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谈某系列电路自动测试台的设计

2021/11/30 阅读:

我所承制的某一类型电路,测试过程相似,功能参数相近,为提高电路测试效率,有必要研制该类电路的通用自动测试平台。本文基于自动测试系统的设计思想和该类电路的测试要求,主要通过并联自动测试装置的设计来完成该类电路通用测试平台制作。我所承制的某一类系列电路传统测试方法是使用通用仪器检测设备手动完成,目前存在测试时间长、检测效率低、无法联测的问题,由于该产品每批次的数量多,目前测试设备不能满足研制和生产的需求。因此,需要制作专用的自动测试装置,来提高测试效率,以满足研制和生产的需求。

1自动测试装置的整体方案

1.1设计原则

电路测试系统要求操作容易,接口简单,有声光提示;可显示现行状态,在测数据,还可以存储已测数据;提高产品质量,降低产品成本。

1.2设计方案

为提高测试效率,考虑电路测试要求特点,整套测试装置包含:单体测试装置、并联测试装置两种装置。并联测试装置,是提高测试效率的关键装置。耗时较长、能够分辨的产品性能参数都在该装置上完成测试。各待测产品的供电、输入信号并联,同时供电和启动,应用MCU高速采样各电路的输出信号特征,来判断各电路的功能参数是否满足指标要求。能够单次完成多个产品的检测,因此提高了测试效率。单体测试装置,在生产检测时主要用来测试需要与输入信号即时互动、并联测试无法完成的产品功能参数。同时该装置具备电路模块的全功能测试功能,便于产品维修。此系列电路自动测试系统能完成对这类电路各种参数的静态和动态测试。自动测试装置主要由主控箱、并联测试母板、单体测试母板、计算机、打印机等构成。两种测试母板可放入例行试验箱内,与主控箱之间用自制多线电缆连接;打印机接往计算机;主控箱收集的数据可通过U盘或存贮卡转往计算机,或使用串口线进行通讯。自动测试装置组成框图如图1所示。主控箱是自动测试装置的核心部分,拟采用市售微型计算机机箱或工控机机箱作为外壳,面板上装7~10inLCD屏、操作键盘、U盘接口和两种测试母板接口,直接使用220V交流电源。此自动测试装置包含单体测试和并联测试。待测电路均通过转图3并联测试电路组成框图接板立式插装在测试母板上,争取单块测试母板上的最大测试数量。测试母板最大尺寸由高低温试验箱箱内可用空间决定,周边预留置物架和板间互连及外连接插的空间。根据并联测试母板的尺寸,其分布为:10行×5列。板子上电路的具体分布情况如图2所示。产品转接板与测试母板的连接采用所内成熟的连接方式,保证连接的耐用性和可靠性。下面以并联测试为代表来介绍自动测试台的原理。一套并联测试台包含一个并联测试控制台和多个并联测试母板。并联测试母板之间通过并联插头座互联并与主控制箱连接。采用并联方式测试,单次测试时间长,但单次测试的产品数量多,测试效率提高很多,而且自动测试,降低了人为因素。存贮数据可以方便后续分析处理。

2电参数检测分析

2.1电参数检测分析

在此电路自动测试过程中,系统需要完成的工作包括:为电路提供一次电源,使电路可以正常工作;提供电路的各种控制指令;产生各种信号至待测产品中;采集电路工作中的各输出信号;测量电路特征参数。此系列电路的特征参数包括两种电流参数、两种电压参数和10种功能测试。

2.1.1电流参数

产品的电流参数,在同一点不同时间进行检测。参数要求分别是≤1μA和≤500μA。检测方法:使用相同的电阻进行电流采样,在适当的时间采样后,用不同放大率信号放大器处理后,通过A/D转换电路进行模数转换,测得电流值。

2.1.2电压参数

产品的电压参数,范围为8V~15V。电压参数高于测试系统电源电压,采取高阻分压的方式进行取样测量。

2.1.3其它信号和功能

产品的其他信号用于判定产品功能,信号幅度均在测试系统电源电压内,可以直接输入MCU及其接口电路进行处理。产品的功能都是在产品工作过程中完成的。根据各功能的要素,在适当时机前后对各待测产品的相关信号进行高速采样,按照功能合格判据进行判断,给出各产品各功能各自合格与否的指示。

3测试系统原理介绍

在并联测试中,一次可测试多块电路,所有电路共用8个输入信号(包括供电正负极、装定正负极、启动、CG、LB、Reset等),各电路的6个输出信号(3个数字信号,3个模块信号)独立,由一片单片机进行预处理,然后将采集到的数据以串行通信的方式发送到主控箱,进行进一步处理与显示等。并联测试组成框图如图3所示。系统由主控单元、装定接口控制单元、装定接口驱动电路、LCD显示模块、键盘输入单元、串口通信模块、Flash存储单元和U盘接口电路组成。关联测试母板上插座排布采用10排5列布局,每块母板共放置50块电路,如图4所示。每行5块电路组成一个行单元,由一块微控制器采集各电路的6个输出信号,然后再通过I2C通信将采集数据传输至主控单元,进行数据的显示。主控单元控制整个测试装置的工作流程,外置电源开关、功能选择、开始测试等按键;扩展了U盘接口电路,可以将测试过程中的数据存储在U盘中;扩展了串行通信接口,可以将测试过程中的数据通过串口传输至计算机进行后续处理;外置8MBFlash存储器,可以将测试过程中的数据存储在其中。显示模块采用通用7寸的TFTLCD。

4软件设计

按照设计要求,主控单片机主要完成以下功能:

◆与显示屏进行通信——传送数据、接收命令

◆控制各项测试过程——通讯检测、开始测试、数据读取

◆接收测试单片机传送来的数据——通讯成功个数、产品合格个数、按钮颜色及功能数据参数

◆处理接收到的数据——计算、判断、存储针对以上需求,主控单片机每项测试过程,设置了测试过程状态标志。当主控单片机接收到显示屏的命令后进行判断,对相应的测试过程状态标志置位,主控单片机进入相应测试过程。测试完成后,将测试过程状态标志清除。

5设计结果

根据以上方法进行了测试系统的结构设计、硬件设计和相关MCU的软件设计,经调试,制作出了符合其中一款产品要求的自动测试装置。该装置经过MCU的软件微调和控制器中界面调整,可以较快地改造成该系列其他产品的检测装置,能够完成某系列电路产品规范规定的全部电性能检测,可实现单人操作,简便、易用、省力;界面简洁,过程及结果显示清晰。原测试台测试一块电路需要花费约5min左右的时间,设计的自动测试台同时可以测试50块电路,相当于测试一块电路只需要6s时间,而且操作很简单,大大提高了测试效率,保障了电路的正常生产。文中在分析了某系列电路检测电参数的基础之上,设计了一种基于单片机的电参数检测系统,此测试装置结构简单,具有很好的人机交互性能,使用灵活方便,提高了测试效率和测试准确率,减少了大量的人工成本,具有较高的经济价值。

作者:杨翠侠  吴力涛  杨琼楠  张增龙 单位:中国兵器工业第214研究所

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