CN107255763B - 一种天线倒伏器自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线倒伏器自动测试装置，包括24V直流电源、DC/DC变换器、键盘电路、单片机、电源开关电路、电机驱动电路、电机位置检测电路、电机接口、显示电路和报警电路；24V直流电源经DC/DC变换器连接单片机；24V直流电源依次连接电源开关电路、电流检测电路和电机驱动电路，电源开关电路的控制端连接单片机，电流检测电路将检测数据传输给单片机；电机驱动电路和电机位置检测电路均与电机接口和单片机连接，键盘电路、显示电路和报警电路均与单片机连接。本装置以单片机为核心控制电机驱动电路驱动电机进行垂直与水平状态转换，自动完成测试；对工作电流和电机状态进行实时检测，如出现过流或电机机械故障，能够切断电源并给出报警。

Description

一种天线倒伏器自动测试装置

技术领域

本发明属于测试装置技术领域，具体涉及一种天线倒伏器自动测试装置。

背景技术

通信车、装甲车等军用车辆通常配置短波或超短波通信设备，用于与指挥部门或上级部门进行通讯。短波或超短波车载通信设备一般配置鞭状天线，长度大约3米。车辆在执行任务时，天线处于垂直拉伸状态；当车辆行进时或过隧道时，考虑到天线高速移动产生机械应力以及高度等因素，天线需处于倒伏状态，通常使用天线倒伏器带动天线倒伏和竖起。现有的天线倒伏器均为电机驱动结构，可自动实现天线的倒伏和竖起，使用方便。

天线倒伏器作为通信车或装甲车等配套组件，属于工业级或军用级产品，在后期维护中需定期对其进行测试，以确保其具有较高的可靠性。但是目前还没有用于测试天线倒伏器的装置，仅是通过手动控制方式频繁切换天线倒伏器倒伏和竖起，无法实时获得天线倒伏器的电机工作电流；测试过程中若出现过流、电机运转时间过长或机械故障时，无法给出报警和保护措施；测试时间和天线倒伏次数无法精确定量和显示，只能靠人工记录；整个测试过程需手动完成，测试不方便。

现有技术采用手动控制方式测试天线倒伏器性能及可靠性测试，其存在诸多问题：无法实时测试电机工作电流；可靠性测试测试过程不到位，测试时间和天线倒伏次数无法精确定量和显示；同时，未提供了测试过程中，出现过流、电机运转时间过长或机械故障时，给出保护及报警措施。整个测试过程通过人工手动方式完成，缺少自动化操作及测试手段。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种天线倒伏器自动测试装置，可自动对天线倒伏器进行测试，实时获得天线倒伏器的电机工作电流，能显示测试时间和天线倒伏次数，当天线倒伏器出现故障时能发出警告。

本发明的具体技术方案如下：一种天线倒伏器自动测试装置，包括24V直流电源、用于将24V直流电压转换为5V直流电压的DC/DC变换器、单片机、电源开关电路、电流检测电路、电机驱动电路、用于检测天线倒伏器的电机位置的电机位置检测电路、用于与天线倒伏器的电机连接的电机接口、键盘电路、显示电路和报警电路；24V直流电源连接DC/DC变换器的输入端，DC/DC变换器的输出端连接单片机；24V直流电源依次连接电源开关电路、电流检测电路、电机驱动电路和电机接口，电机位置检测电路的输入端连接电机接口，电机位置检测电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输入端还连接电流检测电路，单片机的输出端分别连接电源开关电路和电机驱动电路，键盘电路连接单片机的输入端，显示电路和声报警电路均连接单片机的输出端；单片机输出通断控制信号给电源开关电路，电源开关电路根据通断控制信号导通或关断，电源开关电路导通时输出24V直流电压，电流检测电路输出电流检测数据给单片机，单片机输出驱动控制信号给电机驱动电路，电机驱动电路根据驱动控制信号驱动连接在电机接口的天线倒伏器的电机，电机位置检测电路输出连接在电机接口的天线倒伏器的电机的位置信号给单片机。

进一步，所述电源开关电路包括PMOS管V1、三极管V2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C4，PMOS管V1的源极连接24V直流电源，PMOS管V1的漏极连接电流检测电路，PMOS管V1的栅极与三极管V2、电阻R3和电阻R4组成的开关驱动电路的输出端相连，开关驱动电路的输入端与电阻R2和电容C4组成的积分延迟电路的输出端连接，积分延迟电路的输入端与单片机连接。

进一步，所述电流检测电路包括霍尔线性电流传感器和滤波电路，霍尔线性电流传感器的待测输入端连接电源开关电路，霍尔线性电流传感器的待测输出端连接电机驱动电路，霍尔线性电流传感器的检测结果输出端经滤波电路连接单片机。

进一步，所述电机驱动电路包括垂直驱动电路和水平驱动电路，垂直驱动电路与水平驱动电路结构相同；垂直驱动电路包括电阻R6、电阻R7、三极管V3、电阻R8、电阻R9、三极管V4、电阻R10、电阻R11、PMOS管V5、电阻R12和PMOS管V6，单片机与电阻R6、电阻R7、三极管V3和电阻R8组成的电平转换电路的输入端相连，电平转换电路的输出端分别与电阻R9、三极管V4、电阻R10、电阻R11和PMOS管V5组成的电机正端驱动电路的输入端以及电阻R12和PMOS管V6组成的电机负端驱动电路的输入端相连，电机正端驱动电路的供电端连接电流检测电路，电机正端驱动电路的输出端和电机负端驱动电路的输出端均连接电机接口。

进一步，所述电机位置检测电路包括垂直检测电路和水平检测电路，所述垂直检测电路和水平检测电路结构相同，用于将24V电平转换为5V电平；垂直检测电路包括电阻R38、电阻R39和三极管V19，电机接口与电阻R38、电阻R39和三极管V19组成的电平转换电路的输入端相连，电平转换电路的输出端与单片机相连。

进一步，所述电机接口包括垂直正端输出接口、垂直负端输出接口、水平正端输出接口、水平负端输出接口、垂直位置输入接口和水平位置输入接口，垂直正端输出接口和垂直负端输出接口连接垂直驱动电路的输出端，水平正端输出接口和水平负端输出接口连接水平驱动电路的输出端，垂直位置输入接口连接垂直检测电路的输入端，水平位置输入接口连接水平检测电路的输入端。

进一步，所述水平位置输入接口经串联的发光二极管D8和电阻R20接地，垂直位置输入接口经串联的发光二极管D9和电阻R21接地。

进一步，所述电机驱动电路、电机位置检测电路和电机接口各有至少两个。

本发明具有以下有益效果：(1)本发明天线倒伏器自动测试装置采用单片机控制，通过键盘电路向单片机输入测试参数，单片机控制电机驱动电路驱动天线倒伏器的电机进行垂直与水平状态的切换，实现天线倒伏器的自动测试；(2)采用电流检测电路对实时工作电流进行检测，并将检测数据传输给单片机，一旦出现过流，单片机控制电源开关电路断开，切断电机驱动电路供电，并控制声报警电路发出报警声；(3)采用电机位置检测电路检测天线倒伏器的电机的位置状态并将位置状态发送给单片机，若出现机械故障，单片机控制电源开关电路断开，切断电机驱动电路供电，并控制声报警电路发出报警声；(4)单片机对切换次数和切换时间进行记录，并发送给显示电路进行显示。

附图说明

图1是本发明天线倒伏器自动测试装置的结构框图。

图2是本发明天线倒伏器自动测试装置的单片机的结构图。

图3是本发明天线倒伏器自动测试装置的显示电路的结构图。

图4是本发明天线倒伏器自动测试装置的电源开关电路的结构图。

图5是本发明天线倒伏器自动测试装置的电流检测电路的结构图。

图6是本发明天线倒伏器自动测试装置的垂直/水平驱动电路的结构图。

图7是本发明天线倒伏器自动测试装置的垂直/水平检测电路的结构图。

图8是本发明天线倒伏器自动测试装置的电机接口的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种天线倒伏器自动测试装置，包括24V直流电源1、用于将24V直流电压转换成5V直流电压的DC/DC变换器2、键盘电路3、单片机4、电源开关电路5、电流检测电路6、电机驱动电路7、用于检测天线倒伏器的电机状态的电机位置检测电路8、用于与天线倒伏器的电机连接的电机接口9、显示电路10和声报警电路11。24V直流电源1连接DC/DC转换器2，DC/DC转换器2将24V直流电压转换成5V电压为单片机4、键盘电路3、电流检测电路6、电机驱动电路7和电机位置检测电路8供电。电源开关电路5的输入端连接24V直流电源1，输出端连接电流检测电路6的待测输入端，电流检测电路6的待测输出端连接电机驱动电路7。电源开关电路5的控制端连接单片机4，电流检测电路6的检测结果输出端连接单片机4。单片机控制电源开关电路导通或关断，电源开关电路导通时输出24V直流电压给电流检测电路，电流检测电路的待测输出端输出24V电压给电机驱动电路，同时电流检测电路将电流检测数据传输给单片机。电机驱动电路7和电机位置检测电路8均与电机接口9相连，电机驱动电路接收单片机的驱动控制信号，驱动连接在电机接口的天线倒伏器的电机进行状态切换，即使天线处于垂直或水平状态的切换，电机位置检测电路将检测的天线倒伏器的电机位置信号传输给单片机。键盘电路、显示电路和声报警电路均与单片机连接，键盘电路用于输入测试参数给单片机，显示电路用于对单片机输出的数据进行显示，声报警电路用于在接收单片机输出的告警命令后发出报警声。

本发明提出的天线倒伏器自动测试装置的工作过程如下：

天线倒伏器自动测试装置的电机接口经电缆与天线倒伏器连接，测试装置启动后，单片机控制电源开关电路导通输出24V直流电压，经电流检测电路输送给电机驱动电路，键盘电路输入测试参数到单片机，单片机根据接收到的测试参数，发送驱动控制信号给电机驱动电路，从而控制天线倒伏器的电机进行垂直和水平位置切换。需要说明的是，使天线处于垂直位置时的电机位置称为垂直位置，使天线处于水平位置时的电机位置称为水平位置。电机位置检测电路检测天线倒伏器的电机的位置，并将检测的电机位置信号传输给单片机，单片机根据电机位置信号判断是否切换成功。电流检测电路对工作电流进行检测并将检测数据发送给单片机，若出现过流，单片机控制电源开关电路关断，从而切断电机驱动电路供电，同时单片机发送告警命令给声报警电路，声报警电路发出报警声。单片机根据发送驱动控制信号给电机驱动电路直到接收到电机位置检测电路的电机位置信号，统计切换时间，若切换时间过长，单片机控制电源开关电路关断，从而切断电机驱动电路供电，同时单片机发送告警命令给声报警电路，声报警电路发出报警声。单片机对切换次数和切换时间进行记录，并将记录数据发送给显示电路进行显示。

图2至图8为本发明具体实施例中各个部分的具体电路图。

图2为本具体实施例中的单片机，采用STC12C5A16S2芯片。

图3为本具体实施例中的显示电路，采用LCD12864液晶显示模块，LCD12864液晶显示模块与STC12C5A16S2芯片连接。其中LCD12864液晶显示模块的引脚20与STC12C5A16S2芯片的引脚10之间通过电阻R49、电阻R50和三极管V23组成的开关电路连接，由单片机控制液晶显示模块的背光电路，起到节能作用。

图4为本具体实施例中的电源开关电路，包括PMOS管V1、三极管V2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C4，PMOS管V1作为开关，电阻R2和电容C3构成积分延迟电路，电阻R3、电阻R4和三极管V2组成开关驱动电路。PMOS管V1的源极作为电源开关电路的输入端连接24V直流电源，PMOS管V1的漏极作为电源开关电路的输出端连接电流检测电路，PMOS管V1的栅极连接三极管V2的集电极，三极管V2的发射极接地，三极管V2的基极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接三极管V2的集电极，电阻R4的一端连接PMOS管V1的栅极，电阻R4的另一端连接PMOS管V1的源极，三极管V2的基极分别连接电阻R2的一端和电容C4的一端，电阻R2的另一端连接STC12C5A16S2芯片的引脚41，电容C4的另一端接地。单片机输出通断控制信号经延时电路和开关驱动电路，控制PMOS管V1的导通和截止，从而控制电源开关电路输出或切断24V电压。其中，PMOS管V1选用导通电阻为20mΩ的IRF4905，其在大电流工作时功耗小；积分延时电路中R2＝5.1K，C3＝1uF，时间常数为5.1ms，可防止单片机开机初始化时出现电机驱动电路供电的现象。

图5为本具体实施例中的电流检测电路，包括型号为ACS712的霍尔线性电流传感器，ACS712的引脚1和2连接电源开关电路的PMOS管V1的漏极，引脚3和4连接电机驱动电路的输入端，引脚7经电阻R8和电容C8组成的低通滤波电路连接STC12C5A16S2芯片的引脚40。ACS712的引脚1、2和引脚3、4内部导通电阻小于2mΩ，保证电流检测电路具有相当小的功率，引脚7输出的电压为Vio＝kI+2.5V,k为灵敏度，I为工作电流，V为工作电压。

本发明中电机驱动电路包括垂直驱动电路和水平驱动电路，垂直驱动电路与水平驱动电路结构相同。图6为本具体实施例中的垂直/水平驱动电路，包括用于将5V电平转换成24V电平的电平转换电路、电机正端驱动电路和电机负端驱动电路。电平转换电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8和三极管V3，电阻R6的一端和电阻R7的一端相连并连接至STC12C5A16S2芯片，电阻R6的另一端连接DC/DC变换器的输出端，电阻R7的另一端连接三极管V3的基极，三极管V3的集电极经电阻R8连接ACS712的引脚1和2。电机正端驱动电路包括电阻R9、三极管V4、电阻R11、电阻R12和PMOS管V5，电阻R9的一端连接三极管V3的集电极，电阻R9的另一端连接三极管V4的基极，三极管V4的发射极接地，三极管V4的集电极连接电阻R11的一端，电阻R11另一端连接PMOS管V5的栅极，PMOS管V5的源极连接霍尔线性电流传感器U1的两个IP-引脚，PMOS管V5的漏极作为电机正端驱动电路的输出端连接电机接口，电阻R10的一端连接PMOS管V5的栅极，电阻R10的另一端连接PMOS管V5的源极；电机负端驱动电路包括电阻R12和PMOS管V6，电阻R12的一端与PMOS管V6的栅极连接三极管V3的集电极，电阻R12的另一端和PMOS管V6的漏极接地，PMOS管V6的源极作为负端驱动电路的输出端连接电机接口。垂直驱动电路驱动天线倒伏器的电机置于垂直位置，水平驱动电路驱动天线倒伏器的电机置于水平位置。其中，PMOS管V5选用导通电阻为20mΩ的IRF4905和PMOS管V6选用导通电阻为8mΩ的IRF3605，工作时功耗小。

本发明中电机位置检测电路包括垂直检测电路和水平检测电路，垂直检测电路和水平检测电路结构相同，用于将24V电平转换成5V电平。图7为本具体实施例中的垂直/水平检测电路，包括电阻R38、电阻R39和三极管V19，电阻R38的一端连接电机接口，另一端连接三极管V19的基极，三极管V19的发射极接地，集电极经电阻R39连接DC/DC变换器的输出端，三极管V19的集电极连接至STC12C5A16S2芯片。

图8为本具体实施例中的电机接口，包括垂直正端输出接口E、垂直负端输出接口G、水平正端输出接口C、水平负端输出接口F、垂直位置输入接口B和水平位置输入接口A，垂直正端输出接口E连接垂直驱动电路的PMOS管V5的漏极，垂直负端输出接口G连接垂直驱动电路的PMOS管V6的源极，水平正端输出接口C连接水平驱动电路的PMOS管V5的漏极，水平负端输出接口F连接水平驱动电路的PMOS管V6的源极，垂直位置输入接口B连接垂直检测电路的电阻R38的一端，水平位置输入接口连接水平检测电路的电阻R38的一端。水平位置输入接口A经串联的发光二极管D8和电阻R20接地，垂直位置输入接口B经串联的发光二极管D9和电阻R21接地。电机接口连接天线倒伏器，当电机处于垂直状态时，发光二极管D9点亮，垂直检测电路将位置信号传输给单片机，当电机处于水平状态时，发光二极管D8点亮，水平检测电路将信号传输给单片机。

本具体实施例中具有两组电机组件，分别为M1电机组件和M2电机组件。每组电机组件包括一个垂直驱动电路、一个水平驱动电路、一个垂直检测电路、一个水平检测电路和一个电机接口，每个电机接口用于连接一个天线倒伏器。本发明不局限于两组电机组件，可有两组以上的电机组件，可同时检测多个天线倒伏器。

Claims (7)

1.一种天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，包括24V直流电源、用于将24V直流电压转换为5V直流电压的DC/DC变换器、单片机、电源开关电路、电流检测电路、电机驱动电路、用于检测天线倒伏器的电机位置的电机位置检测电路、用于与天线倒伏器的电机连接的电机接口、键盘电路、显示电路和报警电路；24V直流电源连接DC/DC变换器的输入端，DC/DC变换器的输出端连接单片机；24V直流电源依次连接电源开关电路、电流检测电路、电机驱动电路和电机接口，电机位置检测电路的输入端连接电机接口，电机位置检测电路的输出端连接单片机的输入端，单片机的输入端还连接电流检测电路，单片机的输出端分别连接电源开关电路和电机驱动电路，键盘电路连接单片机的输入端，显示电路和声报警电路均连接单片机的输出端；单片机输出通断控制信号给电源开关电路，电源开关电路根据通断控制信号导通或关断，电源开关电路导通时输出24V直流电压，电流检测电路输出电流检测数据给单片机，单片机输出驱动控制信号给电机驱动电路，电机驱动电路根据驱动控制信号驱动连接在电机接口的天线倒伏器的电机，电机位置检测电路输出连接在电机接口的天线倒伏器的电机的位置信号给单片机；

所述电机驱动电路包括垂直驱动电路和水平驱动电路，垂直驱动电路与水平驱动电路结构相同；垂直驱动电路包括电阻R6、电阻R7、三极管V3、电阻R8、电阻R9、三极管V4、电阻R10、电阻R11、PMOS管V5、电阻R12和PMOS管V6，单片机与电阻R6、电阻R7、三极管V3和电阻R8组成的电平转换电路的输入端相连，电平转换电路的输出端分别与电阻R9、三极管V4、电阻R10、电阻R11和PMOS管V5组成的电机正端驱动电路的输入端以及电阻R12和PMOS管V6组成的电机负端驱动电路的输入端相连，电机正端驱动电路的供电端连接电流检测电路，电机正端驱动电路的输出端和电机负端驱动电路的输出端均连接电机接口。

2.根据权利要求1所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述电源开关电路包括PMOS管V1、三极管V2、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电容C4，PMOS管V1的源极连接24V直流电源，PMOS管V1的漏极连接电流检测电路，PMOS管V1的栅极与三极管V2、电阻R3和电阻R4组成的开关驱动电路的输出端相连，开关驱动电路的输入端与电阻R2和电容C4组成的积分延迟电路的输出端连接，积分延迟电路的输入端与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述电流检测电路包括霍尔线性电流传感器和滤波电路，霍尔线性电流传感器的待测输入端连接电源开关电路，霍尔线性电流传感器的待测输出端连接电机驱动电路，霍尔线性电流传感器的检测结果输出端经滤波电路连接单片机。

4.根据权利要求1所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述电机位置检测电路包括垂直检测电路和水平检测电路，所述垂直检测电路和水平检测电路结构相同，用于将24V电平转换为5V电平；垂直检测电路包括电阻R38、电阻R39和三极管V19，电机接口与电阻R38、电阻R39和三极管V19组成的电平转换电路的输入端相连，电平转换电路的输出端与单片机相连。

5.根据权利要求4所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述电机接口包括垂直正端输出接口、垂直负端输出接口、水平正端输出接口、水平负端输出接口、垂直位置输入接口和水平位置输入接口，垂直正端输出接口和垂直负端输出接口连接垂直驱动电路的输出端，水平正端输出接口和水平负端输出接口连接水平驱动电路的输出端，垂直位置输入接口连接垂直检测电路的输入端，水平位置输入接口连接水平检测电路的输入端。

6.根据权利要求5所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述水平位置输入接口经串联的发光二极管D8和电阻R20接地，垂直位置输入接口经串联的发光二极管D9和电阻R21接地。

7.根据权利要求1所述的天线倒伏器自动测试装置，其特征在于，所述电机驱动电路、电机位置检测电路和电机接口各有至少两个。