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一种基于LabVIEW的电路测试系统设计

2020-07-03 22:02电路技术 人已围观

简介当前,电子系统功能的日趋复杂,硬件电路测试已经成为电子产品生产过程中非常重要的一个环节。电子产品不断向着微型化发展,集成度越来越高,研制周期则不断缩短,这些都给测...

  当前,电子系统功能的日趋复杂,硬件电路测试已经成为电子产品生产过程中非常重要的一个环节。电子产品不断向着微型化发展,集成度越来越高,研制周期则不断缩短,这些都给测试工作带来了新的要求和挑战,因此电路自动化测试成为必然的发展趋势。
  
  本文提出的解决方案是以工控机为核心组成的虚拟测试仪器,系统软件采用Labview来进行设计开发。Labview是一种基于图形的编程开发工具,广泛应用于工业仪器设备研发,能够用来建立直观、灵活的虚拟仪器面板。该测试系统为被测试产品提供工作所需的电源,产生被测试产品正常工作所需的各种输入信号,采集产品输出的信号,由软件自动进行处理、判断并存储测试结果。(更多关于LabVIEW的文章可参考这篇《基于LabVIEW的模拟电路设计》)
  
  1 系统组成及功能
  
  测试设备的主要功能是对各单板进行分时测试,主要由测试控制系统、电源单元、信号产生单元、数据采集单元、模拟负载单元、继电器/开关阵列、设备接口和仿真器等部分组成, 如图1所示。
  图1 设备组成示意图
  图1 设备组成示意图
  
  测试控制系统主要作用是调配系统资源,完成对被测产品的自动测试,记录并显示测试结果;电源单元为各单板测试提供电源;信号产生单元为各单板提供必要的输入信号,包括正弦波、方波、PWM波以及LVCMOS逻辑电平等;数据采集单元第被测单板的测试数据进行采集、转换和传输,主要由数字多用表和数据采集卡组成;模拟负载单元为电源板测试提供模拟负载。
  
  2系统硬件设计
  
  系统硬件主要包括电源、数字多用表工控机、信号产生及数据采集单元、GPIB通讯卡、电子负载、LED显示模块、仿真 器、测试电缆、继电器开关阵列及辅助电路等组成。
  
  (1)电源单元。电源单元由直流稳压源和电源转换板组成。直流稳压源为电源板提供+28V、为单板2提供+27V、为电 源转换板提供+24V等电源。电源转换板主要将直流电源提供的+28V转换为各单板工作所需要的+12V、+5V、+3.3V、+8V等电源。
  
  (2)信号产生单元。信号产生单元主要用来产生测试时所需的方波、正弦波等测试信号,采用NI公司的任意函数发生器PCI-5402。PCI-5402频率分辨率高达355 μHz,内置正弦波、方波、三角波和噪声波,可以生成20 MHz正弦波和方波,有效采样率可以达到400 MS/s。
  
  (3)数据采集单元。数据采集单元包括模拟电路处理和数字电路处理两个部分。模拟电路处理部分用来采集接入的电压、电流等信号,将接入的信号进行ADC转换后由控制软件读 入数据并进行处理。数字电路处理部分用来测试控制信号、PWM等信号的频率等信息。数据采集卡采用NI公司的PCI-6295 采集卡, 该卡带有32路的16位模拟输入通道, 采样速率为1 MS/s;带有4路16位、2.8 MS/s的模拟输出,带有48路可编程数字I/O通道,可以方便的对信号进行控制。
  
  (4)继电器阵列设计。为了完成输出信号进行不同的测试项目,采用继电器矩阵的形式,根据测试项目将被测信号接入所需的通道。为了自动控制产品的上电和下电,电源也需要通过继电器开关来进行控制。
  
  考虑到实际的应用环境,结合继电器本身固有的工作电压、关断电压等电气参数,对于+28V电源的控制继电器,选用OMRAN公司的功率继电器(型号为:G6B-1174P-US);对于 用于功率测量的继电器,由于也可能存在较高的电压、较大的电流的情况, 采用OMRAN公司的功率型继电器( 型号为:G6B-2214P-US);对于模拟负载,采用Panasonic公司的四通道继电器,这样能够有效降低使用器件的数量。
  
  ( 5) GPIB通讯卡。GPIB是通用的程控测试仪器通信协议。测试设备中,工控机就通过GPIB来和直流稳压电源、电子负载、数字多用表等进行通信,包括设定电源输出电压和启停等;电子负载的工作启停、工作参数;数字多用表的工作模式、测量结果等。GPIB通讯卡采用研华公司的PI-1671UP,传输速率达到1.5 MB/s。
  
  3系统软件设计
  
  设备软件从功能上主要由以下部分组成:用户管理单元、设备自检测单元、信息采集单元、信息分析单元、信号生成单元和报表生成单元等。信息采集单元负责采集并保存各种信号的测试数据;信号生成单元的功能是根据测试项目的不同,控制内部信号源设备生成实际测试所需要的各种输入信号;数据分析单元把获得的各种测试数据与相应的指标要求进行比对,判定测试项目是否合格;报表生成单元将测试数据和分析结果按照规定的表格进行输出。
  
  软件总体流程如图2所示。测试软件的运行流程为:操作者在界面上运行测试软件后,程序自动对各种变量和系统参数进行初始化,然后对测试设备本身进行检测,在保证设备工作正常的情况下继续测试,避免因设备原因损伤被测件;操作者根据需要选择自动测试模式或者手动操作模式。自动测试模式下,操作者选定常温测试或者振动测试后,测试设备根据事先设计的测试项目和测试流程,对被测件完成测试并给出测试结果;手动测试模式下,操作者选定需要执行的测试项目后,测试设备针对给定的项目完成测试并给出测试结果。
  图2 测试软件总体流程图
  图2 测试软件总体流程图

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