Способ контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов в процессе их производства. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия контроля параметров радиоэлементов. Способ заключается в том, что импульсом с выхода генератора воздействуют на все каналы измерений, два из которых определяют минимальную и максимальную границу допуска, а в третий подключают контролируемый элемент, и по достижении величины порогового уровня напряжения на информационных входах узла анализа контролируют параметр контролируемого радиоэлемента. 2 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов в процессе их производства, а также при разбраковке радиоэлементов в процессе производства радиоаппаратуры.

Современные методы измерений параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов очень многообразны. Однако, в зависимости от совокупности приемов использования принципов и средств измерений, все эти методы можно разделить на метод непосредственной оценки и методы сравнения [1].

Сравнение измеряемой величины с мерой происходит при любом измерении. Однако в приборах непосредственной оценки мера измеряемой величины в процессе измерения не используется. В этом случае измеряемая величина преобразуется в другую (промежуточную), которая сравнивается с мерой промежуточной величины, а мера измеряемой величины используется при градуировке прибора.

В большой группе средств измерений реализуется метод сравнения измеряемой величины с мерой этой величины и измерения заключаются в установлении равенства или определенного соотношения между значениями измеряемой величины и меры.

В приборах и устройствах сравнения может быть использована мера, однородная с измеряемой величиной или неоднородная. В этих случаях определение значения измеряемой величины производится на основании известной математической зависимости измеряемой величины и меры, реализуемой в средстве измерения.

Все известные методы сравнения по характеру самой операции сравнения можно разделить на методы одновременного и разновременного сравнения.

Метод одновременного сравнения характеризуется одновременным участием измеряемой величины и меры в процессе измерения и объединяет следующие известные методы сравнения: нулевой, дифференциальной и совпадения.

Использование того или иного метода в процессе измерения параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов зависит от многочисленных факторов, определяемых требованиями, предъявляемыми к измерению.

Перечисленные методы измерений стали традиционными при построении приборов для измерения и контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов.

Известен способ измерения емкости [2], основанный на заряде и разряде конденсатора. Данный способ предназначен только для измерения емкости конденсатора и предполагает использование источника тока для ее заряда и измерения времени заряда при известной величине активного сопротивления до потенциала срабатывания электронного реле. Оценка емкости конденсатора происходит по известной из курса электротехники формуле T=RCln[U:(U-U1)], где T - выдержка времени, с; R - сопротивление, МОм; C - емкость конденсатора, МкФ; ln - натуральный логарифм; U - напряжение источника, от которого заряжается конденсатор, В; U1 - напряжение срабатывания электронного реле, В.

Это способ измерения величины емкости конденсатора обладает низким быстродействием из-за незначительной крутизны кривой нарастания напряжения на конденсаторе и необходимости определения момента начала зарядки и особенное ее окончания до потенциала срабатывания электронного реле. Кроме того, использование этого способа измерения для контроля параметров емкости в процессе производства конденсаторов возможно только в случае разбраковки конденсаторов после их изготовления аналитическим методом.

Известен способ [3], основанный также на заряде и разряде емкости конденсатора, который предполагает применение прибора со скачкообразной, S-образной вольт-амперной характеристикой, содержащее петлю гистерезиса. Описанный способ обладает несколько большим быстродействием, чем [2], благодаря применению прибора с S-образной характеристикой. Однако этот способ также не позволяет производить контроль параметров конденсаторов в процессе их производства в составе автоматических линий, а контроль параметров катушек индуктивностей вообще невозможен.

Известен способ измерения RC- и LC-цепей [4], заключающийся в подаче периодического воздействия на измерительную цепь, получении на ее выходе информативного сигнала, представляющего собой композицию периодических прямоугольных и треугольных импульсов напряжения, совпадающую по форме с входным воздействием, составляющую информативного сигнала компенсируют модулируемым по амплитуде входным воздействием, фиксируют значения компенсирующего напряжения последовательно в моменты совпадения начала и конца калиброванного интервала времени, задаваемого в течение каждого полупериода входного воздействия, симметрично относительно середины полупериода с момента перехода нескомпенсированной разности через нулевой уровень и по этим значениям определяют параметры RC- и RL-цепи.

Данный способ в отличие от [2] и [3] позволяет производить измерения и контроль параметров не только конденсаторов, но и катушек индуктивностей и активных сопротивлений. Однако процесс измерения параметра происходит в несколько этапов, что снижает быстродействие его в процессе измерения и контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов. Кроме того, отсутствие функции анализа в процессе измерения параметра не позволяет применять данный способ при контроле параметров элементов в процессе их производства в составе автоматических линий.

Известен также способ поэлементного допускового контроля RкCк- или RкLк-цепей [5], взятый в качестве прототипа, основанный на методе сравнения переходных процессов, возникающих при подключении измерительных цепей, составленных из последовательно соединенных Rк- или Cк-цепи и образцового элемента к источнику постоянного напряжения, контроль одного элемента RкCк- или RкLк-цепи осуществляется путем допусковой оценки напряжения переходного процесса в определенный момент времени, а контроль другого - путем допусковой оценки выделенного интервала от начала переходного процесса величины заранее заданного опорного напряжения.

Этот способ позволяет производить контроль параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов, в процессе разбраковки радиоэлементов, однако он не обеспечивает возможности за один такт измерения определить в каких границах допуска находится контролируемый параметр радиоэлемента. Контроль параметров элементов данным способом осуществляется поэтапно, что снижает его быстродействие.

Кроме того, данный способ не позволяет производить контроль параметров в заданных эталонами границах min и max, что необходимо в процессе производства этих элементов, особенно в случае использования его в автоматических линиях.

Целью изобретения является повышение быстродействия контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, поясняющего предлагаемый способ контроля параметров конденсаторов катушек индуктивностей и резисторов. Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1, каналы измерения 2, 3, 4, первый из которых содержит последовательно соединенные электронный ключ 5 и узел подключения объекта контроля 6, к второй - последовательно соединенные электронный ключ 7 и узел подключения эталона минимум, третий - последовательно соединенные электронный ключ 9 и узел подключения эталона максимум 10 и узел анализа 11, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами каналов измерения 2, 3, 4, а вход синхронизации узла анализа 11 соединен с объединенными входами электронных ключей 5, 7, 9, и подключен к выходу генератора 1, а выходы узла анализа 11 являются информационными и могут быть использованы в качестве управляющих.

Описание работы устройства, основанного на предлагаемом способе рассмотрим применительно к контролю емкости конденсатора C.

В узлах подключения эталонов 8 и 10 устанавливают эталонные конденсаторы, определяющие нижнюю и верхнюю границу допуска, а в узел подключения объекта контроля 6 устанавливают конденсатор, емкость которого необходимо проконтролировать относительно заданных эталонами границ. Импульс с выхода генератора 1 подают на объединенные входы электронных ключей 5, 7, 9 и вход синхронизации узла анализа 11, при этом, передним фронтом этого импульса обнуляются все информационные входы узла анализа 11 путем установки электронных ключей 5, 7, 9 в низкое импендансное состояние и узел анализа 11 устанавливается в состояние готовности контроля по входу синхронизации, а задним фронтом этого импульса электронные ключи устанавливаются в высокое импендансное состояние, и, по достижению величин напряжений на информационных входах узла анализа 11 значения порогового уровня напряжения, контролируют величину емкости конденсатора, полученной комбинацией сигналов на выходах узла анализа 11. Быстродействие контроля параметра емкости конденсатора обеспечивается одновременным сравнением нарастающего напряжения на всех информационных входах узла анализа 11 с пороговым уровнем напряжений логических элементов, входы которых являются информационными входами узла анализа 11.

Практически весь процесс контроля длится на уровне скорости прохождения фронта импульса через каналы измерения 2, 3, 4. В том канале, где емкость конденсатора будет больше, в нем будет больше и задержка прохождению фронта импульса. В канале с большей емкостью фронт импульса больше интегрируется, затягивается по времени. При достижении амплитуды фронта этого импульса порогового уровня, результат фиксируется в узле анализа 11 и сразу же выдается на его выходы в виде комбинации сигналов, которые могут управлять технологическим процессом изготовления конденсаторов.

В той же самой схемотехнической реализации можно осуществлять контроль параметров катушек индуктивностей и резисторов.

Следует отметить, что предлагаемый способ контроля параметров, конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов позволяет создавать приборы с широким диапазоном контролируемых величин, а их схемотехническое построение может быть полностью реализовано на логических элементах цифровых интегральных схем.

Предлагаемый способ контроля может быть применим и к конкретному измерению величин емкостей конденсаторов, индуктивностей катушек индуктивности и сопротивлений резисторов. Для того, чтобы можно было проводить измерение величин параметров элементов, необходимо в узел 6 установить измеряемый элемент, а в какой-либо узел эталонов необходимо подключить магазин с набором такого же рода элементов. Тогда путем подбора эталонного элемента в установленном магазине добиваются на каждый импульс с выхода генератора 1 одновременного появления двух единичных сигналов, это и будет свидетельствовать о равенстве измеряемой величины эталонной.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие способ контроля и измерения параметров емкости, где а - импульсы с выхода генератора 1; б - сигналы с выхода узла подключения объекта контроля 6, поступающие на первый информационный вход узла анализа 11; в - сигналы с выхода узла подключения эталона минимум, поступающие на второй информационный вход узла анализа 11; г - сигналы с выхода узла подключения эталона максимум, поступающие на третий информационный вход узла анализа 11; д, е, ж - сигналы с выхода узла анализа 11, определяющие результат контроля или измерения.

Uпор.1=Uпор.2=Uпор.3 На временной диаграмме (фиг. 2) представлены пять возможных вариантов результатов контроля.

Результат контроля по первому импульсу временной диаграммы (фиг. 2) показывает, что X < Эт.min; по второму - Эт.min < X < Эт.max; по третьему - X > Эт. max; по четвертому - X = Эт.min; по пятому - X = Эт.max, где X - контролируемый параметр элемента, установленного в узел контроля 6; Эт.min - минимально допустимый параметр для контролируемого элемента, задаваемый в узле подключения эталона минимум 8; Эт.max - максимально допустимая величина для контролируемого элемента, устанавливаемого в узле подключения эталона максимум, 10.

Технико-экономический эффект от предложения заключается в повышении производительности труда в процессе производства C, L, R, а также от использования его на участках входного контроля радиоэлементов при производстве радиоаппаратуры, в состав которой входят элементы C, L, R.

Формула изобретения

Способ контроля параметров конденсаторов, катушек индуктивностей и резисторов, основанный на методе сравнения переходных процессов в каналах измерений, отличающийся тем, что первый канал измерения содержит последовательно соединенные электронный ключ и узел подключения объекта контроля, второй канал измерения содержит последовательно соединенные электронный ключ и узел подключения эталона минимум, третий канал измерения содержит последовательно соединенные электронный ключ и узел подключения эталона максимум, импульс с выхода генератора подают на вход синхронизации узла анализа и на объединенные входы электронных ключей всех каналов измерений, причем передним фронтом этого же импульса электронные ключи устанавливают в низкое импедансное состояние и обнуляют все информационные входы узла анализа, а вход синхронизации узла анализа устанавливают в состояние готовности контроля параметров элементов, задним фронтом этого же импульса электронные ключи устанавливают в высокое импедансное состояние, и, по достижении величин напряжений на информационных входах узла анализа значения порогового уровня напряжения, контролируют параметр элемента, установленного в узел подключения объекта контроля, используя комбинацию сигналов, полученную на выходах узла анализа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2