программных средств.The objective of the invention is to provide a device for the diagnosis and control of electrical circuits of alternating current, protected from the influence of external electromagnetic fields of interference on the shape and level of signals generated at the output of the signal amplifier, and providing the ability to diagnose and control the elements of electrical circuits at low levels of intensity of their electromagnetic fields , as well as the ability to change the polarity of the graphs in the device for processing and displaying information without the use of any hardware or software software tools.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока, содержащем бесконтактный емкостный датчик, усилитель сигнала указанного датчика и устройство обработки и отображения информации, вход которого подключен к выходу указанного усилителя, при этом емкостный датчик выполнен в виде многослойной пластины, содержащей токопроводящий рабочий слой, подключенный к входу указанного усилителя, токопроводящий экранирующий слой, снабженный заземлением, и слой диэлектрика, разделяющий первые два слоя и прикрепленный к последним, в отличие от прототипа, в многослойной пластине установлен второй слой диэлектрика, прикрепленный к наружной стороне экранирующего слоя, и второй токопроводящий рабочий слой, прикрепленный к наружной стороне второго слоя диэлектрика, а в качестве усилителя сигнала используется дифференциальный усилитель напряжения с двумя входами, к одному из которых подключен первый рабочий слой, а ко второму - второй рабочий слой многослойной пластины.The solution to this problem is achieved by the fact that in the device for the diagnosis and control of electrical circuits of alternating current containing a non-contact capacitive sensor, a signal amplifier of the specified sensor and an information processing and display device, the input of which is connected to the output of the specified amplifier, while the capacitive sensor is made in the form of a multilayer a plate containing a conductive working layer connected to the input of the specified amplifier, a conductive shielding layer provided with grounding, and a dielectric layer, times separating the first two layers and attached to the latter, in contrast to the prototype, in the multilayer plate there is a second dielectric layer attached to the outside of the shielding layer, and a second conductive working layer attached to the outside of the second dielectric layer, and a differential amplifier is used as a signal amplifier a voltage amplifier with two inputs, one of which is connected to the first working layer, and to the second - the second working layer of the multilayer plate.

При этом вход устройства обработки и отображения информации подключен к выходу дифференциального усилителя напряжения через преобразователь сигнала, выполненный с возможностью формирования на своем выходе цифрового информационного сигнала, характеризующего контролируемые с помощью емкостного датчика параметры технического состояния электрических цепей диагностируемых объектов.In this case, the input of the information processing and display device is connected to the output of the differential voltage amplifier through a signal converter, configured to generate at its output a digital information signal characterizing the parameters of the technical state of the electrical circuits of the objects being diagnosed using a capacitive sensor.

Кроме того, к наружной стороне каждого рабочего слоя многослойной пластины прикреплен защитный слой диэлектрика.In addition, a dielectric protective layer is attached to the outside of each working layer of the multilayer plate.

Вместе с тем, многослойная пластина выполнена продолговатой и предпочтительно прямоугольной формы в плане.However, the multilayer plate is oblong and preferably rectangular in shape.

При этом в каждом рабочем слое многослойной пластины выполнены две разделяющие сквозные прорези с образованием чувствительного элемента упомянутого датчика, расположенного в концевой части рабочего слоя, проводника тока в виде узкой полоски рабочего слоя, соединенной одним концом с указанным чувствительным элементом и проходящей по середине и вдоль рабочего слоя, и двух дополнительных экранирующих слоев, расположенных по бокам указанного проводника тока и снабженных заземлением, при этом в каждом рабочем слое многослойной пластины к входу дифференциального усилителя напряжения подключен только свободный конец упомянутого проводника тока.Moreover, in each working layer of the multilayer plate, two separating through slots are made with the formation of a sensitive element of the said sensor located in the end part of the working layer, a current conductor in the form of a narrow strip of the working layer connected at one end to the specified sensitive element and passing in the middle and along the working layer, and two additional shielding layers located on the sides of the specified current conductor and provided with grounding, while in each working layer of the multilayer plate to the input of the differential voltage amplifier is connected only to the free end of said current conductor.

Целесообразно, чтобы каждый чувствительный элемент датчика имел прямоугольную или круглую, или овальную форму в плане, при этом целесообразно также, чтобы чувствительные элементы датчика имели предпочтительно одинаковую форму и одинаковые размеры в плане и были расположены в многослойной пластине напротив друг друга.It is advisable that each sensor element of the sensor has a rectangular, round, or oval shape in plan, while it is also advisable that the sensor elements of the sensor preferably have the same shape and the same dimensions in plan and are located opposite each other in the multilayer plate.

Рабочие слои многослойной пластины выполнены из металлической, предпочтительно медной, фольги.The working layers of the multilayer plate are made of metal, preferably copper, foil.

Многослойная пластина может быть выполнена из двух фольгированных пластин стеклотекстолита и при таком исполнении многослойной пластины слои фольги указанных пластин служат рабочими слоями и экранирующим слоем многослойной пластины, а слои стеклотекстолита - слоями диэлектрика последней.A multilayer plate can be made of two foil laminated fiberglass plates, and with this design of a multilayer plate, the foil layers of these plates serve as working layers and a shielding layer of the multilayer plate, and the layers of fiberglass are the layers of the dielectric of the latter.

В многослойной пластине каждый слой диэлектрика, примыкающий к экранирующему слою, и размещенные на нем чувствительный элемент датчика, проводник тока и два дополнительных экранирующих слоя могут быть выполнены в виде печатной платы.In a multilayer plate, each dielectric layer adjacent to the shielding layer, and the sensor element placed on it, the current conductor and two additional shielding layers can be made in the form of a printed circuit board.

При таком исполнении многослойной пластины дифференциальный усилитель напряжения и преобразователь сигнала могут быть выполнены в виде интегральных микросхем в одной из упомянутых печатных плат с расположением указанных микросхем в концевой части многослойной пластины, противоположной по отношению к другой ее концевой части, в которой размещены чувствительные элементы датчика.With this design of the multilayer plate, the differential voltage amplifier and the signal converter can be made in the form of integrated circuits in one of these printed circuit boards with the location of these microcircuits in the end part of the multilayer plate, opposite to its other end part, in which the sensor sensitive elements are located.

При таком исполнении дифференциального усилителя напряжения и преобразователя сигнала они могут быть снабжены автономным источником питания аккумуляторного типа, закрепленным на одной из наружных сторон многослойной пластины вблизи указанного усилителя и преобразователя.With this design of the differential voltage amplifier and signal converter, they can be equipped with an autonomous battery-type power source, mounted on one of the outer sides of the multilayer plate near the specified amplifier and converter.

Многослойную пластину целесообразно выполнить с возможностью использования в качестве рукояти ее концевой части, противоположной другой концевой части многослойной пластины, в которой размещены чувствительные элементы датчика, при этом длина многослойной пластины должна быть выбрана с обеспечением возможности расположения ее концевой части, используемой в качестве рукояти, на безопасном расстоянии от находящихся под напряжением электрических цепей при размещении упомянутых чувствительных элементов датчика в непосредственной близости от диагностируемых объектов.It is advisable to perform the multilayer plate with the possibility of using its end part opposite the other end part of the multilayer plate as a handle, in which the sensor elements are located, while the length of the multilayer plate must be selected so that its end part used as a handle can be positioned on a safe distance from live electrical circuits when these sensing elements are placed in close proximity zosti from diagnosed objects.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является повышение достоверности оценки технического состояния диагностируемых и контролируемых объектов, расширение функциональных возможностей устройства для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока, снижение трудоемкости и повышение оперативности процесса диагностирования объектов, а также снижение требований к квалификации оператора, выполняющего диагностику.The technical result obtained in the practical use of the invention is to increase the reliability of assessing the technical condition of diagnosed and controlled objects, expand the functionality of the device for the diagnosis and control of electrical AC circuits, reduce the complexity and increase the efficiency of the process of diagnosing objects, as well as reduce the requirements for operator qualification, performing diagnostics.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - принципиальная схема устройства для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока с изображением продольного сечения его емкостного датчика;figure 1 is a schematic diagram of a device for the diagnosis and control of electrical circuits of alternating current with an image of a longitudinal section of its capacitive sensor;

на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, представленное в увеличенном виде;figure 2 is a section aa in figure 1, presented in an enlarged view;

на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, представленное в увеличенном виде;figure 3 is a section bB in figure 1, presented in an enlarged view;

на фиг.4 - коммутационная схема представленного на фиг.1 устройства, на которой верхний рабочий слой 7 с верхним слоем диэлектрика 11 показаны как вид на них по стрелке В на фиг.1, а нижний рабочий слой 13 с нижним слоем диэлектрика 12 и экранирующий слой 9 с верхним слоем диэлектрика 11 показаны как вид на них по стрелке Г на фиг.1;figure 4 is a switching diagram of the device shown in figure 1, in which the upper working layer 7 with the upper layer of the dielectric 11 is shown as a view of them along arrow B in figure 1, and the lower working layer 13 with the lower layer of the dielectric 12 and shielding layer 9 with the upper layer of dielectric 11 is shown as a view of them along arrow G in figure 1;

на фиг.5 - фрагмент варианта представленного на фиг.1 устройства, выполненного с совмещением дифференциального усилителя 2 и преобразователя 3 с датчиком 1;figure 5 is a fragment of a variant of the device shown in figure 1, made with the combination of a differential amplifier 2 and a Converter 3 with the sensor 1;

на фиг.6 - пример формы электрических сигналов на входах и выходе дифференциального усилителя 2 устройства, представленного на фиг.1.in Fig.6 is an example of the shape of electrical signals at the inputs and outputs of the differential amplifier 2 of the device shown in Fig.1.

Устройство для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока содержит бесконтактный емкостный датчик напряжения 1 (фиг.1), дифференциальный усилитель напряжения 2 с двумя входами, выполняющий роль усилителя сигнала датчика 1, преобразователь сигнала 3, подключенный своим входом к выходу усилителя 2, устройство обработки и отображения информации 4, подключенное своим входом к выходу преобразователя 3, и источник питания 5, к которому подключены усилитель 2 и преобразователь 3.A device for the diagnosis and control of electrical AC circuits contains a non-contact capacitive voltage sensor 1 (Fig. 1), a differential voltage amplifier 2 with two inputs, which acts as a signal amplifier of the sensor 1, a signal converter 3 connected by its input to the output of amplifier 2, a processing device and displaying information 4, connected by its input to the output of converter 3, and a power source 5, to which amplifier 2 and converter 3 are connected.

При этом емкостный датчик 1 выполнен в виде многослойной пластины 6, содержащей первый токопроводящий рабочий слой 7 (фиг.1-3), подключенный посредством линии связи 8 к одному из входов дифференциального усилителя 2, токопроводящий экранирующий слой 9, снабженный заземлением 10, первый слой диэлектрика 11, разделяющий слои 7 и 9, второй слой диэлектрика 12, прикрепленный к наружной стороне экранирующего слоя 9, и второй токопроводящий рабочий слой 13, прикрепленный к наружной стороне второго слоя диэлектрика 12 и подключенный ко второму входу дифференциального усилителя 2 посредством линии связи 14. Экранирующий слой 9 служит для уменьшения влияния электромагнитного поля диагностируемого объекта на один из рабочих слоев 7 или 13, находящийся в рабочем положении датчика 1 в пассивном положении по отношению к диагностируемому объекту, при котором данный рабочий слой направлен в противоположную от указанного объекта сторону. Наличие в датчике 1 двух рабочих слоев 7 и 13, каждый из которых в процессе диагностирования может создавать на своем выходе (в линиях связи соответственно 8 и 14) самостоятельный рабочий сигнал, а также то, что рабочий слой 7 вместе с экранирующим слоем 9 образуют в датчике 1 одну электрическую емкость, а рабочий слой 13 вместе с экранирующим слоем 9 - вторую электрическую емкость, позволяет назвать такой датчик дифференциальным емкостным датчиком.In this case, the capacitive sensor 1 is made in the form of a multilayer plate 6 containing the first conductive working layer 7 (Figs. 1-3), connected via a communication line 8 to one of the inputs of the differential amplifier 2, the conductive shielding layer 9, provided with grounding 10, the first layer a dielectric 11 separating layers 7 and 9, a second dielectric layer 12 attached to the outer side of the shield layer 9, and a second conductive working layer 13 attached to the outer side of the second dielectric layer 12 and connected to the second input of the different natsionalnogo amplifier 2 through the communication line 14. The shielding layer 9 serves to reduce the influence of the electromagnetic field of the diagnosed object on one of the working layers 7 or 13, which is in the working position of the sensor 1 in a passive position relative to the diagnosed object, in which this working layer is directed to opposite side to the specified object. The presence in the sensor 1 of two working layers 7 and 13, each of which during the diagnosis process can create an independent working signal at its output (in communication lines 8 and 14, respectively), and also that the working layer 7 together with the shielding layer 9 form the sensor 1 has one electric capacitance, and the working layer 13, together with the shielding layer 9 - the second electric capacitance, allows us to call such a sensor a differential capacitive sensor.

Дифференциальный усилитель 2 выполнен таким образом, что его выходной сигнал равен разности напряжений на двух входах усилителя 2, умноженной на константу, а преобразователь 3 выполнен с возможностью формирования на своем выходе в удобной для устройства 4 форме цифрового информационного сигнала, характеризующего контролируемые с помощью емкостного датчика 1 параметры технического состояния электрических цепей диагностируемых объектов.Differential amplifier 2 is designed in such a way that its output signal is equal to the voltage difference at the two inputs of amplifier 2 multiplied by a constant, and the converter 3 is configured to generate a digital information signal characterizing the ones controlled by the capacitive sensor at its output in the form convenient for device 4 1 parameters of the technical condition of the electrical circuits of the diagnosed objects.

С целью защиты от повреждений рабочих слоев 7 и 13 датчика 1 и с целью исключения их прямого контакта с находящимися под напряжением электрическими цепями диагностируемых объектов, наружные стороны многослойной пластины 6 закрыты защитными слоями диэлектрика 15 и 16. При этом все слои многослойной пластины 6 скреплены друг с другом, например, при помощи клея или резьбовых крепежных элементов (не показаны) с образованием единого многослойного пакета.In order to protect against damage to the working layers 7 and 13 of the sensor 1 and to prevent direct contact with live electrical circuits of the diagnosed objects, the outer sides of the multilayer plate 6 are covered with protective layers of the dielectric 15 and 16. In this case, all layers of the multilayer plate 6 are bonded to each other with another, for example, with glue or threaded fasteners (not shown) with the formation of a single multilayer package.

Для обеспечения возможности использования многослойной пластины 6 оператором в качестве ручного емкостного датчика многослойная пластина 6 выполнена продолговатой и предпочтительно прямоугольной формы в плане. При этом в рабочем слое 7 многослойной пластины 6 выполнены две разделяющие прорези 17 (фиг.3, 4) с образованием расположенного в концевой части рабочего слоя 7 чувствительного элемента 18 датчика 1, проводника тока 19 в виде узкой полоски рабочего слоя 7, соединенной одним концом с чувствительным элементом 18 и проходящей по середине и вдоль рабочего слоя 7, и двух дополнительных экранирующих слоев 20, расположенных по бокам проводника тока 19 и снабженных общим с экранирующим слоем 9 заземлением 10. При этом в рабочем слое 7 многослойной пластины 6 ко входу дифференциального усилителя 2 подключен только свободный конец проводника тока 19. Аналогичным образом, во втором рабочем слое 13 многослойной пластины 6 выполнены две разделяющие сквозные прорези 21 с образованием расположенного в концевой части рабочего слоя 13 чувствительного элемента 22 датчика 1, проводника тока 23 в виде узкой полоски рабочего слоя 13, соединенной одним концом с чувствительным элементом 22 и проходящей по середине и вдоль рабочего слоя 13, и двух дополнительных экранирующих слоев 24, расположенных по бокам проводника тока 23 и снабженных общим с экранирующим слоем 9 заземлением 10. При этом в рабочем слое 13 многослойной пластины 6 ко входу дифференциального усилителя 2 подключен только свободный конец проводника тока 23. Дополнительные экранирующие слои 20 и 24 обеспечивают дополнительную защиту соответственно проводников тока 19 и 23 от внешних электромагнитных полей-помех.In order to enable the multilayer plate 6 to be used by the operator as a manual capacitive sensor, the multilayer plate 6 is oblong and preferably rectangular in plan view. In this case, in the working layer 7 of the multilayer plate 6, two dividing slots 17 are made (Figs. 3, 4) with the formation of the sensing element 18 of the sensor 1 located in the end part of the working layer 7, the current conductor 19 in the form of a narrow strip of the working layer 7, connected at one end with a sensing element 18 and passing in the middle and along the working layer 7, and two additional shielding layers 20 located on the sides of the current conductor 19 and provided with a common grounding with the shielding layer 9 10. Moreover, in the working layer 7 of the multilayer plate 6 In the course of differential amplifier 2, only the free end of current conductor 19 is connected. Similarly, in the second working layer 13 of the multilayer plate 6 there are two dividing through slots 21 with the formation of the sensing element 22 of the sensor 1 located at the end of the working layer 13, the current conductor 23 in the form of a narrow strips of the working layer 13 connected at one end to the sensing element 22 and extending in the middle and along the working layer 13, and two additional shielding layers 24 located on the sides of the conductor t 23 and equipped with a common ground with the shield layer 9. In this case, in the working layer 13 of the multilayer plate 6, only the free end of the current conductor 23 is connected to the input of the differential amplifier 2. Additional shielding layers 20 and 24 provide additional protection for the current conductors 19 and 23, respectively external electromagnetic interference fields.

Чувствительные элементы 18 и 22 датчика 1 имеют прямоугольную или круглую, или овальную форму в плане и предпочтительно одинаковую форму и одинаковые размеры в плане и при этом расположены в многослойной пластине 6 напротив друг друга.The sensing elements 18 and 22 of the sensor 1 have a rectangular or round, or oval shape in plan and preferably the same shape and the same dimensions in plan and are located opposite to each other in the multilayer plate 6.

Рабочие слои 7 и 13 многослойной пластины 6 выполнены из металлической, предпочтительно медной, фольги. Для упрощения изготовления и снижения стоимости датчика 1 многослойная пластина 6 может быть выполнена из листового фольгированного материала, например из двух пластин покрытого медной фольгой стеклотекстолита, широко применяемого в печатных платах радиоэлектронных устройств. При этом слои фольги указанных пластин служат рабочими слоями 7 и 13 и экранирующим слоем 9 многослойной пластины 6, а слои стеклотекстолита - слоями диэлектрика 11 и 12 последней.The working layers 7 and 13 of the multilayer plate 6 are made of metal, preferably copper, foil. To simplify the manufacture and reduce the cost of the sensor 1, the multilayer plate 6 can be made of sheet foil material, for example, of two plates coated with copper foil fiberglass, widely used in printed circuit boards of electronic devices. In this case, the foil layers of these plates serve as the working layers 7 and 13 and the shielding layer 9 of the multilayer plate 6, and the layers of fiberglass - the layers of the dielectric 11 and 12 of the latter.

Для обеспечения компактности и снижения веса устройства в многослойной пластине 6 первый слой диэлектрика 11 и размещенные на нем чувствительный элемент 18 с проводником тока 19 и два дополнительных экранирующих слоя 20 могут быть выполнены в виде печатной платы. Аналогичным образом могут быть выполнены в виде печатной платы второй слой диэлектрика 12 и размещенные на нем чувствительный элемент 22 с проводником тока 23 и два дополнительных экранирующих слоя 24. Вместе с тем для снижения веса и габаритов устройства дифференциальный усилитель 2 и преобразователь 3 могут быть выполнены в виде интегральных микросхем соответственно 25 и 26 (фиг.5) в одной из упомянутых печатных плат в концевой части многослойной пластины 6, противоположной по отношению к другой ее концевой части, в которой размещены чувствительные элементы 18 и 22 датчика 1.To ensure compactness and reduce the weight of the device in the multilayer plate 6, the first dielectric layer 11 and the sensitive element 18 placed thereon with a current conductor 19 and two additional shielding layers 20 can be made in the form of a printed circuit board. In a similar way, a second dielectric layer 12 and a sensitive element 22 with a current conductor 23 and two additional shielding layers 24 placed on it can be made in the form of a printed circuit board. However, to reduce the weight and dimensions of the device, the differential amplifier 2 and the converter 3 can be made into in the form of integrated circuits, respectively 25 and 26 (Fig. 5) in one of the mentioned printed circuit boards in the end part of the multilayer plate 6, opposite to its other end part, in which you feel The elements 18 and 22 of the sensor 1.

Вместе с тем дифференциальный усилитель 2 и преобразователь 3, выполненные в виде микросхем 25 и 26 (фиг.5), могут быть снабжены автономным источником питания в виде, по меньшей мере, одной аккумуляторной батарейки, закрепленной в своем корпусе на одной из наружных сторон многослойной пластины 6 вблизи микросхем 25 и 26 (не показано).However, the differential amplifier 2 and the converter 3, made in the form of microcircuits 25 and 26 (Fig. 5), can be equipped with an autonomous power source in the form of at least one rechargeable battery mounted in its housing on one of the outer sides of the multilayer plate 6 near the chips 25 and 26 (not shown).

Многослойная пластина 6 выполнена с возможностью использования в качестве рукояти ее концевой части, противоположной другой концевой части многослойной пластины 6, в которой размещены чувствительные элементы 18 и 22 датчика 1. При этом длина многослойной пластины 6 выбрана с обеспечением возможности расположения ее концевой части, используемой в качестве рукояти, на безопасном расстоянии от находящихся под напряжением электрических цепей диагностируемых объектов при размещении чувствительных элементов 18 и 22 датчика 1 в непосредственной близости от диагностируемых объектов.The multilayer plate 6 is made with the possibility of using the end part opposite the other end part of the multilayer plate 6 as a handle, in which the sensing elements 18 and 22 of the sensor 1 are placed. The length of the multilayer plate 6 is selected so that its end part used in the quality of the handle, at a safe distance from energized electrical circuits of the diagnosed objects when placing the sensing elements 18 and 22 of the sensor 1 in the immediate proximity to diagnosed objects.

В устройстве обработки и отображения информации 4 имеются блоки анализа, сравнения, хранения, отображения и записи информации и, при необходимости, блок управления информацией (не показаны). При этом устройство 4 может быть выполнено на основе персонального компьютера, в качестве которого предпочтительно использовать переносный компьютер, например компьютер типа notebook или планшетный компьютер.In the device for processing and displaying information 4, there are blocks for analyzing, comparing, storing, displaying and recording information and, if necessary, an information management unit (not shown). In this case, the device 4 can be made on the basis of a personal computer, for which it is preferable to use a laptop computer, for example a notebook computer or a tablet computer.

Заземление 10 экранирующих слоев 9, 20 и 24 может быть реализовано, например, путем их подключения с помощью общего токопроводящего соединения к заземленной массе диагностируемого объекта.Grounding 10 of the shielding layers 9, 20 and 24 can be realized, for example, by connecting them using a common conductive connection to the grounded mass of the diagnosed object.

Устройство для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока работает следующим образом.A device for the diagnosis and control of electrical circuits of alternating current operates as follows.

Для определения технического состояния (например, состояния изоляции и контактов) электрической цепи диагностируемого объекта, относящегося, например, к электрооборудованию автотранспортных средств и ДВС (в частности, к системам зажигания, топливоподачи, электроснабжения, контроля и управления) концевая часть многослойной пластины 6, в которой расположены чувствительные элементы 18 и 22, устанавливается оператором вблизи диагностируемого объекта таким образом, чтобы один из указанных чувствительных элементов, например элемент 18, располагался вблизи проверяемого на кондиционность элемента электрической цепи. В таком положении емкостного датчика 1 на его чувствительный элемент 18, обращенный к проверяемому элементу электрической цепи и выполняющий, в соответствии с этим, роль активного чувствительного элемента (АЧЭ) датчика 1, воздействует переменное электромагнитное поле проверяемого элемента. От этого воздействия на чувствительном элементе 18 создается электрическое напряжение, формирующее электрический сигнал, передаваемый по проводнику 19 и линии связи 8 на вход дифференциального усилителя 2. Этот сигнал на фиг.6 обозначен как «Сигнал от АЧЭ».To determine the technical condition (for example, the state of insulation and contacts) of the electric circuit of the diagnosed object, relating, for example, to the electrical equipment of motor vehicles and internal combustion engines (in particular, to the ignition, fuel supply, power supply, monitoring and control systems), the end part of the multilayer plate 6, of which the sensitive elements 18 and 22 are located, is set by the operator near the diagnosed object in such a way that one of these sensitive elements, for example, element 18, is located he hovered near an element of an electric circuit checked for conditionality. In this position of the capacitive sensor 1, its sensing element 18 facing the checked element of the electric circuit and performing, in accordance with this, the role of the active sensing element (ACE) of the sensor 1, is affected by an alternating electromagnetic field of the checked element. From this action, an electric voltage is generated on the sensor element 18, which generates an electric signal transmitted through the conductor 19 and the communication line 8 to the input of the differential amplifier 2. This signal in Fig.6 is designated as "Signal from the AChE".

Переменное электромагнитное поле проверяемого элемента одновременно воздействует и на второй чувствительный элемент 22 датчика 1, повернутый в противоположную от проверяемого элемента электрической цепи сторону и выполняющий, в соответствии с этим, роль пассивного чувствительного элемента (ПЧЭ) датчика 1. От этого воздействия на чувствительном элементе 22 создается электрическое напряжение, формирующее электрический сигнал, передаваемый по проводнику 23 и линии связи 14 на второй вход дифференциального усилителя 2. Этот сигнал на фиг.6 обозначен как «Сигнал от ПЧЭ». Как следует из фиг.6, сигналы от АЧЭ и ПЧЭ имеют одинаковую форму, но при этом сигнал от ПЧЭ многократно ниже по уровню, чем сигнал от АЧЭ, т.е. уровень воздействия электромагнитного поля диагностируемого объекта на пассивный чувствительный элемент 22 многократно ниже, чем на активный чувствительный элемент 18. Такая большая разница в воздействии электромагнитного поля на чувствительные элементы 18 и 22 обусловлена эффектом экранирования, обеспечиваемого заземленным экранирующим слоем 9, отражающим исходящее от проверяемого элемента электромагнитное излучение от пассивного чувствительного элемента 22, вследствие чего электрическое напряжение в активном чувствительном элементе 18 значительно больше по величине, чем электрическое напряжение в пассивном чувствительном элементе 22.The alternating electromagnetic field of the element being tested simultaneously affects the second sensor 22 of sensor 1, which is rotated in the direction opposite to the element being tested of the electric circuit and which, in accordance with this, plays the role of a passive sensor (PCE) of sensor 1. From this action on the sensor 22 an electrical voltage is generated that forms an electrical signal transmitted through the conductor 23 and the communication line 14 to the second input of the differential amplifier 2. This signal in Fig.6 about it is indicated as “Signal from PCHE”. As follows from Fig.6, the signals from the AEC and the EEC have the same shape, but the signal from the EEC is many times lower in level than the signal from the AEC, i.e. the level of influence of the electromagnetic field of the diagnosed object on the passive sensitive element 22 is many times lower than on the active sensitive element 18. Such a big difference in the effect of the electromagnetic field on the sensitive elements 18 and 22 is due to the shielding effect provided by the grounded shielding layer 9, reflecting the electromagnetic emanating from the element being tested radiation from the passive sensing element 22, as a result of which the voltage in the active sensing element e 18 is significantly greater in magnitude than the voltage in the passive sensing element 22.

В то же время внешние электромагнитные поля от различных источников помех (например, от электрических цепей различных машин и установок, окружающих диагностируемый объект, а также от стационарных электрических сетей переменного напряжения), воздействуют на чувствительные элементы 18 и 22 датчика 1 с одинаковой напряженностью и, соответственно, наводят в этих элементах синфазное электрическое напряжение практически одинаковое по форме и уровню. В качестве примера на фиг.6 показаны синфазные помехи П₁ и П₂, действующие на чувствительные элементы 18 и 22 со стороны двух внешних источников электромагнитных полей.At the same time, external electromagnetic fields from various sources of interference (for example, from electrical circuits of various machines and installations surrounding the diagnosed object, as well as from stationary electric networks of alternating voltage) act on the sensitive elements 18 and 22 of sensor 1 with the same intensity and, accordingly, in-phase electrical voltage in these elements is practically the same in shape and level. As an example, figure 6 shows the common-mode interference P ₁ and P ₂ acting on the sensitive elements 18 and 22 from the side of two external sources of electromagnetic fields.

В дифференциальном усилителе 2 синфазные напряжения, вызываемые электромагнитными полями помех и имеющие равную форму и величину, взаимно вычитаются и поэтому не влияют на выходной сигнал усилителя 2, как это видно из сопоставления представленных на фиг.6 сигналов на входе (кривые I и II) и выходе (кривая III). За счет этого устраняется влияние помех на выходной сигнал усилителя 2. Вместе с тем разность напряжений, создаваемая в чувствительных элементах 18 и 22 электромагнитным полем проверяемого элемента диагностируемой электрической цепи и передаваемая с выхода линий 8 и 14 на два входа дифференциального усилителя 2, в последнем усиливается до величины, достаточной для нормального функционирования устройства 4, выполняющего обработку и отображение информации.In differential amplifier 2, common-mode voltages caused by electromagnetic fields of interference and having equal shape and magnitude are mutually subtracted and therefore do not affect the output signal of amplifier 2, as can be seen from a comparison of the input signals shown in Fig. 6 (curves I and II) and output (curve III). This eliminates the influence of interference on the output signal of amplifier 2. At the same time, the voltage difference created in the sensing elements 18 and 22 by the electromagnetic field of the tested element of the diagnosed electric circuit and transmitted from the output of lines 8 and 14 to the two inputs of differential amplifier 2 is amplified in the latter to a value sufficient for the normal functioning of the device 4 that processes and displays information.

Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 2 формируется сигнал, повторяющий форму изменения напряженности электромагнитного поля проверяемого на кондиционность элемента диагностируемой электрической цепи, что позволяет оценивать техническое состояние проверяемого элемента. В качестве примера на фиг.6 показан результирующий электрический сигнал на выходе дифференциального усилителя 2 (кривая III), служащий сигналом, характеризующим техническое состояние проверяемого объекта. По отклонениям формы данного сигнала от эталонного сигнала такого же исправного объекта выявляются сбои в работе и конкретные неисправности проверяемого объекта.Thus, at the output of the differential amplifier 2, a signal is generated that repeats the form of a change in the electromagnetic field strength being checked for condition of the element of the diagnosed electric circuit, which allows us to evaluate the technical condition of the element being tested. As an example, figure 6 shows the resulting electrical signal at the output of the differential amplifier 2 (curve III), which serves as a signal characterizing the technical condition of the tested object. Deviations in the shape of the given signal from the reference signal of the same serviceable object show malfunctions and specific malfunctions of the object being checked.

При этом сигналы, формируемые на выходе датчика 1 вследствие воздействия на его чувствительные элементы 18 и 22 электромагнитных полей помех, в дифференциальном усилителе 2 подавляются и не отражаются на результатах диагностирования электрических цепей, благодаря чему увеличивается разрешающая способность предлагаемого устройства, что выражается в обеспечении возможности обнаружения с его помощью неисправностей в диагностируемых объектах, имеющих низкую напряженность электромагнитного поля.In this case, the signals generated at the output of the sensor 1 due to exposure to its sensitive elements 18 and 22 of electromagnetic interference fields in the differential amplifier 2 are suppressed and do not affect the results of the diagnosis of electrical circuits, thereby increasing the resolution of the proposed device, which is reflected in the possibility of detection with its help, faults in diagnosed objects having a low electromagnetic field strength.

С выхода дифференциального усилителя 2 сигналы поступают на вход преобразователя 3, в котором сигналы преобразуются в форму цифрового информационного сигнала, удобную для работы устройства 4, после чего с двойного выхода преобразователя 3 поступают на два входа устройства 4.From the output of the differential amplifier 2, the signals are fed to the input of the converter 3, in which the signals are converted into a digital information signal, convenient for the device 4, and then from the double output of the converter 3 are fed to the two inputs of the device 4.

С помощью устройства 4 сигналы проходят требуемую обработку и отображаются в визуальной или иной форме, необходимой и достаточной для определения технического состояния диагностируемого объекта. При необходимости, сигналы с помощью устройства 4 сравниваются с хранящимися в нем эталонными сигналами, характеризующими исправные электрические цепи диагностируемых объектов, и по степени отклонения графиков, воспроизводимых в устройстве 4 в процессе диагностирования, от эталонных графиков оценивается техническое состояние диагностируемого объекта. Кроме того, при необходимости сигналы с помощью устройства 4 записываются, хранятся для последующего использования и распечатываются на бумажный носитель. Вместе с тем при необходимости с помощью устройства 4 осуществляется управление по заданной программе формой и уровнем получаемых в процессе диагностики информационных сигналов, а также отправка с выхода устройства 4 информации о техническом состоянии проверяемых электрических цепей к удаленным регистрирующим техническим средствам диагностики, контроля, управления, сигнализации и другого назначения.Using device 4, the signals undergo the required processing and are displayed in a visual or other form necessary and sufficient to determine the technical condition of the diagnosed object. If necessary, the signals using the device 4 are compared with the reference signals stored in it, which characterize the functioning electrical circuits of the diagnosed objects, and the technical state of the diagnosed object is evaluated by the degree of deviation of the graphs reproduced in the device 4 during the diagnosis from the reference graphs. In addition, if necessary, signals using the device 4 are recorded, stored for later use and printed on paper. However, if necessary, with the help of device 4, the form and level of information signals received during the diagnostics are controlled according to a specified program, as well as information is sent from the output of device 4 about the technical condition of the checked electrical circuits to remote recording technical means of diagnostics, control, control, signaling and other purposes.

В случае необходимости, например, для обеспечения более удобного визуального анализа получаемой в устройстве 4 графической информации о техническом состоянии диагностируемого объекта, с помощью предлагаемого устройства можно легко и быстро изменять полярность графика. Для этого оператору достаточно повернуть дифференциальный датчик 1 в руке таким образом, чтобы вблизи диагностируемого элемента электрической цепи оказался другой чувствительный элемент датчика. Например, если вначале вблизи проверяемого элемента цепи был чувствительный элемент 18, то для смены полярности графика, получаемого в устройстве 4, достаточно отвернуть чувствительный элемент 18 от проверяемого элемента цепи и повернуть к нему чувствительный элемент 22. При этом чувствительный элемент 18 из активного превращается в пассивный, а чувствительный элемент 22 - из пассивного в активный.If necessary, for example, to provide a more convenient visual analysis of the graphic information received in the device 4 about the technical condition of the diagnosed object, using the proposed device you can easily and quickly change the polarity of the graph. For this, it is enough for the operator to turn the differential sensor 1 in his hand so that there is another sensitive element of the sensor near the diagnosed electric circuit element. For example, if at the beginning there was a sensing element 18 near the checked circuit element, then to change the polarity of the graph obtained in the device 4, it is enough to unscrew the sensing element 18 from the checked circuit element and turn the sensing element 22 to it. In this case, the sensing element 18 turns from active to passive, and the sensitive element 22 - from passive to active.

Выполнение в предлагаемом устройстве для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока датчика напряжения в виде дифференциального емкостного датчика с двумя чувствительными элементами, разделенными заземленным экранирующим слоем, и подключенными к дифференциальному усилителю напряжения, позволяет защитить указанное устройство от вредного воздействия внешних электромагнитных полей-помех и за счет этого исключить влияние последних на форму и уровень сигналов, формируемых на выходе указанного усилителя. Благодаря этому значительно повышается чувствительность устройства к изменениям напряженности электромагнитных полей диагностируемых электрических цепей. Это, в свою очередь, повышает достоверность оценки технического состояния указанных цепей и обеспечивает возможность использования предлагаемого устройства для диагностирования и контроля элементов электрических цепей, имеющих низкую напряженность электромагнитного поля, например, таких компонентов электрооборудования ДВС, как первичная цепь системы зажигания, индивидуальные катушки зажигания, низковольтные цепи управления топливными форсунками и другими исполнительными механизмами систем ДВС. За счет этого расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства для диагностики и контроля электрических цепей переменного тока.The implementation in the proposed device for the diagnosis and control of electrical circuits of alternating current voltage sensor in the form of a differential capacitive sensor with two sensing elements separated by a grounded shielding layer and connected to a differential voltage amplifier, allows you to protect the specified device from the harmful effects of external electromagnetic fields of interference and due to this, to exclude the influence of the latter on the shape and level of signals generated at the output of the specified amplifier. Due to this, the sensitivity of the device to changes in the intensity of electromagnetic fields of diagnosed electrical circuits is significantly increased. This, in turn, increases the reliability of assessing the technical condition of these circuits and makes it possible to use the proposed device for diagnosing and monitoring elements of electric circuits having a low electromagnetic field strength, for example, such components of ICE electrical equipment as the primary circuit of the ignition system, individual ignition coils, low-voltage control circuits for fuel injectors and other actuators of ICE systems. Due to this, the functionality of the proposed device for the diagnosis and control of AC electrical circuits is expanded.

При этом повышается оперативность и снижается трудоемкость процесса диагностирования объектов, поскольку исключается необходимость частого поочередного подключения ко входу устройства обработки и отображения информации различных устройств, обеспечивающих возможность диагностирования элементов электрических цепей при низких уровнях напряженности их электромагнитных полей. К указанным устройствам относятся индуктивные датчики и контактные щупы, с помощью которых производится диагностирование, в частности, элементов электрических цепей ДВС, генерирующих электромагнитные поля низкой напряженности. При этом использование предлагаемого устройства с дифференциальным емкостным датчиком вместо известных диагностических устройств с индуктивными датчиками, например, при контроле индивидуальных катушек зажигания ДВС, позволяет повысить достоверность результатов диагностирования. Это обусловлено тем, что индуктивные датчики формируют на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный скорости изменения напряженности магнитного поля, по графику которого гораздо сложнее поставить правильный диагноз о состоянии индивидуальной катушки зажигания, чем при использовании представленного в настоящем описании дифференциального емкостного датчика, напряжение на выходе которого более точно повторяет изменение напряжения в электрической цепи контролируемого элемента.This increases the efficiency and reduces the complexity of the process of diagnosing objects, since it eliminates the need for frequent alternate connection to the input of the processing device and displaying information of various devices, which make it possible to diagnose elements of electrical circuits at low levels of their electromagnetic fields. These devices include inductive sensors and contact probes, with the help of which the diagnosis is made, in particular, of the elements of the internal combustion engine electric circuits generating low-intensity electromagnetic fields. Moreover, the use of the proposed device with a differential capacitive sensor instead of the known diagnostic devices with inductive sensors, for example, when monitoring individual ignition coils of the internal combustion engine, improves the reliability of the diagnostic results. This is due to the fact that inductive sensors generate an electric signal at their output proportional to the rate of change of the magnetic field strength, according to the graph of which it is much more difficult to make a correct diagnosis about the state of an individual ignition coil than when using the differential capacitive sensor presented in the present description, the output voltage of which more accurately repeats the change in voltage in the electrical circuit of the controlled element.

Вместе с тем при использовании предлагаемого устройства трудоемкость процесса диагностирования объектов снижается, а оперативность повышается также в связи с тем, что исключается необходимость применения каких-либо аппаратных или программных средств в тех случаях, когда для более удобного визуального анализа получаемой в устройстве 4 графической информации о техническом состоянии диагностируемого объекта необходимо менять полярность графика. В предлагаемом устройстве, как было показано выше, для смены полярности указанного графика оператору достаточно повернуть дифференциальный датчик 1 в руке и поменять при этом местами чувствительные элементы 18 и 22 датчика 1 с трансформацией активного чувствительного элемента в пассивный и наоборот - пассивного чувствительного элемента в активный.However, when using the proposed device, the complexity of the process of diagnosing objects is reduced, and the efficiency is also increased due to the fact that it eliminates the need to use any hardware or software in cases where for more convenient visual analysis of the graphic information received in the device 4 the technical condition of the diagnosed object must change the polarity of the graph. In the proposed device, as shown above, to change the polarity of the indicated graph, it is enough for the operator to turn the differential sensor 1 in his hand and swap the sensing elements 18 and 22 of the sensor 1 with the transformation of the active sensitive element to passive and vice versa - passive sensitive element to active.

Предлагаемое устройство отличается простотой его использования, что снижает требования к квалификации оператора.The proposed device is easy to use, which reduces the requirements for operator qualifications.

Практическое применение изобретения наиболее перспективно при диагностике и контроле электрических систем автотранспортных средств и ДВС. При этом использование предлагаемого устройства обеспечивает возможность получения достоверной информации о параметрах технического состояния электрооборудования автомобилей и ДВС, в частности систем зажигания, топливоподачи, электроснабжения, контроля и управления.The practical application of the invention is most promising in the diagnosis and control of electrical systems of motor vehicles and internal combustion engines. Moreover, the use of the proposed device provides the opportunity to obtain reliable information about the parameters of the technical condition of the electrical equipment of cars and internal combustion engines, in particular ignition systems, fuel supply, power supply, control and management.

Claims

1. A device for the diagnosis and control of electrical AC circuits, comprising a non-contact capacitive sensor, a signal amplifier of the specified sensor and an information processing and display device, the input of which is connected to the output of the specified amplifier, while the capacitive sensor is made in the form of a multilayer plate containing a conductive working layer connected to the input of the specified amplifier, a conductive shielding layer provided with grounding, and a dielectric layer separating the first two layers and attached to the latter, characterized in that in the multilayer plate there is a second dielectric layer attached to the outer side of the shielding layer, and a second conductive working layer attached to the outer side of the second dielectric layer, and a differential voltage amplifier with two inputs is used as a signal amplifier to one of which the first working layer is connected, and the second - the second working layer of the multilayer plate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the input of the information processing and display device is connected to the output of the differential voltage amplifier through a signal converter, configured to generate at its output a digital information signal characterizing the parameters of the technical state of electrical circuits controlled by a capacitive sensor diagnosed objects.

3. The device according to claim 2, characterized in that a protective dielectric layer is attached to the outside of each working layer of the multilayer plate.

4. The device according to claim 3, characterized in that the multilayer plate is oblong and preferably rectangular in plan.

5. The device according to claim 4, characterized in that in each working layer of the multilayer plate there are two separating through-cuts with the formation of a sensitive element of the said sensor located in the end part of the working layer, a current conductor in the form of a narrow strip of the working layer connected at one end to the specified sensitive element and passing in the middle and along the working layer, and two additional shielding layers located on the sides of the specified current conductor and provided with grounding, while in each work to the input differential voltage amplifier cm layer of the multilayer plate is connected to only the free end of said current conductor.

6. The device according to claim 5, characterized in that each sensor element of the sensor has a rectangular, round, or oval shape in plan, while the sensor elements of the sensor are preferably of the same shape and the same dimensions in plan and are located opposite each other in the multilayer plate.

7. The device according to claim 6, characterized in that the working layers of the multilayer plate are made of metal, preferably copper, foil.

8. The device according to claim 7, characterized in that the multilayer plate is made of two foil laminated fiberglass plates, while the foil layers of these plates serve as working layers and a shielding layer of the multilayer plate, and the layers of fiberglass are dielectric layers of the latter.

9. The device according to claim 8, characterized in that in the multilayer plate, each dielectric layer adjacent to the shielding layer and the sensor element placed thereon, a current conductor and two additional shielding layers are made in the form of a printed circuit board.

10. The device according to claim 9, characterized in that the differential voltage amplifier and signal converter are made in the form of integrated circuits in one of these printed circuit boards and are located in the end part of the multilayer plate, opposite to its other end part, in which the sensitive sensor elements.

11. The device according to claim 10, characterized in that the differential voltage amplifier and signal converter are equipped with an autonomous battery-type power source mounted on one of the outer sides of the multilayer plate near the specified amplifier and converter.

12. The device according to any one of paragraphs.5-11, characterized in that the multilayer plate is configured to use the end part opposite to the other end part of the multilayer plate, in which the sensor elements are located, as the handle, the length of the multilayer plate being selected with providing the possibility of the location of its end part, used as a handle, at a safe distance from energized electrical circuits when placing the mentioned sensitive date elements ika in the vicinity of the object being diagnosed.