CN103969531B - 线性光耦线性度自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性光耦线性度自动测试装置，包括测试电路，测试电路主要由信号源电路21、信号输入电路22、信号输出电路23、模数转换模块24和微处理器25构成，信号源电路21的输出端连接信号输入电路22，信号输入电路22用于连接待测试的线性光耦的输入，信号输出电路23用于连接待测试的线性光耦的输出；信号输出电路23的输出、信号源电路21的输出均通过模数转换模块24连接微处理器25。采用微处理器，一方面采集信号源的输出信号，另一方面采集信号源经过线性光耦处理后的信号，将这两种信号进行比较，以判断线性光耦的性能，提高了测试的自动化程度，提高了效率。

Description

线性光耦线性度自动测试装置

技术领域

本发明涉及一种线性光耦线性度自动测试装置。

背景技术

线性光耦在模拟信号隔离传输上被广泛使用，如信号隔离器、信号调理器、隔离变送器、隔离式模拟量采集模块、隔离式安全栅等设备中均广泛使用线性光耦，由于线性光耦的线性度可达到0.01％，因此线性光耦可用在高精度信号隔离传输设备上，如0.05％精度高速高精度模拟信号隔离器上，然由于线性光耦做为半导体器件，其线性度参数存在分散性，并非所有的线性光耦的线性度均能达到0.01％，事实上，大多线性光耦的线性度分布在0.01％至0.05％的水平，对于线性度误差为0.03％以上的线性光耦，当其与运放、阻容等外部电路匹配使用时，整个电路的线性度误差就可能超过0.05％，如果不提前对线性光耦的线性度进行测试，在高精度模拟信号隔离器批量生产中，会使得产品初次调试合格率不高，额外增加了调试时间，若可以通过对线性光耦线性度进行测试，将线性误差高于0.03％的线性光耦在使用前剔除出来，就可以极大提高高精度模拟信号隔离设备产品初次调试合格率。

现有对线性光耦线性度测试则是将线性光耦以焊接方式固定在线性光耦固定部件上，再配合使用高精度信号源、高精度标准表，人工选择高精度信号源输出不同的基准信号，读取高精度标准表在不同基准点上的测量数据，依此计算线性光耦的线性度。现有线性度测试存在如下问题：人工对线性光耦线性度测试，需要测试和记录的数据量较大，造成测试效率低下，而且容易出错，无法适应高精度模拟信号隔离设备批量生产中对较大数量线性光耦线性度进行测试的要求，严重制约着产品的初次调试合格率和生产效率。因此，有必要研制一种对线性光耦线性度进行自动测试的装置，以便快速、准确、高效的将线性度误差高于0.03％的线性光耦在使用之前剔除出来，提高高精度模拟信号隔离设备产品初次调试合格率，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种线性光耦线性度自动测试装置，用以解决现有测试方式自动化程度低、操作复杂、效率低的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种线性光耦线性度自动测试装置，包括测试电路，测试电路主要由信号源电路(21)、信号输入电路(22)、信号输出电路(23)、模数转换模块(24)和微处理器(25)构成，信号源电路(21)的输出端连接信号输入电路(22)的输入，信号输入电路(22)的输出用于连接待测试的线性光耦的输入端，信号输出电路(23)的输入用于连接待测试的线性光耦的输出端；信号输出电路(23)的输出、信号源电路(21)的输出均通过模数转换模块(24)连接微处理器(25)。

所述信号源电路输出至少三路电压基准，所述微处理器控制连接所述信号源电路，用于选择信号源电路的输出电压基准。

所述测试电路设置在测试电路板(2)上。

还包括一个线性光耦固定部件(1)，所述线性光耦固定部件(1)上设有用于连接待测试的线性光耦各引脚的电连接端子(111)，电连接端子(111)与所述测试电路板(2)上的信号输入电路(22)、信号输出电路(23)分别对应连接。

所述线性光耦固定部件(1)包括基座(11)和压板(12)；所述电连接端子(111)设于基座(11)上，电连接端子(111)为弹性簧片，所述压板(12)压住待测试的线性光耦，以使待测试的线性光耦的引脚与弹性簧片形成稳定接触。

所述弹性簧片包括簧片，簧片一端固定在基座(11)上，另一端与基座(11)之间设有弹簧，该设置弹簧的一端设有用于容纳待测试的线性光耦的引脚的凹槽(112)。

其特征在于，所述基座(11)上还设有用于限位待测试线性光耦的凸起部(L1、L2)。

所述压板(12)为一个转盘，该转盘的旋转轴与基座(11)所在平面垂直、固定在基座(11)上。

所述转盘上设有一个导向坡面，所述导向坡面为转盘上的一个折起结构。

本发明的线性光耦测试装置，采用微处理器，一方面采集信号源的输出信号，另一方面采集信号源经过线性光耦处理后的信号，将这两种信号进行比较，以判断线性光耦的性能，提高了测试的自动化程度，提高了效率。

信号源设置多种电压基准，在微处理器的控制下对任一个线性光耦进行多种电压基准的测试，能够完整的体现线性光耦性能。

本发明还提供了一种用于线性光耦测试的固定部件，固定部件通过一个压板来压住待测试的线性光耦，将线性光耦的引脚与基座上的弹性簧片形成稳固的接触，而弹性簧片本身是与测试电路电连接的，从而将线性光耦，即芯片与测试电路可靠连接，可以进行测试操作，操作时只需将线性光耦放入基座的设定位置上，然后由压板压住即可。

进一步的，压板采用转盘结构，在需要放入芯片时将转盘转动移开，露出放置芯片的设定位置，需要按压时将转盘转动到设定位置上，压住芯片以完成测试，操作非常方便。

附图说明

图1是本发明的结构原理图；

图2是信号源电路的多电压基准结构示意图；

图3是信号输入电路原理图；

图4是信号输出电路原理图；

图5是所采用的一种模数转换器；

图6是线性光耦固定部件结构图；

图7是弹性簧片俯视图；

图8是弹性簧片水平视图；

图9是压板结构图；

图10是测试操作开始状态示意图；

图11是测试操作中状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1，本发明的基本方案在于：一种线性光耦线性度自动测试装置，包括测试电路，测试电路主要由信号源电路21、信号输入电路22、信号输出电路23、模数转换模块24和微处理器25构成，信号源电路21的输出端连接信号输入电路22的输入，信号输入电路22的输出用于连接待测试的线性光耦的输入，信号输出电路23的输入用于连接待测试的线性光耦的输出；信号输出电路23的输出、信号源电路21的输出均通过模数转换模块24连接微处理器25。

微处理器通过模数转换模块同时采集信号源的输出信号，以及信号源经过线性光耦处理后的信号，将这两种信号进行比较，以判断线性光耦的性能。

基于该基本方案，下面给出一种具体实施方式。

微处理器采用单片机。

信号源电路可以设置为包括输出至少三路电压基准；微处理器控制连接信号源电路，用于选择信号源电路的输出电压基准。如图2所示，信号源电路21包括n个支路，第一支路包括第一基准REF1和其所连接的第一开关K1，第二支路包括第二基准REF2和其所连接的第二开关K2，依次的，第n支路包括第n基准REFn和其所连接的第n开关Kn，K1、K2……Kn的输出端并联作为信号基准电路21的输出端，K1、K2……Kn的控制端A1、A2……An与单片机25的IO引脚相连，以实现在单片机的控制下选择将某一支路基准接入信号输入电路22，支路的数目n大于等于3。如单片机将与A1相连接的IO引脚置为有效电平，而将A2-An所连接的IO引脚置为无效电平，则实现了将第一基准接入信号输入电路；如单片机将与A2相连的IO引脚置为有效电平，而与A1-An的相连的其余所有IO引脚置为无效电平，则实现了将第二基准接入信号输入电路，通过选择性的接入不同信号基准，可实现不同基准点上对待测线性光耦线性度的测试。

具体的，下面给出实施例所采用的相关具体电路：

如图3所示，信号输入电路21包括第一电阻R1、第二电阻R2，运放U1、电容C1、PNP型三极管Q1、正电源VP1，信号输入电路21的输入端连接第一电阻R1，并通过R1连接运放U1的负输入端，运放U1的负输入端与其输出端之间并联电容C1，运放U1的正输入端通过第二电阻R2接地，R2是匹配电阻，可以减小运放U2的输入偏置电流对电路所产生的附加误差，运放U1的输出端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极、运放U1的负输入端、信号输入电路的地和正电源VP1均连接至线性光耦固定部件。

如图4所示，信号输出电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放U2，电阻R3的一端连接运放U2的负输入端，运放的正输入端通过电阻R5接地，运放U2的负输入端和输出端之间并接电阻R4,电阻R3、电阻R4、电阻R5和运放U1构成一反相比例运算放大电路，电阻R5是匹配电阻，可以减小运放U2的输入偏置电流对运算放大电路所产生的附加误差。电阻R3的另一端以及信号输出电路23的信号地均连接至性光耦固定部件。

本实施例中，模数转换模块采用模数转换器，为一拥有24位分辨率的模数转换器，其引脚分部如图5所示，信号输入电路22的输入端连接模数转换器第9引脚AIN0，信号输出电路23的输出端连接模数转换器24的第10引脚AIN1，在单片机25的控制下，模数转换器24可实现将AIN0和AIN1上的信号选择性的进行采集，并将采集到的信号传输给单片机25进行计算和处理。

作为其他实施方式，微处理器也可以采用内置模数转换模块的型号，这种类型的微处理器很多，在此不再赘述。

下面具体介绍测试装置的物理结构：

如图6，测试电路设置在测试电路板2上。待测试的线性光耦(下文也简称为芯片)安装在一个线性光耦固定部件1上，线性光耦固定部件1包括基座11和压板12；线性光耦固定部件1上设有电连接端子111，电连接端子111对外部是用于连接待测试芯片的各引脚，对内部是与测试电路板2上的信号输入电路22、信号输出电路23分别对应连接。

如图7、8，电连接端子111设于基座11上，电连接端子111为弹性簧片。该弹性簧片包括弹簧和簧片，簧片一端(通过螺钉)固定在基座11上，另一端与基座11之间设有弹簧114，该设置弹簧的一端设有用于容纳待测试芯片引脚的凹槽112；在该端，簧片向下设有一个凸起113，弹簧114套在该凸起113上，形成与簧片的连接结构，弹簧114与基座11连接部分设于基座11的相应孔115中。

如图6所示，弹性簧片有8个，分别编号为T1-T8，它们在设定位置上固定，分别对应芯片的各个引脚，以形成一个用于连接待测试芯片的位置。将芯片置入该设定位置时，芯片引脚恰好置入各弹性簧片的凹槽112中。T1-T8横向定位待测试芯片，基座上的凸楞L1、L2与T1-T8平行设置，用于纵向定位待测试芯片。

此时，将压板12压住待测试的线性光耦，弹簧给簧片提供了一个向上的应力，实现了线性光耦引脚和簧片的紧密可靠接触。

压板12为一个转盘，该转盘的旋转轴与基座11所在平面垂直、固定在基座11上。转盘上设有一个导向坡面，所述导向坡面为转盘上的一个折起结构。如图9所示，该折起与水平方向的角度为5-70°，折起的存在，使得通过转动片状圆盘实现对线性光耦的压紧固定更加顺利。

待测试线性光耦放置在线性光耦固定部件中的示意图如图10所示，待测试线性光耦被固定在线性光耦固定部件的示意图如图11所示。

线性光耦线性度自动测试方法如下：

步骤一，将待测线性光耦置于线性光耦固定部件中固定，上电开机。具体的，转动片状圆盘，露出铜片，将线性光耦引脚分别对应铜片上的凹槽，放平，转动片状圆盘，使片状圆盘压住线性光耦的上表面，固定好线性光耦，上电开机。

步骤二，单片机控制信号源电路上的第一开关闭合，第一开关以外的其余开关均断开，实现将第一信号基准接入信号输入电路，单片机控制模数转换器分别采集信号输入电路输入端信号和信号输出电路的输出端信号，计算第一信号基准点的相对误差。单片机再依次控制第二开关至第N开关闭合，其余所有开关均断开，实现将第二至第N信号基准接入信号输入电路，单片机控制模数转换器分别采集第二信号基准接入信号输入电路至第N信号基准接入信号输入电路时信号输入电路的输入端信号和信号输出电路的输出端信号，分别计算得出第二信号基准点至第N信号基准点的相对误差。

步骤三，单片机进行运算，将第二信号基准点的相对误差减去第一信号基准点的相对误差，得到第一个相对误差的差值，以此类推，直到将第N信号基准点的相对误差减去第N-1信号基准点的相对误差，得到第N-1个相对误差的差值，取这N-1个相对误差差值中最大的一个作为被测试线性光耦的线性误差。

步骤四，断电，转动片状圆盘，取出线性光耦。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，包括测试电路，测试电路主要由信号源电路(21)、信号输入电路(22)、信号输出电路(23)、模数转换模块(24)和微处理器(25)构成，信号源电路(21)的输出端连接信号输入电路(22)的输入，信号输入电路(22)的输出用于连接待测试的线性光耦的输入端，信号输出电路(23)的输入用于连接待测试的线性光耦的输出端；信号输出电路(23)的输出、信号源电路(21)的输出均通过模数转换模块(24)连接微处理器(25)；所述信号源电路输出至少三路电压基准，所述微处理器控制连接所述信号源电路，用于选择信号源电路的输出电压基准；微处理器通过模数转换模块同时采集信号源的输出信号，以及信号源经过线性光耦处理后的信号，将这两种信号进行比较，以判断线性光耦的性能。

2.根据权利要求1所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述测试电路设置在测试电路板(2)上。

3.根据权利要求2所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，还包括一个线性光耦固定部件(1)，所述线性光耦固定部件(1)上设有用于连接待测试的线性光耦各引脚的电连接端子(111)，电连接端子(111)与所述测试电路板(2)上的信号输入电路(22)、信号输出电路(23)分别对应连接。

4.根据权利要求3所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述线性光耦固定部件(1)包括基座(11)和压板(12)；所述电连接端子(111)设于基座(11)上，电连接端子(111)为弹性簧片，所述压板(12)压住待测试的线性光耦，以使待测试的线性光耦的引脚与弹性簧片形成稳定接触。

5.根据权利要求4所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述弹性簧片包括簧片，簧片一端固定在基座(11)上，另一端与基座(11)之间设有弹簧，该设置弹簧的一端设有用于容纳待测试的线性光耦的引脚的凹槽(112)。

6.根据权利要求4所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述基座(11)上还设有用于限位待测试线性光耦的凸起部(L1、L2)。

7.根据权利要求4所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述压板(12)为一个转盘，该转盘的旋转轴与基座(11)所在平面垂直、固定在基座(11)上。

8.根据权利要求7所述的线性光耦线性度自动测试装置，其特征在于，所述转盘上设有一个导向坡面，所述导向坡面为转盘上的一个折起结构。