Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ АВТОМОБИЛЯ

Изобретение относится к области эксплуатации автомобильной техники и может быть использовано для диагностирования работоспособности электрической проводки с контактными соединениями автомобильной техники и поиска неисправностей при ремонте.

Известно устройство диагностирования надежности электрических контактов, содержащее источник электрического тока, измерительные сопротивления и измерительный прибор. Пропусканием тока через измерительные сопротивления и через измеряемое сопротивление и измерением напряжения на них определяют величины токов через них, а соответственно, величину измеряемого сопротивления. Примерами устройства является омметр или тестер. [Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1987. - 420 с.; Иванов А.А. Основы метрологии, стандартизации и сертификации: учебник для вузов. - Рязань, РВАИ, 2004, - 560 с.]

Недостатком устройства является сложность измерения малых сопротивлений и большая погрешность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для диагностирования разъемных электрических контактных соединений, содержащее мост сопротивлений, одним плечом которого является диагностируемое сопротивление, измерительный прибор, источник электрического тока, соединенный к двум вершинам моста. [Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: К.С.Демирчан, Л.Л.Нейман, В.Л.Чечурин. - СПб.: Изд.СПб, Питер, 2003. - T.1. - 462 с.- Т.2. - 575 с. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высш. школа, 1973.-749 с.]

Устройство работает следующим образом. Измеряемое сопротивление соединяется в одно из плеч моста. На две вершины моста подается напряжение от источника тока, а к другим вершинам соединен измерительный прибор. Сопротивление какого-либо из плеч моста, кроме измеряемого, подбирается такой величины, чтобы ток через измерительный прибор был равен нулю. Из равенства отношений сопротивлений в двух питаемых параллельных ветвях моста определяется измеряемое сопротивление.

Недостатком известного устройство является то, что оно не чувствительно к флуктуациям переходного сопротивления контактных соединений, являющихся показателем начала выхода из строя контактного соединения. Кроме того, погрешность измерения и предел измерения по сопротивлению ограничивается чувствительностью измерительного прибора, в качестве которого используется, как правило, магнитоэлектрический гальванометр.

Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей, в частности диагностирования флуктуации переходного сопротивления контактов по шумовой составляющей тока, а также на повышение чувствительности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для диагностирования разъемных электрических контактных соединений, содержащее мост сопротивлений, одним плечом которого является диагностируемое сопротивление, измерительный прибор, источник электрического тока, соединенный к двум вершинам моста, дополнительно содержит два конденсатора, два ключа, дифференциальный усилитель, при этом конденсаторы соединяют входы усилителя с вершинами моста, ключи соединены параллельно с конденсаторами, а измерительный прибор соединен с выходом дифференциального усилителя.

Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что устройство для диагностирования разъемных электрических контактных соединений дополнительно содержит два конденсатора, два ключа, дифференциальный усилитель, при этом конденсаторы соединяют входы усилителя с вершинами моста, ключи соединены параллельно с конденсаторами, а измерительный прибор соединен с выходом дифференциального усилителя.

На рисунке представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит измерительный мост сопротивлений R1, R2, R5, R_изм, где R_изм - измеряемое сопротивление, соединяемое к контактам устройства Кн1 и Кн2, R1, R2, R5 - сопротивления известной величины, источник питания GB, два конденсатора С1 и С2, два ключа К1 и К2, два каскада усиления на полевых транзисторах ПТ1, ПТ2 с переходными конденсаторами С3, С3 и со стоковыми сопротивлениями R3, R4, дифференциальный усилитель DA и измерительный прибор рА. При этом источник питания GB соединен к вершинам моста. Другие две вершины соединены через конденсаторы С1 и С2 с входами дифференциального усилителя DA, к выходу которого соединен измерительный прибор рА. Для уменьшения погрешности к входам дифференциального усилителя могут быть соединены усилительные каскады на полевых транзисторах ПТ1, ПТ2 с высокоомными входами, содержащими нагрузочные сопротивления R3, R4, и переходные конденсаторы С2, С3. Ключи К1 и К2 соединены параллельно с конденсаторами С1, С2 и в отключенном положении позволяют подавать на входы DA отдельно переменную составляющую тока между вершинами моста. Для обеспечения режима постоянного тока синхронно с блокировкой конденсаторов С11, С2 ключами К1, К2 необходимо блокировать и конденсаторы С3, С4.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания на вершины моста по параллельным ветвям R1, R2 и Р5, Р_изм моста потечет ток. При произвольных значениях R1, R2 и R5 на вершинах моста в точках А и В наиболее вероятно окажутся разные потенциалы. При замкнутых ключах К1, К2 эти потенциалы подаются на входы усилителя DA. Высокое входное сопротивление полевого транзистора заметной для измерений погрешности не вносит. Разница в потенциалах на входах вызывает сигнал на выходе, регистрируемый измерительным прибором рА. Подбором одного из сопротивлений R1, R2 и R3 выравниваются потенциалы на вершинах, соединенных с входами усилителя, и показания прибора становятся равными нулю. При известных значениях R1, R2 и R3 по пропорции R1/R2=R3/R_изм определяется величина R_изм.

При разомкнутых ключах К1 и К2 на входы усилителя поступает только переменная составляющая потенциалов вершин моста. Переменная составляющая в виде шумовой составляющей возникает при частично вышедших из строя контактах (образование запорного слоя, окисление, уменьшение силы прижима и др). Известно, что шумовые сигналы всегда только суммируются, поэтому на выходе усилителя появится сигнал, отражающий суммарную величину шума, поступающего на оба входа усилителя. Любая причина частичной потери контакта наиболее вероятно имеет флуктуирующий характер и приводит все к большей потере контакта вплоть до полного отказа. Поэтому возникновение шумовой составляющей сигнала на контактах указывает на начало процесса потери контактных свойств разъемного соединения. При больших плотностях токов контактное соединение может необратимо разрушиться вследствие выделения тепла. Регистрация сигнала шумовой составляющей потенциалов на вершинах моста позволяет диагностировать частичный выход из строя разъемных электрических соединений.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемое устройство имеет большую чувствительность по регистрации разности потенциалов на вершинах моста, а соответственно расширяет пределы измерений сопротивлений и позволяет диагностировать отказы контактных соединений на ранней стадии отказа, то есть имеет более широкие функциональные возможности.