Материал: Методические указания к лабораторным работам по автоматизированным системам диагностики, контроля и испытаний приборов для студентов. Костюков А.С., Башкиров А.В

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИСПЫТАНИЯ

И КОНТРОЛЯ РЭА

Постоянное увеличение функциональной сложности и интеграции, повышение надежности элементной базы, широкое внедрение цифровых методов обработки и передачи информации и микропроцессорных устройств привели к тому, что изменились как объект испытаний РЭА, так и контрольноиспытательная аппаратура.

Одновременно повысились требования к РЭА по стойкости к воздействию внешних факторов, надежности, долговечности, что вызвало значительное увеличение объема испытаний, привело к увеличению трудоемкости испытаний и контроля и парка испытательной техники.

Кроме того, изменилось соотношение между деятельностью контрольноизмерительных и испытательных операций. Если раньше они соотносились как 1:5, то теперь время измерений в несколько раз превосходит время испытаний, особенно для устройств персональных электронных средств с элементами повышенной степени интеграции.

В настоящее время трудоемкость деятельностью контрольноиспытательных операций составляет 40-50 % общей трудоемкости изготовления средств ПЭ. Только на долю приемосдаточных периодических испытаний и испытаний на долговечность приходится около 10 % трудоемкости изготовления изделия. Опыт показывает, что объем испытаний за 5 лет возрастет в среднем в 2-2,5 раза.

Поэтому автоматизация контрольно-испытательных операций является одним из ведущих направлений в повышении качества и надежности средств РЭА [2].

До настоящего времени предприятия оснащались общетиповым испытательным оборудованием, которое позволяло имитировать практически все виды единичных внешних воздействующих факторов, например, положительную и отрицательную температуры, повышенную влажность, соляной туман, солнечную радиацию, вибрацию, удар и т.д. Высокая трудоемкость контрольноиспытательных операций частично объясняется тем, что проведение испытаний на таком оборудовании требует значительных затрат на подготовительнозаключительные операции; изготовление приспособлений для крепления изделий, монтажа изделий на приспособления и их установку на испытательном оборудовании, разработку, сборку и подключение контрольно-измерительных приборов, источников питания.

Соотношение времени на подготовительно-заключительные операции и времени собственно испытаний определяет реальную производительность оборудования - так называемый коэффициент эффективности испытаний:

3

где tИ - «чистое» время испытаний без учета времени выхода на рабочий режим;

tПЗ - время на подготовительно-заключительные операции.

Для 70 % видов периодических испытаний Кэф лежит в пределах 0,125 - 0,88 (виброустойчивость, теплоустойчивость, линейные ускорения, холодоустойчивость, ударопрочность).

Создание нового поколения универсального оборудования, позволяющего на одной установке проводить испытания различных видов и в любой последовательности, обеспечивает повышение производительности, информативности и уровня автоматизации испытаний. Информативность увеличивается за счет увеличения количества данных, получаемых в единицу времени, и измерения параметров изделий при комбинированном воздействии внешних факторов. Алгоритм управления такими установками достаточно сложен, что также диктует необходимость автоматизации управления ходом испытаний.

Проблема автоматизации испытаний в своем развитии прошла несколько стадий. Все операции технологического процесса испытаний можно сгруппировать.

Кпервой группе отнесем операции, связанные с измерением параметров испытательного режима и управления режимом испытаний.

Вторая группа операций - это измерение параметров испытываемого изделия.

Третья группа связана со сбором и обработкой результатов измерений параметров испытываемого изделия.

Кчетвертой группе относится оставшаяся часть вспомогательных операций, операций по аттестации оборудования поддержанию высокой достоверности результатов испытаний.

На первой стадии автоматизации испытаний были решены задачи автоматического управления специализированными испытательными установками: камерами сухого и влажного тепла, холода, виброустановками, барокамерами. Это обеспечило поддержание параметров испытательного режима в определенных пределах, указываемых в программе испытаний и технических условиях (ТУ) на изделие.

При этом показания приборов, характеризующих режим испытаний, выводились на небольшой пульт управления испытательной установкой. При отклонении параметров сверх установленных пределов подавался световой или звуковой сигнал. Таким образом автоматизировалась первая группа операций.

Система автоматизированного управления с кибернетической точки зрения представляет собой непрерывную замкнутую систему (с отрицательной обратной связью) автоматической стабилизации или программного управления (рис. 1).

Примером системы, служащей для поддержания постоянных значений регулируемых величин, может быть система стабилизации температуры ТВК-1

сиспользованием в качестве датчиков контактных ртутных термометров.

4

В системах программного управления задающее воздействие изменяется по определенным законам, представленным в виде функций времени. Примером такой системы может служить автоматическая система пуска, подготовки к работе и включения вакуумной испытательной установки.

Испытания РЭА в замкнутой системе автоматического управления

ТК

ТК

Рис. 1. Система автоматизированного управления испытания:

Тк - параметр камеры (тепло, влажность); Тз - заданные значения параметра камеры; Тк - оценка параметра канала

В задачи системы входят: включение и отключение отдельных наносов по мере получения определенных давлений, открывание и закрывание вентилей и клапанов, переключение пределов измерения вакуумметров, блокировка чувствительных к изменению давления элементов во время аварийных ситуаций или неверных и нежелательных действий операторов. Включение и выключение таких установок требует определенной последовательности действий, зависящей от скорости остывания нагретых или нагрева охлажденных элементов. Например, подача охладителя не прекращаются до тех пор пока не остынет масло в насосе, а криоагент нельзя удалить из охлаждаемой криогенной ловушки до закрытия крана, соединяющего ее с пространством глубокого вакуума, во избежание гидравлических ударов в системе трубопроводов.

На второй стадии развития с помощью автоматизации проводим обработку результатов испытаний (третья группа операций). Для этой цели использовались цифровые вычислительные машины.

На третьей стадии автоматизации подвергались операции измерения электрических параметров испытываемой микроэлектронной аппаратуры. Это было обусловлено возрастанием числа задаваемых и измеряемых параметров, особенно для цифровых узлов и устройств. Появились установки полуавтоматического тестового контроля, функционирующие по жесткому алгоритму. Таким образом была решена задача автоматизации второй группы операций технологического процесса испытаний.

Появление микро-ЭВМ, развитие микропроцессорной техники открывают широкие возможности автоматизации всех групп операций техпроцесса испы-

5