CN105319453A - 一种环保数据采集仪测试装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保数据采集仪测试装置和系统，其装置包括为待测设备提供连接的测试通道，为上位机提供连接的上位机接口，环保数据采集仪测试主控芯片；其中，所述测试通道与所述环保数据采集仪测试主控芯片；所述环保数据采集仪测试主控芯片与所述上位机接口连接；所述测试通道包括：为待测设备提供测试源信号的模拟源输出单元，测试待测设备数字通信接口工作状态的数据通信接口单元，测试待测设备的无源开关量采集功能的DI开关量测试单元和测试待测设备的DO继电器通道工作状态的DO继电器测试单元。

Description

一种环保数据采集仪测试装置和系统

技术领域

本发明涉及数据检测技术领域，特别涉及一种环保数据采集仪测试装置和系统。

背景技术

随着国家对环境保护的重视，多功能，全覆盖的环保监控系统的研发已经势在必行。环保数据采集仪作为环保监控系统中的一个中间设备，不仅具备采集监测仪表数据的功能(兼容多种通信协议)，而且具备将数据传输给上级系统的能力，还可以控制检测仪表、外接设备，并能够对监测仪表、外接设备进行设置。但是在环保数据采集仪的测试过程中，采用的还是人工测试的方法，由于环保数据采集仪的数据接口众多，需要花费很多时间进行接线工作。需要人工将对应接口的测试连线连接到测试仪器，测试完成后继续更换下一个接口继续进行测试。当测试完单台环保数据采集仪的所有接口之后，才能继续测试下一台环保数据采集仪。

由此可知现有的环保数据采集仪在测试数据的过程中至少存在如下缺点：

1、环保数据采集仪的数据接口众多，采用人工测试每一个数据接口的做法，费时费力，需要不断进行接线工作，效率低下。

2、由于人工测试无法测试所有接口，所以不能测试环保数据采集仪在全接口长时间运行下的工作稳定性。

3、所有测试步骤均需要人工干预，不能实现自动测试，无法自动生成检测报告。

本发明专利可以克服以上的缺点，为环保数据采集仪的生产提供一种智能的产品测试方案。

发明内容

为了解决现有技术中环保数据采集仪采集数据效率低、工作稳定性差、可用性不强等技术问题，本发明提出一种环保数据采集仪测试装置和系统。

一种环保数据采集仪测试装置，包括：为待测设备提供连接的测试通道，为上位机提供连接的上位机接口，环保数据采集仪测试主控芯片；其中，

测试通道与环保数据采集仪测试主控芯片；

环保数据采集仪测试主控芯片与上位机接口连接；

测试通道包括：为待测设备提供测试源信号的模拟源输出单元，测试待测设备数字通信接口工作状态的数据通信接口单元，测试待测设备的无源开关量采集功能的DI开关量测试单元和测试待测设备的DO继电器通道工作状态的DO继电器测试单元。

上述上位机接口包括：下载测试程序用的RS232接口，以太网和JTAG调试口。

优选地，还包括：矩阵键盘，SD卡，蜂鸣器LED，LCD显示屏和开关电源；

矩阵键盘，SD卡，蜂鸣器LED，LCD显示屏和开关电源均与环保数据采集仪测试主控芯片耦合连接。

优选地，模拟源输出单元包括为待测设备的电压通道提供测试源信号的模拟电压输出子单元；

模拟电压输出子单元包括DAC芯片、模拟多路开关和运算放大器；

环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与DAC芯片耦合连接；DAC芯片与模拟多路开关连接；模拟多路开关与对应的多路运算放大器分别连接，多路运算放大器的电压输出为共地输出。

优选地，模拟源输出单元包括为待测设备的电流通道提供测试源信号的模拟电流输出子单元；

模拟电流输出子单元包括DAC芯片和多个MOS管；

环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与DAC芯片耦合连接；DAC芯片与多个MOS管连接，多个MOS管的电流输出为共地输出。

优选地，数字通信接口单元包括：串口扩展芯片、接口芯片；

环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线连接多个串口扩展芯片，多个串口扩展芯片连接对应数量的接口芯片以扩展出对应数量的扩展接口。

优选地，DI开关量测试单元包括光耦合器、继电器驱动芯片和继电器；

环保数据采集仪测试主控芯片通过其芯片上的多个通用输入输出接口输出控制信号，多个通用输入输出接口通过对应数量的光耦合器连接至少一个继电器驱动芯片；至少一个继电器驱动芯片连接多个继电器。

优选地，DO继电器测试单元包括两个接线端、限流电阻、光耦合器、TVS管和电容；

两个接线端中的一端提供电压，另一端直接接地，两个接线端之间并联TVS管和电容；

在两个接线端形成的测试通道上还串联有限流电阻和光耦合器。

优选地，待测设备为环保数据采集仪。

一种环保数据采集仪测试系统，包括上位机、待测设备和上述的环保数据采集仪测试装置。

本实施例提供方案通过为环保数据采集仪提供对应的测试通道，为上位机提供对应的接口，实现了可以同时对环保数据采集仪的多个接口进行自动的数据测试，减少了人工重复劳动，提高了工作效率和解决了由于人工操作引发的工作稳定性差的问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种环保数据采集仪测试装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的环保数据采集仪测试装置中电压输出子单元的电路示意图；

图3为本发明实施例1提供的环保数据采集仪测试装置中电流输出子单元的电路示意图；

图4为本发明实施例1提供的环保数据采集仪测试装置中数字通信接口单元的电路示意图；

图5为本发明实施例1提供的环保数据采集仪测试装置中DI开关量测试单元的电路示意图；

图6为本发明实施例1提供的环保数据采集仪测试装置中单路DO继电器测试单元的电路示意图；

图7为本发明实施例2提供的一种环保数据采集仪测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。并且，以下各实施例均为本发明的可选方案，实施例的排列顺序及实施例的编号与其优选执行的顺序无关。

实施例1

本实施例提供一种环保数据采集仪测试装置，主要包括：为待测设备提供连接的测试通道，为上位机提供连接的上位机接口，环保数据采集仪测试主控芯片；其中，

测试通道与环保数据采集仪测试主控芯片；

环保数据采集仪测试主控芯片(以下简称主控芯片)与上位机接口连接；

测试通道包括：为待测设备提供测试源信号的模拟源输出单元，测试待测设备数字通信接口工作状态的数据通信接口单元，测试待测设备的无源开关量采集功能的DI(数字开关量输入)开关量测试单元和测试待测设备的DO(数字开关量输出)继电器通道工作状态的DO继电器测试单元。其中待测设备可具体为环保数据采集仪。

具体而言，如图1所示，上半部分的虚线框标出了该装置对待测设备的测试通道，下半部分的虚线框标出了该装置的对上位机接口。环保数据采集仪智能检测装置对待测设备的测试通道包括DI开关量测试单元(8路无源开关量输出)、DO继电器测试单元(4路继电器输出测试口)、数字通信接口单元(6路RS232接口与2路RS485接口)、模拟源输出单元(8路模拟电压输出与8路模拟电流输出)、一路GPRS模块、一路以太网接口。对上位机的接口包括一路RS232接口、一路以太网接口以及JTAG接口，用于下载测试程序。装置上包括有矩阵键盘、LCD显示屏、蜂鸣器、LED以及SD卡，这些均可与主控芯片耦合连接用于实现用户界面以及显示和保存测试数据。装置上安装有开关电源，为装置整体供电。

当启动测试之后，测试即可自动运行，无须人工重新进行连线或进行相应测试操作。装置可将测试报告保存至SD卡上或传回上位机进行记录，当前测试情况可在LCD上显示，出现错误时可通过蜂鸣器发出报警声音。并且该环保数据采集仪测试装置在下载测试程序之后可脱离上位机长时间独立运行，具有检测待测设备长期工作稳定性的能力。

下面进一步介绍本实施例中的关键电路模拟源输出单元，数据通信接口单元，DI开关量测试单元和DO继电器测试单元的电路结构和工作原理。

模拟源输出单元包括模拟电压输出子单元与模拟电流输出子单元两部分，分别可以输出8路0-10V的电压信号以及0-30mA的电流信号。

其中，模拟电压输出子单元包括数位类比转换器DAC芯片、模拟多路开关和运算放大器。环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与DAC芯片耦合连接；DAC芯片与模拟多路开关连接；模拟多路开关与对应的多路运算放大器分别连接，多路运算放大器的电压输出为共地输出。例如，如图2所示的模拟电压输出子单元，主控芯片通过SPI总线控制DAC芯片输出一路电压信号，然后通过模拟多路开关(本实施例中的多路具体以8路为例)分出8路电压输出，8路电压输出通过8路运算放大器跟随后输出，作为待测设备AI电压通道的测试源信号。COM线为公共端，8路模拟电压输出为共地输出。

其中，模拟电流输出子单元包括DAC芯片和多个MOS管。环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与DAC芯片耦合连接；DAC芯片与多个MOS管连接，多个MOS管的电流输出为共地输出。例如，如图3所示，主控芯片通过SPI总线控制DAC芯片输出一路电流信号，然后通过MOS管分为8路电流输出，作为待测设备AI电流通道的测试源信号。COM线为公共端，8路模拟电流输出为共地输出。

其中，数字通信接口单元包括：串口扩展芯片、接口芯片。环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线连接多个串口扩展芯片，多个串口扩展芯片连接对应数量的接口芯片以扩展出对应数量的扩展接口。例如，如图4所示，由于此测试装置所需的测试串口较多，所以采用SPI总线上挂接串口扩展芯片的方式实现串口的扩展。在此装置的设计方案中，主控芯片通过SPI总线连接串口扩展芯片，扩展出8个TTL电平的异步串口，然后通过接口芯片MAX3232以及MAX3485进行接口电平转换，扩展出6个RS232接口以及2个RS485接口。用于连接待测设备的数字通信接口，测试待测环保数据采集仪的数字通信接口是否工作正常。

其中，DI开关量测试单元包括光耦合器、继电器驱动芯片和继电器。环保数据采集仪测试主控芯片通过片上的多个通用输入输出接口输出控制信号，多个通用输入输出接口通过对应数量的光耦合器连接至少一个继电器驱动芯片；至少一个继电器驱动芯片连接多个继电器。例如，如图5所示，主控芯片通过8个通用输入输出接口(GPIO)经过光耦合器隔离后控制继电器驱动芯片ULN2003，从而控制8路继电器的吸合或断开，模拟8路无源开关量输出。用于测试待测设备的无源开关量采集功能。由于一片ULN2003芯片只有7个输出端，所以在电路设计中使用两片ULN2003驱动芯片，每片驱动芯片控制4路继电器动作。

其中，DO继电器测试单元，也是单路DO继电器测试单元包括两个接线端、限流电阻、光耦合器、TVS管和电容。两个接线端中的一端提供电压，另一端直接接地，两个接线端之间并联TVS管和电容；在两个接线端形成的测试通道上还串联有限流电阻和光耦合器。例如，如图6所示，单路DO测试通道包括两个接线端，其中一端上带有5V电压，另一端直接接地，两个端子之间并联TVS管防护高压冲击，并联10nF电容用于消抖。测试通道上串接一个1K的限流电阻及光耦合器用以检测线上的电流，若待测环保数据采集仪的DO输出通道正常工作，则测试通道的两个接线端之间将会导通，线上将有电流通过。这个电流可以驱动光耦合器内部的发光管，使光耦合器的输出端产生低电平信号给主控芯片，从而判断待测设备的DO继电器通道是否工作正常，光耦合器输出端并接10nF电容用于消抖。

本实施例提供方案通过为环保数据采集仪提供对应的测试通道，为上位机提供对应的接口，实现了可以同时对环保数据采集仪的多个接口进行自动的数据测试，减少了人工重复劳动。该装置可同时测试环保数据采集仪的所有接口，在测试过程中无须人工切换待测设备与测试装置之间的连线。并且，可测试环保数据采集仪的长期工作稳定性，在传统的测试方案中无法方便的测试这一点。由于可以自动根据测试项目及测试结果生成测试报告，所以免除了人工劳动，提高了测试效率，降低了对测试人员的要求。

实施例2

本实施例提供一种环保数据采集仪测试系统，如图7所示，该系统包括上位机21、待测设备23和环保数据采集仪测试装置22。

首先将待测设备(具体可为环保数据采集仪)23的全部对应接口连接至环保数据采集仪测试装置22的测试通道上，然后使用上位机21将测试程序下载至环保数据采集仪测试装置22上。通过环保数据采集仪测试装置22上的矩阵键盘操作即可启动测试进程。具体该环保数据采集仪测试装置22的工作过程和原理可同实施例1中的环保数据采集仪测试装置，在此不赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上文结合附图对本发明做举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实施方式只能局限在这些特定的具体实施方式中，本领域的技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方式只是多种优选实施方式中的一些示例，任何体现本发明权利要求的具体实施方式均应在本发明权利要求所要求保护的范围之内；本领域的技术人员能够对上文各具体实施方式中所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保数据采集仪测试装置，其特征在于，包括：为待测设备提供连接的测试通道，为上位机提供连接的上位机接口，环保数据采集仪测试主控芯片；其中，

所述测试通道与所述环保数据采集仪测试主控芯片；

所述环保数据采集仪测试主控芯片与所述上位机接口连接；

所述测试通道包括：为待测设备提供测试源信号的模拟源输出单元，测试待测设备数字通信接口工作状态的数据通信接口单元，测试待测设备的无源开关量采集功能的DI开关量测试单元和测试待测设备的DO继电器通道工作状态的DO继电器测试单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上位机接口包括：下载测试程序用的RS232接口，以太网和JTAG调试口。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括：矩阵键盘，SD卡，蜂鸣器LED，LCD显示屏和开关电源；

所述矩阵键盘，SD卡，蜂鸣器LED，LCD显示屏和开关电源均与所述环保数据采集仪测试主控芯片耦合连接。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述模拟源输出单元包括为待测设备的电压通道提供测试源信号的模拟电压输出子单元；

所述模拟电压输出子单元包括DAC芯片、模拟多路开关和运算放大器；

所述环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与所述DAC芯片耦合连接；所述DAC芯片与所述模拟多路开关连接；所述模拟多路开关与对应的多路运算放大器分别连接，所述多路运算放大器的电压输出为共地输出。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述模拟源输出单元包括为待测设备的电流通道提供测试源信号的模拟电流输出子单元；

所述模拟电流输出子单元包括DAC芯片和多个MOS管；

所述环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线与所述DAC芯片耦合连接；所述DAC芯片与所述多个MOS管连接，所述多个MOS管的电流输出为共地输出。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述数字通信接口单元包括：串口扩展芯片、接口芯片；

所述环保数据采集仪测试主控芯片通过SPI总线连接多个所述串口扩展芯片，多个所述串口扩展芯片连接对应数量的接口芯片以扩展出所述对应数量的扩展接口。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述DI开关量测试单元包括光耦合器、继电器驱动芯片和继电器；

所述环保数据采集仪测试主控芯片通过其芯片上的多个通用输入输出接口输出控制信号，所述多个通用输入输出接口通过对应数量的光耦合器连接至少一个继电器驱动芯片；所述至少一个继电器驱动芯片连接多个继电器。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述DO继电器测试单元包括两个接线端、限流电阻、光耦合器、TVS管和电容；

所述两个接线端中的一端提供电压，另一端直接接地，两个接线端之间并联TVS管和电容；

在两个接线端形成的测试通道上还串联有限流电阻和光耦合器。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述待测设备为环保数据采集仪。

10.一种环保数据采集仪测试系统，其特征在于，包括上位机、待测设备和如权利要求1-9中任意一项所述的环保数据采集仪测试装置。