電路板組件系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的探討

何敏杰

北京誼安醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司，北京 100070

0 前言

在線測(cè)試（In Circuit Test，ICT）是通過對(duì)在線元器件的電性能及電氣連接進(jìn)行測(cè)試，來檢查生產(chǎn)制造缺陷及元器件不良的一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試手段。它主要檢查在線的單個(gè)元器件，可發(fā)現(xiàn)如焊錫短路，元件插錯(cuò)、插反、漏裝，管腳翹起、虛焊，PCB短路、斷線等故障[1]，操作簡(jiǎn)單，測(cè)試快捷，是現(xiàn)代化大生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)保證的重要測(cè)試手段。但對(duì)于多品種、小批量的電路板，需要制作多種針床夾具，開發(fā)測(cè)試程序，這就導(dǎo)致ICT測(cè)試儀開發(fā)周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，靈活性差。為解決這個(gè)問題，有必要研制一種電路板測(cè)試設(shè)備，使之方便用于生產(chǎn)測(cè)試和排故，該測(cè)試設(shè)備應(yīng)具備特點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、攜帶便利、容易改進(jìn)，測(cè)試及維修電路板方便。基于這一要求，可以研制系統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備來解決，其主要的設(shè)計(jì)思想是：將某一機(jī)型所需要的各種電路板微縮到一個(gè)工裝箱內(nèi)，將電路板的I/O接口，進(jìn)行功能上的模擬，再輔以實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)測(cè)試的軟件，構(gòu)成系統(tǒng)化的準(zhǔn)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、產(chǎn)品系列的增加及功能的更新加快，電路板組件系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備將以其方便、靈活的特點(diǎn)備受青睞。

1 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法

1.1 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的承裝方式

為了滿足方便攜帶、儲(chǔ)存、管理等特點(diǎn)，電路板測(cè)試的承裝以裝箱方式較為合適。該測(cè)試設(shè)備箱內(nèi)四周使用環(huán)氧材料板，滿足電氣耐高溫和耐壓要求，測(cè)試箱尺寸要合適，配帶保險(xiǎn)、開關(guān)及電源插座。

1.2 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備電路連接框圖

電路板測(cè)試設(shè)備根據(jù)機(jī)型的不同，其電路組成也不相同，主要組成部分有：開關(guān)電源、電源板、主機(jī)板、顯示部分、傳感器及電磁閥等，見圖1。如果要測(cè)試主機(jī)板，要根據(jù)需要對(duì)電路板的I/O接口，作一個(gè)功能上的模擬來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路板的測(cè)試，功能的模擬要基于對(duì)電路原理的認(rèn)知，通過比實(shí)際使用的閥或傳感器更簡(jiǎn)便的方式來達(dá)到模擬測(cè)試的目的。

1.3 輸入信號(hào)的模擬實(shí)現(xiàn)方法

1.3.1 渦輪傳感器的模擬方案

渦輪傳感器由渦輪、流量探頭電路板和傳輸線纜組成[2]。工作原理：氣流的大小不同，渦輪內(nèi)的扇葉轉(zhuǎn)速就不同，扇葉每阻斷和閃開1次，流量探頭電路板都會(huì)產(chǎn)生一次高低電平的轉(zhuǎn)換，流量探頭電路板電路，見圖2。這樣可采樣到方波信息，根據(jù)方波的個(gè)數(shù)可得到氣體流量的信息。

旋轉(zhuǎn)編碼器，見圖3。接通電源后，在手柄轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，A端子可輸出方波。編碼器與渦輪傳感器的探頭電路需要相同的電源和地，且輸出均為方波[3]。

基于對(duì)產(chǎn)品部件原理的認(rèn)知和對(duì)電路實(shí)現(xiàn)方法的了解，便可用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)渦輪傳感器進(jìn)行模擬。也可用其他方法實(shí)現(xiàn)對(duì)渦輪傳感器的模擬，只要把握好原理，方便取材，容易實(shí)現(xiàn)即可。

1.3.2 電子流量計(jì)的模擬方案

熱絲式流量計(jì)的工作原理：當(dāng)氣流流經(jīng)熱絲時(shí)，會(huì)帶走一部分熱量，流量越大，帶走的熱量越多。在一定范圍內(nèi)，其熱量變化與流量成一定的函數(shù)關(guān)系，熱絲通常為鉑，被連接在測(cè)量電橋中，使用時(shí)熱絲探頭插入氣流中，當(dāng)沒有氣流通過時(shí)，電橋平衡，無信號(hào)輸出；當(dāng)有氣流通過時(shí)，在氣流的作用下，熱絲的溫度降低，電阻減小，引起電橋失衡，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)[4]。發(fā)熱控制電路，見圖4。

霍尼韋爾公司的一款型號(hào)為AWM4300V的氣體質(zhì)量傳感器及其輸出曲線，見圖5。工作原理是熱絲式的，輸出電壓為0～5V的模擬量信號(hào)。

電子流量計(jì)的流量采樣及放大電路，見圖6。流量傳感器的產(chǎn)生的電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器放大或跟隨后，發(fā)給單片機(jī)處理。用可調(diào)電位器和一個(gè)限流電阻可模擬流量傳感器的輸出信號(hào)[5]。

電位器和電阻取材方便，容易安裝在測(cè)試設(shè)備上，與相應(yīng)的測(cè)試程序配合使用，在調(diào)節(jié)電位器手柄時(shí)便可實(shí)現(xiàn)電子流量計(jì)的模擬，完成對(duì)流量放大電路的功能測(cè)試。

1.4 輸出負(fù)載的模擬實(shí)現(xiàn)方法

電磁閥等輸出信號(hào)的模擬方案如下：電磁閥由線圈和閥體組成[6]，通過控制線圈電流的通斷或大小，來達(dá)到控制閥體內(nèi)部閥桿的動(dòng)作，進(jìn)而達(dá)到氣體流動(dòng)或流量大小的控制。因此，只要實(shí)現(xiàn)了對(duì)線圈的控制和指示，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁閥的模擬，電磁閥模擬指示電路，見圖7。利用發(fā)光二極管與電阻配合[7]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥的測(cè)試。

1.5 準(zhǔn)自動(dòng)測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)

基于對(duì)測(cè)試設(shè)備承裝方式、輸入輸出信號(hào)的模擬，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)自動(dòng)化的測(cè)試，測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)框圖，見圖8。

輸出測(cè)試結(jié)果可在屏幕上列表，如果全部檢驗(yàn)合格，則在結(jié)果欄內(nèi)顯示ok，如果有不合格項(xiàng)，則會(huì)在相應(yīng)的結(jié)果欄內(nèi)顯示fail[8]。

2 系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

在PCBA電路板系統(tǒng)測(cè)試工程方案下，研制的測(cè)試設(shè)備具有很多優(yōu)點(diǎn)，如制作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，方便改進(jìn)，一機(jī)多用等，還能兼顧到電路板維修的作用，適合小批量、多品種的電路板測(cè)試。準(zhǔn)自動(dòng)化的測(cè)試設(shè)備，還實(shí)現(xiàn)了部分的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率。該電路板組件系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備是一種易實(shí)現(xiàn)、可操作的工程化的理念，是為企業(yè)的發(fā)展量身定制的系統(tǒng)化的測(cè)試設(shè)備。

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