3.4 Диагностирование рэа инженерным методом
Инженерный метод используется для диагностирования радиоэлектронной аппаратуры с произвольным соединением функциональных элементов. Исходными данными для составления алгоритма поиска неисправного функционального элемента являются функциональная модель и вероятности неисправного состояния функциональных элементов.
После построения функциональной модели определяется множество возможных состояний диагностируемой РЭА. Считается, что бытовая РЭА является высоконадежным устройством, поэтому появление в ней одновременно двух независимых отказов маловероятно. Число различных состояний диагностируемой аппаратуры с учетом независимого отказа только одного функционального элемента сводится в таблицу состояний или матрицу неисправностей. Таблица состояний разделена на строки и столбцы. Число строк равно числу функциональных элементов, а число столбцов - числу контролируемых параметров. При этом выходные параметры аппаратуры также учитываются.
Матрица неисправностей заполняется на основании логического анализа функциональной модели диагностируемой аппаратуры при условии, что все выходные параметры функциональных элементов могут быть проконтролированы. При этом предполагается, что если диагностируемая аппаратура находится в Si состоянии, то неисправен только i-й функциональный элемент. Этому событию соответствует недопустимое значение выходного параметра Zi и тогда на пересечении Si-строки и Zi-столбца записывается символ 0. Если при этом любой другой j-й функциональный элемент имеет также недопустимое значение Zj, то на пересечении Si-строки и Zj-столбца также записывается символ 0. Если значение какого-либо параметра находится в допуске, то на соответствующем пересечении записывается символ 1.
Для составления алгоритма поиска неисправности таблица состояний транспонируется, т.е. строки и столбцы меняют местами. Затем вычисляют функцию предпочтения, которую выбирают в соответствии с решаемой задачей диагностики. В качестве задачи диагностики возможна оценка работоспособности аппаратуры или поиск неисправности. Последовательность контролируемых параметров выбирается по экстремальным значениям функции предпочтения.
Первым для контроля выбирают параметр, имеющий экстремальное значение функции предпочтения. При этом матрица делится на две части и дальнейший выбор контролируемых параметров производится путем нахождения экстремального значения функции предпочтения в каждой из частей матрицы.
При определении работоспособности РЭА значение функции предпочтения равно сумме нулей в соответствующей строке матрицы неисправностей. Для контроля выбирается параметр, имеющий максимальное значение функции предпочтения в той части матрицы состояний, которая соответствует отрицательному исходу контроля. Аналогично выбираются остальные параметры для контроля.
При поиске неисправности функция предпочтения равна абсолютному значению разности количества нулей и количества единиц в соответствующей строке. Первым контролируется параметр, имеющий минимальное значение функции предпочтения. Выбранный для контроля параметр разбивает матрицу неисправностей на две части. Для каждой из них вычисляются функции предпочтения и выбирается контролируемый параметр. Рассуждая аналогично, строится дерево поиска неисправности.
Инженерный метод, несмотря на свою относительную сложность, позволяет в ряде случаев строить более оптимальный алгоритм поиска неисправности, чем метод последовательного функционального анализа или метод половинного разбиения.
4 Встроенные системы автоматического поиска неисправного функционального элемента
Автоматические методы диагностирования могут составлять основу встроенных систем контроля и диагностики неисправного функционального элемента. При построении этих систем используют следующие методы:
- дублирования и сравнения;
- воспроизведения входного сигнала.
Метод дублирования и сравнения
Сущность метода состоит в том, что параллельно контролируемой схеме подключается такая же схема. Входной сигнал подается на обе схемы одновременно. Выходы схем подключены к компаратору, который выдает сигнал о неидентичности схем, если выходные сигналы окажутся не одинаковыми. Схемная реализация метода дублирования и сравнения показана на рис. 4.1.
Входной сигнал X одновременно подается на основную схему S1 и на вспомогательную схему S2. Выходные сигналы обеих схем Y1 и Y2 сравниваются компаратором К. Если сигналы Y1 и Y2 равны между собой, то сигнал Yк на выходе компаратора равен нулю. Когда равенство между сигналами Y1 и Y2 нарушается, сигнал Yк становится равным логической единице. Этот сигнал может поступать на схему индикатора или другую схему, входящую в состав диагностирующей аппаратуры.
Рисунок 4.1. Схемная реализация метода дублирования и сравнения.
Преимущества данного метода заключаются в следующем:
- метод применим для проверки любой схемы;
- возможно обнаружение ошибок любого вида.
Рисунок 4.2 - Схемная реализация метода дублирования и сравнения с использованием нескольких вспомогательных схем
К недостаткам метода относятся:
- более чем двойные расходы на практическую реализацию этого метода;
- регистрируется в два раза больше ошибок, чем имеют место в контролируемой схеме;
- увеличение объема и веса аппаратуры;
- ошибки не могут быть выявлены, если контролируемая и вспомогательная схемы одновременно отказали.
В качестве вспомогательной схемы могут применяться неиспользуемые элементы интегральных микросхем.
Чтобы повысить надежность определения дефекта в контролируемой схеме, применяют не одну, а несколько вспомогательных схем. При этом значительно уменьшается вероятность одновременного выхода из строя этих схем.
Для уменьшения аппаратных затрат используют один компаратор, оснащенный коммутатором (рис. 4.2). Коммутатор поочередно подключает к компаратору различные вспомогательные схемы, т.е. осуществляется обегающий контроль.