Контроль исправности электрического монтажа логических устройств

Электрический монтаж (ЭМ) является важным элементом любого логического устройства. Задача контроля его исправности решается на этапе изготовления устройств, при производстве печатных плат, при монтаже релейных схем и т.д. ЭМ представляет собой совокупность монтажных клемм и монтажных линий. Монтажной клеммой (МК) называется контакт ЭМ доступный для подключения внешних цепей. Монтажная линия (МЛ) – это физический проводник имеющий сопротивление не выше нормативного и не зависящее от направления протекающего тока. Совокупность монтажных клемм, соединенных линиями в произвольном порядке, образует монтажную группу (МГ).

На рисунке 1 показан пример ЭМ, состоящий из 10 монтажных клемм, 6 монтажных линий и 4 монтажных групп.

Рисунок 1 – Пример ЭМ

В ЭМ возникают следующие неисправности:

1) Обрывы МЛ;

2) Короткое замыкание между МК;

3) Перепутывание проводов;

4) Полная или частичная изоляция МК (рисунок 2);

Рисунок 2 – Пример ЭМ (а – исправный; б – частичная изоляция; в – полная изоляция)

Любая неисправность типа «неправильный монтаж» или «изоляция монтажа» сводится к соответствующей комбинации КЗ и обрывов (рисунок 3), поэтому задача проверки монтажа сводится к обнаружению любой комбинации КЗ и обрывов.

Рисунок 3 – Пример представления неисправностей

Для построения теста проверки необходима информация о конфигурации монтажа. При отсутствии таковой, задача тестирования сильно усложняется. Знание структуры монтажа позволяет уменьшать длину проверяющих тестов. При решении практических задач, как правило, такая информация отсутствует. В монтаже возможна также избыточность, которая вводится для уменьшения влияний «обрывов». При тестировании обрыв избыточных соединений не обнаруживается.

Рассмотрим вопрос об обнаружении обрывов. Пусть имеется МГ, содержащая p МК, соединенных между собой произвольным образом. Задача обнаружения обрывов сводится к измерению проводимости между каждой парой клемм. При этом необходимо провести проверок. Минимальное число проверок требуется при реализации следующей процедуры измерений. Проверяется наличие проводимости между одной из клемм группы и другими клеммами МГ. То есть осуществляются следующие проверки: (1,2), (1,3), …, (1, p ). В этом случае требуется проверок. Использование меньшего числа проверок не обеспечивает полной проверки МГ.

Задача обнаружения КЗ в ЭМ, имеющем m изолированных МГ, может быть решена только одним способом – измерением проводимости между каждыми двумя группами. При этом потребуется проверок. Общая длина теста проверки ЭМ, состоящего из m групп, рассмотренным (тривиальным) методом составит:

где p_i – число клемм в i-той МГ.

Главный недостаток такого метода проверок – его громоздкость. Сокращение числа измерений осуществляется за счет автоматизации процесса измерений. Но более эффективной является автоматизация с наложением дополнительных соединений. В таком случае в монтажную схему вносят некоторые структурные изменения, что делает схему более контролепригодной.

Для удобства рассмотрения монтажная схема представляется в виде монтажной диаграммы (рисунок 4), на которой каждая строка – это монтажная группа. Группы располагаются в порядке убывания числа клемм.

Рисунок 4 – Монтажная диаграмма

Для обнаружения обрывов необходимо проверить проводимость между первой и остальными клеммами в каждой группе. С помощью наложения вспомогательных соединений можно производить измерения во всех группах одновременно, при этом потребуется измерений, где p_MAX – максимальное число клемм в какой-либо группе. Алгоритм проверок показан на рисунке 5.

Рисунок 5 – Алгоритм отыскания обрывов

При поиске КЗ на клеммы в одной группе устанавливают дополнительные соединения, которые обеспечивают обнаружение любых обрывов и КЗ. Все монтажные группы объединяют в две изолированные общие группы, измерение проводимости между которыми позволяет обнаружить КЗ между любыми монтажными группами, входящими в разные общие группы. Общие группы должны организовываться таким образом, что любые две монтажные группы должны в каком-либо случае входить в разные общие группы. При этом достаточно выполнить измерений. Монтажные группы нумеруют двоичными числами разрядностью . Столбец одного разряда, образованный всеми числами, соответствует варианту образования общей группы. Объединяют те монтажные группы, которым в столбце соответствует одно и то же значение разряда. Алгоритм проверки показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Алгоритм отыскания КЗ

В рассмотренном методе общее число проверок составляет .

Для ЭМ можно построить эквивалентную модель в виде комбинационной логической схемы. При этом МК рассматриваются как входы схемы, на которые поступают сигналы 1 или 0. Появление сигнала 1 на какой-либо клемме приводит к появлению 1 на всех клеммах соответствующей МГ, следовательно все монтажные группы можно представить в виде логического элемента ИЛИ. Если объединить все МГ (элементы ИЛИ) объединить с помощью логического И, то получим простейшую бесповторную двухуровневую схему (рисунок 7), которая является одной из самых легко контролируемых структур.

Рисунок 6 – Эквивалентная логическая схема

Неисправности ЭМ моделируются как неисправности логической схемы. КЗ – моделируется «объединением» логических элементов ИЛИ, а обрыв – «разбиением» логичекого ИЛИ на два. Задача теста проверить такие наборы, которые смогут обнаружить данные неисправности. Существует две разновидности таких наборов:

Набор типа А: формируется по правилу, чтобы в каждой группе первая клемма имела сигнал логической 1, а остальные клеммы этой группы – 0. Тогда при «разбиении» элемента, на выходе одного из результирующих получится сигнал 0, а следовательно на выходе – тоже 0.

Набор типа Б: формируется по правилу, чтобы в одной группе все клеммы имели сигнал логического нуля, а в остальных группах – все единицы. Тогда, при «объединении» каких-либо элементов ИЛИ, на выходе схемы будет зафиксирована 1.

Полный проверяющий тест будет включать в себя все наборы типа Б (равно числу монтажных групп m) и подмножество наборов типа А, в котором для каждой переменной каждой из групп будет реализована хотя бы одна единица (то есть максимальное число клемм в одной из групп).

Поиск по сайту: