[1]Изобретение относится к области технологического оборудования для контроля бортовых кабельных сетей (БКС) и кабельно-жгутовой продукции (КЖП) изделий ракетно-космической техники (РКТ) и может быть использовано для контроля параметров кабельных сетей линейной топологии и произвольной длины.
[2]В настоящее время к контрольно-измерительному оборудованию для сборочных производств кабельно-жгутовой продукции предъявляются следующие основные требования:
[3]- универсальность, которая заключается в возможности определения на одном стенде всех основных диагностируемых параметров кабельных сетей объекта;
[4]- повышенная точность измерения диагностируемых параметров;
[5]- повышенная производительность, то есть возможность оперативного диагностирования одновременно множества кабельных сетей;
[6]- автоматическое задание параметров диагностики и обработка результатов диагностики.
[7]Из патентной литературы известен довольно широкий спектр оборудования для контроля КЖП, а именно: для контроля сопротивления изоляции (RU №2170440 от 07.04.2007, G01R 31/08; RU №2200329 от 10.03.2003, G01R 27/16); контроля целостности электрических цепей (RU №2263324 от 09.06.2003, G01R 31/02; RU №2279101 от 30.01.2004, G01R 31/02); контроля разобщенности цепей (RU №2071607 от 19.04.1993. G01R 31/00); контроля сопротивления цепей (RU №2110075 от 13.03.1995, G01R 31/08; RU №2263925 от 08.11.2001, G01R 31/02).
[8]В результате анализа данных технических решений необходимо отметить, что они направлены на выполнение частных задач контроля КЖП и не в состоянии осуществлять комплексную проверку кабельных цепей.
[9]Известны стенды типа АСК МКИ (АО «Ижевский мотозавод «Аксион-Холдинг»), предназначенные в основном для определения электропараметров печатных плат и релейно-коммутационных изделий. Данные стенды имеют значительные габаритно-весовые характеристики и низкую точность измерения.
[10]Известны установки контроля электрического монтажа серии «ЛИАНА» (ОАО «НПО «Радиан»). Данные установки являются многофункциональными, однако для контроля БКС требуют дополнительной адаптации - программной и аппаратной.
[11]Кроме указанных выше, известному стендовому оборудованию присущ общий существенный недостаток, а именно невозможность прецизионного и производительного измерения параметров контролируемых цепей с работой в пределах параметров:
[12]- сопротивление цепи 0,001-100 Ом;
[13]- допустимый ток пробоя - 0,1 А.
[14]Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному решению является стенд для проверки БКС СПК-07, эксплуатируемый в кабельном производстве с 1987 г. (черт. 922.65.170.00.00.000 ТО) - наиболее близкий аналог.
[15]Стенд может функционировать в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах и обеспечивает контроль правильности электрического монтажа цепей, электрическую прочность изоляции, соответствие значения электрического сопротивления изоляции метрологической норме. Кроме того, стенд обеспечивает обнаружение: обрыва цепи; замыкания между цепями; замыкания цепей на корпус; нарушений электрической прочности изоляции и понижение ее сопротивления; неправильного подключения сетей при их монтаже. Проверка и контроль цепей осуществляется по заданной программе.
[16]Стенд содержит модуль управления, блок ввода заданной программы испытаний, связанный с модулем управления и блоком оперативной памяти, коммутаторы, связанные с модулем управления и блоком оперативной памяти и имеющие возможность соединения с контролируемыми БКС, а также модуль вывода информации, включающий блок индикации и цифровое печатающее устройство и связанный с модулем управления и коммутаторами.
[17]Однако данный стенд бракует цепи, сопротивление которых превышает 10 Ом, и не может быть доработан до величины отбраковки, задаваемой новыми техническими требованиями, указанными выше. К недостаткам наиболее близкого аналога относятся также низкие функциональные возможности, качество результатов контроля БКС, высокая трудоемкость и длительность цикла контроля.
[18]Задачей настоящего изобретения является разработка комплекса контроля БКС, обеспечивающего оперативную и достоверную проверку качества БКС.
[19]Поставленная задача обеспечивается тем, что в комплексе контроля бортовых кабельных сетей, содержащем модуль управления, стыковочный модуль, модуль ввода заданных программ контроля, блок питания, новым является то, что модуль управления содержит вычислительный блок, связанный с модулем ввода, а также цифровой измеритель, тестер и приборный коммутатор-распределитель, связанные с вычислительным блоком, причем приборный коммутатор-распределитель имеет возможность связи с тестером и/или с цифровым измерителем, стыковочный модуль оснащен адресными коммутаторами, имеющими возможность соединения через кабельные адаптеры с контролируемыми кабелями и через реле посредством шин - с приборным коммутатором-распределителем по всем требуемым параметрам.
[20]Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлена функциональная схема комплекса.
[21]Комплекс контроля БКС включает модуль управления 1, содержащий цифровой мультисистемный вычислительный блок 2, связанный управляющей шиной (например, шиной EEEI-488 (GPIB) с цифровым управляемым источником питания адресного и приборного коммутаторов 3, высоковольтным тестером 4, приборным коммутатором-распределителем 5 и с цифровым измерителем 6.
[22]Приборный коммутатор-распределитель 5 связан со стыковочным модулем 7, который содержит n-блоков 8 адресного коммутатора (каждый на 100 адресов). Входы 9 данных блоков образуют адресное поле стыковочного модуля (до 2000 входов подключения). Соединение каждого такого входа 9 с испытуемым кабелем осуществляется через кабельные адаптеры 10 блока кабельных адаптеров. Испытуемые кабели показаны позицией 11.
[23]Комплекс функционирует в автоматическом режиме. Управление работой комплекса осуществляется оператором с модуля ввода 12, связанного с вычислительным блоком 2.
[24]Каждый адресный коммутатор 8 связан со своими контактными реле К1, К2, К3.
[25]Приборный коммутатор 5 содержит контактные реле P1, P2, P3, P4, P5.
[26]Контакты реле К1 и К2 в замкнутом состоянии обеспечивают подключение модулей 8 к общей измерительной шине (на графических материалах показана как «Общая»).
[27]Контакты реле P1, P2, P3, P4, P5 в замкнутом состоянии обеспечивают соединение находящихся в работе коммутаторов 8 с тестером 4 и измерителем 5. Соединение осуществляется через шины «+Р», «+1», «-Р», «-1».
[28]Адресный и приборный коммутаторы включены в систему через гальванически развязанный интерфейс цифрового ввода-вывода.
[29]Контроль БКС с использованием данного комплекса может быть осуществлен по следующим параметрам:
[30]- наличие (отсутствие) контролируемой цепи;
[31]- отсутствие (наличие) замыкания контролируемой цепи на другие цепи;
[32]- отсутствие (наличие) замыкания контролируемой цепи на корпус;
[33]- сопротивление изоляции контролируемой цепи выше (ниже) нормы;
[34]- отсутствие (наличие) пробоя в контролируемой цепи;
[35]- правильность коммутации между цепями (правильность подключения при электромонтаже на соединителях).
[36]Комплексом могут быть проведены следующие виды испытаний кабельных изделий:
[37]- контроль обтекания цепей (контроль наличия цепей и измерение их характеристик);
[38]- контроль разобщенности цепей (контроль наличия замыканий цепей на другие цепи и на корпус соединителей);
[39]- измерение сопротивления изоляции по постоянному току;
[40]- измерение диэлектрической прочности изоляции по переменному или постоянному току;
[41]- калибровка технологических цепей адресного и приборного коммутаторов (технологический режим).
[42]Испытания могут быть проведены как в отношении всех указанных выше параметров, так и в отдельности для каждого из них.
[43]Работа комплекса при контроле кабеля осуществляется следующим образом.
[44]1. С модуля 12 оператором в соответствии с инструкциями вводятся:
[45]- электрическая схема кабеля с описанием номинальных значений параметров контролируемых цепей;
[46]- схема стыковки разъемов кабеля к соединителям стыковочного модуля с указанием типов кабелей-адаптеров;
[47]- виды и профили испытаний для настройки контрольно-измерительных приборов.
[48]2. Подстыковываются контролируемые кабели 11 к соединителям стыковочного модуля через адаптеры 9 в соответствии с введенной оператором электрической схемой.
[49]3. С модуля 12 выполняется запуск программы проведения испытаний.
[50]Программа управления процессом испытаний кабелей реализует временную циклограмму выдачи команд в каждом из видов испытаний, что приводит контактные группы реле адресного (К) и приборного (P) коммутаторов в состояния, соответствующие назначенным видам и профилям испытаний.
[51]Ниже описывается логика и последовательность работы агрегатов комплекса при проверке кабелей по каждому из видов испытаний.
[52]1. Исходное состояние (приведено на графических материалах):
[53]- Адресный коммутатор:
[54]a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение всех доступных модулей к общей измерительной шине.
[55]b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных модулей к общей измерительной шине.
[56]- Приборный коммутатор:
[57]a. Контакты реле групп P1, P2 и P3 разомкнуты (измерительные приборы отключены, объединенная шина измерения «-» отключена от обшей шины.
[58]b. Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
[59]c. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной «-».
[60]2. Контроль обтекания цепей (контроль наличия цепей и измерение их характеристик).
[61]- Адресный коммутатор:
[62]a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение адресов всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине.
[63]b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков 8 к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шинам «+» или «-», в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний участка контрольной цепи.
[64]c. При двухпроводном измерении (см. ниже) модули коммутаторов групп К1 и К2 работают независимо друг от друга. Количество независимых точек подключения контрольного кабеля - до 2000 тысяч. При четырехпроводном способе измерений модули коммутаторов группы К2 синхронизируются с модулями коммутаторов группы К1 (синхронно коммутируются одноименные адреса). Количество независимых точек подключения контрольного кабеля - до 1000 тысяч. Организация четырехпроводного способа измерений предполагает подключение контрольного кабеля к соединителям стыковочного модуля через четырехпроводные кабели-адаптеры.
[65]- Приборный коммутатор:
[66]a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измеритель 6 подключен к измерительным шинам). Контакты реле групп P1 и P3 разомкнуты.
[67]Возможны два способа измерения параметров цепей: двухпроводный и четырехпроводный.
[68]b. Двухпроводный способ:
[69]Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
[70]c. Четырехпроводный способ:
[71]Контакты реле группы P4 разомкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса разъединены), что в сочетании с четырехпроводной схемой коммутации адресов адресного коммутатора и применением четырехпроводных кабелей-адаптеров позволяет измерять напряжение и протекающий ток непосредственно на участке контролируемой цепи, исключая все погрешности, вносимые технологическими коммутационными цепями.
[72]d. Контакты реле Р5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной «-».
[73]3. Контроль разобщенности цепей (контроль наличия замыканий цепей на другие цепи и на корпус соединителей).
[74]- Адресный коммутатор:
[75]a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение адресов всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине,
[76]b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шине «+» в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний всей контрольной цепи (все контакты контрольной цепи локализуются на объединенной шине «+»). Контроль разобщенности цепей проводится только при двухпроводном способе измерения (при объединенных токовых и потенциальных шинах измерительного прибора независимо от типов применяемых кабелей-адаптеров).
[77]c. При наличии замыкания проводится поиск замкнутых цепей путем их последовательного отключения от общей шины контактами реле группы К2 и подключения их к объединенной измерительной шине «+» с помощью контактов реле группы К3.
[78]d. Для ускорения процесса поиска замкнутых цепей методом декадного деления используются контакты реле группы К1, отключающие от общей шины 100 адресов модуля одновременно.
[79]- Приборный коммутатор:
[80]a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измерительный прибор подключен к измерительным шинам).
[81]b. Контакты реле групп P3 замкнуты (общая шина подключается к объединенной измерительной шине «-»).
[82]c. Контакты реле групп P1 разомкнуты.
[83]d. В этом режиме используется только двухпроводный способ измерения. Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
[84]4. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной (-).
[85]а. После проведения коммутации проводится измерение наличия замыкания контрольной цепи, локализованной на объединенной шине «+» с общей шиной, на которой локализованы контакты всех остальных цепей контрольного кабеля.
[86]5. Измерение сопротивления изоляции по постоянному току.
[87]- Адресный коммутатор:
[88]a. Контакты всех реле группы К1 замкнуты и обеспечивают подключение всех доступных блоков 8 к общей измерительной шине.
[89]b. Контакты всех реле группы К2 замкнуты и обеспечивают подключение всех адресов внутри доступных блоков 8 к общей измерительной шине за исключением тех, которые отключаются от общей шины и подключаются с помощью контактов реле группы К3 к шине «+» в соответствии со схемой кабеля и программой испытаний всей контрольной цепи (все контакты контрольной цепи локализуются на объединенной шине «+»).
[90]Контроль сопротивления изоляции проводится только при двухпроводной схеме коммутации (при объединенных токовых и потенциальных шинах независимо от типов применяемых кабелей-адаптеров).
[91]- Приборный коммутатор:
[92]a. Контакты реле групп Р2 разомкнуты (измеритель 6 отключен от измерительных шин).
[93]b. Контакты реле групп Р3 разомкнуты (общая шина отключается от объединенной измерительной шины «-»).
[94]c. Контакты реле групп P1 замкнуты (заземленный «-» высоковольтного тестера 4 подключается к общей шине, «+» высокого испытательного напряжения подключается к объединенной измерительной шине «+», на которой локализованы все контакты контрольной цепи.
[95]d. В этом режиме используется только двухпроводная схема коммутации измерительных шин, т.е. контакты реле группы Р4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
[96]e. Контакты реле P5 соединяют калибровочный щуп с объединенной шиной (-).
[97]f. После проведения коммутации проводится включение высокого напряжения постоянного тока по команде программы и контролируется сопротивление изоляции контрольной цепи, локализованной на объединенной измерительной шине «+» по отношению ко всем остальным цепям кабеля, локализованных на общей шине.
[98]6. Измерение диэлектрической прочности изоляции по переменному или постоянному току.
[99]- Коммутация контактов реле адресного и приборного коммутаторов аналогична режиму измерения сопротивления изоляции.
[100]- После проведения коммутации проводится включение высокого напряжения переменного тока по программе и контролируется диэлектрическая прочность контрольной цепи, локализованной на объединенной измерительной шине «+» по отношению ко всем остальным цепям кабеля, локализованным на общей шине.
[101]7. Калибровка технологических цепей адресного и приборного коммутаторов (технологический режим).
[102]Проводится с целью измерения и паспортизации сопротивления технологических цепей каждого адреса для последующего ввода поправки в случае использования двухпроводного способа измерения.
[103]- Адресный коммутатор:
[104]Контакты реле группы К1 замкнуты, а с помощью контактов реле групп К2 и К3 осуществляется последовательное подключение каждого адреса к объединенным измерительным шинам «+» и «-».
[105]- Приборный коммутатор:
[106]a. Контакты реле групп P2 замкнуты (измеритель 6 подключен к измерительным шинам). Контакты реле групп P1 и P3 разомкнуты.
[107]b. Измерение ведется двухпроводным способом:
[108]Контакты реле группы P4 замкнуты (шины токового и потенциального минуса, а также токового и потенциального плюса объединены).
[109]c. Контакты реле P5 коммутируются синхронно с контактами реле К3 адресного, но находясь в противофазе (когда контакт реле группы К3 подключает выбранный адрес к объединенной шине «+», контакт реле P5 подключает измерительный калибровочный щуп к объединенной шине «-» и наоборот, когда контакт реле группы К3 подключает выбранный адрес к объединенной шине «-», контакт реле P5 подключает измерительный калибровочный щуп к объединенной шине «+».
[110]d. Разъем калибровочного щупа последовательно подключается ко всем разъемам адресного поля стыковочного модуля.
[111]e. Приведенная выше схема калибровки позволяет для каждого адреса измерять сопротивление технологических коммутируемых цепей (оно равно измеренному прибором сопротивлению за вычетом эталонного паспортизуемого сопротивления калибровочного щупа), запоминать его в базе данных и вводить в качестве поправки при проведении измерений сопротивления цепей двухпроводным способом.
[112]После завершения цикла испытаний выбранной по программе цепи комплекс переводится в исходное состояние, программой испытаний назначается новая контрольная цепь, и цикл испытаний повторяется до полного исчерпания предусмотренных программой испытания контрольных цепей.
[113]Конструкция комплекса высокотехнологична в производственном, монтажном и эксплуатационном аспектах. Унификация и стандартизация стендового оборудования до 50%. Использование комплекса обеспечит повышение эффективности сборочных процессов за счет повышения точности измерений (10%), повышение ресурса эксплуатации оборудования (2 раза).
