CN108896900B - 一种无线充电系统功能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线充电系统功能测试装置及测试方法。所述装置包括测试冶具、测试系统、测试板、接收端辅助测试设备组成，其中，测试系统所运行的电脑与测试治具、测试板连接，测试治具与测试板连接。本发明将多种测试工序整合到一站，有效的缩短了整体的测试时间，提高了生产效率。采用一键自动化测试，操作简单、使用简便。

Description

一种无线充电系统功能测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于解调电路测试技术领域，尤其涉及到一种无线充电系统功能测试系统及测试方法。

背景技术

随着无线充电技术的高速发展，无线充电的应用越来越广泛，这就必须要求各无线充电厂商能够高质量、高效率地提供相关产品。

现有的测试都是通过各种仪器的组合手动进行调试，并没有一个简便性的、系统性的自动测试方案，测试周期长、成本高。

发明内容

本发明提供了一种无线充电系统功能测试装置机测试方法。

所述装置包括测试冶具、测试系统、测试板、接收端辅助测试设备；其中，测试系统所运行的电脑与测试治具、测试板连接，测试治具与测试板连接。

所述测试治具包括底座、线圈摆放台、PCBA固定台、滑动部；线圈摆放台与滑动部相邻设置，且PCBA固定台位于滑动部的前方；PCBA固定台上还设置有测试顶针；滑动部包括一个竖板、滑竿、压合手柄、压板、连接杆；所述压合手柄前端活动固定在于竖板顶部连接的一个斜杆上，且前端还用于连接杆一端固定在一起，连接杆垂直于底座且另一端则与压板上表面固定在一起；位于竖板前方且垂直于底座设置的两个滑竿穿过压板，且滑竿上部通过连接件与竖板固定。压合手柄进行压合时，通过连接杆带动压板沿着滑竿轴向上下运动；压板位于PCBA固定台上方。

所述接收端辅助测试设备分为电连接的上、下两层电路板，上层电路板用于显示当前电流、电压值以及控制带载；下层电路板用于与无线充电接收端的线圈连接，测试接收端线圈与发射端线圈的感应电压和感应电流。

所述测试板用于测试无线充电接收端的电流、电压值；测试板包含STM8S207单片机及其外围电路、与STM8S207单片机连接的供电模块和采样电路；所述供电模块由串联的降压式变换电路和低压差线性稳压器串联组成。

所述测试系统包括其所运行的电脑的串口、条形码显示及校对模块、提醒模块、解码模块、信息读取模块、数据处理模块、显示模块。

所运行的电脑的串口与被测无线充电发射端PCBA板的串口、测试板的串口连接。

信息读取模块用于通过串口读取无线充电发射端PCBA板、测试板发送来的信息、所述条形码显示及校对模块用于显示扫描被测无线充电发射端所得的条形码，并校对条形码的序列号位数是否是与系统预先入定的位数相同。

所述提醒模块用于在条形码的序列号位数与系统预先入定的位数相同的情况下提醒操作人员将被测无线充电发射端放置于测试治具并压合测试治具。

所述解码模块用于对系统读取的被测无线充电发射端的信息进行解码，得到所需求的数据。

所述数据存储及处理模块用于存储读取的信息，并计算出无线充电接收端的效率、判断接收端辅助测试设备是否正常放置于发射端的线圈上、将测试所得数据与预定数据进行比较。

显示模块用于显示测试结果。

进一步的，所述接收端辅助测试设备的上层电路板上表面还设置有一层透明的挡板。

进一步的，所述线圈摆放台与PCBA固定台下方设置有支撑柱，所述支撑柱能够进行竖直方向上的伸缩。

进一步的，接收端辅助测试设备上层电路板、下层电路板通过铜针相连接。

上述无线充电系统功能测试装置的测试方法，包括如下步骤：

步骤一：扫描被测无线充电发射端的条形码，当扫描的序列号位数与软件设定的位数相同时进行步骤二，否则不进行。

步骤二：提醒模块提醒测试人员将被测无线充电发射端放置于测试治具并压合测试治具上，其中，PCBA板放置于PCBA固定台上，线圈放置于线圈摆放台上。

步骤三：信息读取模块读取PCBA板发送的信息发送给解码模块进行解码，得到所需求的数据；信息读取模块读取测试板所测的电流值、电压值。

步骤四：操作人员将接收端辅助测试设备卡入放到无线充电发送端的其中一个线圈的卡槽上，观察接收端辅助测试设备是否显示正常的电流值、电压值，如果是，则表明被测无线充电发射端会与无线充电接收端正常通信，且无线充电发射端会将相关信息通过串口实时传送至测试软件。

步骤五：测试软件根据无线充电发射端发送的串口信息来判断接收端辅助测试设备是否是放到了步骤四中的线圈上，如果是的话则进行下一步，否则不进行。

步骤六：测试系统读取被测无线充电发射端的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压、温度，并计算得到效率。

步骤七：重复进行步骤四-步骤六，直到测试完无线充电发射端的每个线圈。

步骤八：数据存储及处理模块存储测试数据，判断测试所得各项数据是否属于预定范围，如果所有数据在预定范围内则判断该次测试通过，否则显示失败。

步骤九：显示模块用于显示各项数据的测试结果。

步骤八中，还对每个失败的测试对应设置唯一的代码。

本发明的有益效果为：

1.本发明由自检测功能和高精度的外围检测电路代替了传统的测试仪器，节约了购买昂贵测试仪器的费用。

2.本发明将多种测试工序整合到一站，有效的缩短了整体的测试时间，提高了生产效率。

3.本发明采用一键自动化测试，操作简单、使用简便。

附图说明

图1为本发明所述系统的硬件连接示意图。

图2为测试治具正面示意图。

图3为测试冶具侧面示意图。

图4为测试版电路图。

图中:1.底座，2.线圈摆放台，3.PCBA固定台，4.滑竿，5.电源开关，6.压合手柄，7.压板，8.连接杆，9.竖板，10.支撑柱。

具体实施方式

本发明的技术构思为：

本测试方法是在利用一个测试治具对产品进行定位固定和相关测试点引出的基础上，通过测试板和接收端辅测物进行辅助测试。然后由测试系统通过串口(USB TO TTL)获取无线充电发射端、无线充电接收端、测试板、直流电源适配器的数据信息，测试系统(包括串口及运行在计算机上的软件部分)将获取到的数据信息进行解码处理，得到被测参量，然后自动进行运算、控制和判断，再得出测试结果。最后将测试结果的数据进行分类整理并保存，对于每一个测试FAIL的项都有一个唯一的FAIL代码。因此，无需人为进行复杂的手动操作和计算，保存的数据也便于异常分析和数据备查，FAIL代码的引入也为异常处理提供了便捷的统计方法。

需要说明的是，本发明所测试的无线充电发射端可适用现有的产品下面对技术方案进行说明。

本发明包括硬件部分和软件部分。所述硬件部分包括测试治具、测试板、接收端辅测物(图1中的T20)、测试电脑，测试电脑上运行有测试系统。

图1为硬件环境接线图。测试电脑与测试治具、测试板连接，测试治具与测试板连接。

下面分别对测试治具、测试板、接收端辅测物、软件部分进行介绍。

1.测试治具

如图2、3所示为测试治具结构示意图。其包括底座1、线圈摆放台2、PCBA固定台3、滑动部。

所述底座1表面设置有电源开关5。线圈摆放台2、PCBA固定台3、滑动部设置于底座1上。

PCBA固定台3位于滑动部的前方。PCBA固定台3与线圈摆放台2构成了整个被测无线充电发射端的坞站。PCBA固定台3上设置有测试顶针。线圈摆放台2用于固定被测无线充电发射端的线圈模组部分。优选的，整个坞站下方设置有支撑柱10，该支撑柱10利用弹簧进行竖直方向上的伸缩，使得坞站上下滑动，防止压合手柄6压合后压坏被测无线充电发射端和测试顶针。

滑动部包括竖板9、滑竿4、压合手柄6、压板7、连接杆8。竖板9垂直于底座1设置。压合手柄6前端活动固定在于竖板9顶部的一个斜杆上，且前端还与连接杆8一端固定在一起，连接杆8垂直于底座1且另一端则与压板7上表面固定在一起。位于竖板9前方且垂直于底座1设置的两个滑竿4穿过压板7，且滑竿4上部通过连接件与竖板9固定。压合手柄6进行压合时，通过连接杆8带动压板7沿着滑竿4上下运动。压板7位于PCBA固定台3上方。当压合手柄6下压的时候，压板7向下滑动，从而固定被测无线充电发射端，当压合手柄6向上抬起的时候，压板7向上滑动，可取出被测无线充电发射端。

优选的，压板7可由透明材料制成，以方便观察被测无线充电发射端的固定情况。

2.测试板

测试板是用来测量无线充电发射端的输入电流和输入电压，以及PCBA特定位置点位电压的装置。该装置具备万用表的电流、电压测量功能，因此，在此主要是用来替换万用表，实现整个测试环境的便捷化和低成本化。

测试板的电路结构如图4所示：包含一个STM8S207单片机及其外围电路、与单片机连接的供电模块和采样电路。所述供电模块由串联的降压式变换电路(图中的BUCK电路)和低压差线性稳压器(图中的LDO)串联组成。输入电压首先是通过Buck电路稳压到 5V，该5V用于外部供电；然后再通过LDO稳压到3.3V,该3.3V电压主要用于对 STM8S207单片机供电。

采样电路采用的是现有电路，分为电压采样部分和电流采样部分，其中电压采样部分是通过一个分压电阻，降压后接入单片机直接测量；电流采样部分是通过一颗INA1991芯片完成。该电路是采取的目前常用的一种测量电路。

3.接收端辅测物

接收端辅测物分为上、下两层电路板，且两层电路板用4根铜柱固定在一起。

上层电路板用于显示当前电流电压值以及控制带载。对电流电压值的显示是利用的数码显示管。上层电路板采用的是常见的显示电路模块。下层电路板用于控制无线充电。下层电路板底部设置有底座，底座内具有腔体，可用于固定接收端线圈。无线充电接收端线圈与下层电路板连接。下层电路板采用申请人目前上在市面上销售的EC4016芯片，属于现有技术，EC4016芯片通过对外围电路的协调控制，从而实现无线充电的功能。

EC4016是一个高度集成的无线充电接收端IC，与现有流行的无线充电标准兼容：WPC V1.2.3(Qi)、Air Fuel(PMA and A4WP)和专有的标准。它集成了一个同步整流器和一个高性能降压稳压器，可提供最大15W的充电功率。EC4016还包括一个MCU和OTP的存储单元。

上层电路板、下层电路板通过4根铜针相连接进行相互通信和控制。上层电路板上表面还设置有一层透明的挡板，主要是防止操作人员在拿起接收端辅测物过程中被负载电阻的高温所烫伤。在下层电路板底部还设置了底座，底座内具有腔体，可用于固定接收端的线圈。

接收端辅测物的工作原理是：当无线充电接收端的线圈置于线圈摆放台上时，接收端辅测物放于该线圈对应的卡槽内，如果成功放置，接收端辅测物会显示线圈感应电流值、电压值(正常情况下，应该为9V,1.1A)，然后被测无线充电发射端会与无线充电接收端进行通信，并把相关信息通过串口实时传送至测试系统，此时测试系统会根据被测无线充电发射端发送的串口信息来判断接收端辅测物是否是放到了无线充电接收端的线圈上。

4.测试系统

所述测试系统包括串口(采用计算机串口)、条形码显示及校对模块、提醒模块、解码模块、信息读取模块、数据处理模块、显示模块。

在测试过程中，所述串口与被测无线充电发射端PCBA板的串口、测试板的串口连接。测试系统读取测试板的电流电压值时会读取5次数据，然后取5次数据的平均值作为结果输出并显示。当然，也可以取其他次数。

信息读取模块用于通过串口读取PCBA板、测试板、线充电发射端发送来的信息。

所述条形码显示及校对模块用于显示扫描被测无线充电发射端所得的条形码，并校对条形码的序列号位数是否是与系统预定的位数相同。

所述提醒模块用于在条形码的序列号位数与系统预先入定的位数相同的情况下提醒操作人员将被测无线充电发射端放置于测试治具并压合测试治具。提醒方式可以为弹屏和/ 或声音。

所述解码模块用于对系统读取的被测无线充电发射端的信息进行行解码，得到所需求的数据。所述数据包括被测无线充电发射端软件版本、适配器型号、电流偏置、被测无线充电发射端自检电流及自检电压、温度等数据。

所述数据存储及处理模块用于存储读取的信息，并计算出无线充电接收端的效率、判断接收端辅助测试设备是否正常放置于发射端的线圈上、将测试所得数据与预定数据进行比较。

显示模块用于显示测试结果。

测试系统对各个单元的详细控制与数据操作流程图

步骤一：扫描被测无线充电发射端的条形码，当扫描的序列号位数与软件设定的位数相同时进行步骤二，否则不进行。

条形码一般位于无线充电接收端的PCBA板上。本实施例是用一个扫码枪，把被测无线充电发射端的序列号填入到测试系统的条码显示位置。

步骤二：提醒模块提醒测试人员将被测无线充电发射端放置于测试治具并压合在测试治具上，其中，PCBA板放置于PCBA固定台上，线圈放置于线圈摆放台上。

步骤三：信息读取模块读取PCBA板发送的信息发送给解码模块进行解码，得到所需求的数据；信息读取模块读取测试板所测的电流值、电压值。

步骤四：操作人员将接收端辅助测试设备卡入放到无线充电发送端的其中一个线圈的卡槽上，观察接收端辅助测试设备是否显示预定的电流值、电压值，如果是，则表明无线充电发射端正在给接收端充电，并且与接收端在正常通信，且无线充电发射端将TX的输入电流、输入电压、工作频率、占空比、温度、CE等信息，以及RX的带载功率通过串口实时传送至测试系统。

步骤五：数据存储及处理模块根据传送的串口信息来判断接收端辅助测试设备是否是放到了线圈上，如果是的话则进行下一步，否则不进行。如果RX正常放置到TX线圈上，TX将会通过串口将发送CE包；根据QI协议规定，当CE的值控制在±1之间，则表明带载稳定。

步骤六：开始对线圈进行带载测试。所述带载测试是指：无线充电发射端与无线充电接收端之间有能量传输，并且在无线充电接收端串入了一个负载。通过信息读取模块读取被测无线充电发射端的输入电流Iin、输入电压Vin、输出电流Iout、输出电压Vout、温度，数据存储及处理模块计算得到效率。

其中：输入电流Iin、输入电压Vin是由测试板测得；输出电流Iout、输出电压Vout由被测无线充电接收端测得，然后接收端将测得的数据传给发射端；温度是由发射端测得。

电流、电压、温度是直接读取并解码被测无线充电发射端和测试板的信息，每个测试项读取5次数据然后取其平均值，效率η是通过η＝(Vout*Iout)/(Vin*Iin)来计算在被测无线充电发射端线圈和无线充电接收端线圈处于某一相对位置时无线充电系统的充电效率)。

步骤七：重复进行步骤四-步骤六，直到测试完被测无线充电发射端的每个线圈。

步骤八：数据存储及处理模块存储测试数据，判断测试所得各项数据是否属于预定范围，如果所有数据在预定范围内则判断该次测试通过，否则显示失败。

优选的，对每个失败的测试对应设置唯一的、代表失败的代码。

优选的，将所有测试项的测试数据保存到一个.csv的文件内，便于后续的分析与追踪。

步骤九：显示模块用于显示各项数据的测试结果。

Claims (5)

1.一种无线充电系统功能测试装置，其特征在于，包括测试冶具、测试系统、测试板、接收端辅助测试设备；其中，测试系统所运行的电脑与测试冶具、测试板连接，测试冶具与测试板连接；

所述测试冶具包括底座、线圈摆放台、PCBA固定台、滑动部；线圈摆放台与滑动部相邻设置，且PCBA固定台位于滑动部的前方； PCBA固定台上还设置有测试顶针；滑动部包括一个竖板、滑竿、压合手柄、压板、连接杆；所述压合手柄前端活动固定在于竖板顶部连接的一个斜杆上，且前端还用于连接杆一端固定在一起，连接杆垂直于底座且另一端则与压板上表面固定在一起；位于竖板前方且垂直于底座设置的两个滑竿穿过压板，且滑竿上部通过连接件与竖板固定；线圈摆放台用于摆放无线充电发射端的线圈；

压合手柄进行压合时，通过连接杆带动压板沿着滑竿轴向上下运动；压板位于PCBA固定台上方；

所述接收端辅助测试设备分为电连接的上、下两层电路板，上层电路板用于显示当前电流、电压值以及控制带载；下层电路板用于与无线充电接收端的线圈连接，测试接收端线圈与发射端线圈的感应电压和感应电流；

所述测试板用于测试无线充电发射端的电流、电压值；测试板包含STM8S207单片机及其外围电路、与STM8S207单片机连接的供电模块和采样电路；所述供电模块由串联的降压式变换电路和低压差线性稳压器串联组成；

所述测试系统包括其所运行的电脑的串口、条形码显示及校对模块、提醒模块、解码模块、信息读取模块、数据存储及处理模块、显示模块；

所运行的电脑的串口与被测无线充电发射端PCBA板的串口、测试板的串口连接；

信息读取模块用于通过串口读取无线充电发射端PCBA板、测试板发送来的信息；

所述条形码显示及校对模块用于显示扫描被测无线充电发射端所得的条形码，并校对条形码的序列号位数是否是与系统预先入定的位数相同；

所述提醒模块用于在条形码的序列号位数与系统预先入定的位数相同的情况下提醒操作人员将被测无线充电发射端放置于测试冶具并压合测试冶具；

所述解码模块用于对系统读取的被测无线充电发射端的信息进行解码，得到所需求的数据；

所述数据存储及处理模块用于存储读取的信息，并计算出无线充电接收端的效率、判断接收端辅助测试设备是否正常放置于发射端的线圈上、将测试所得数据与预定数据进行比较；

显示模块用于显示测试结果；

所述接收端辅助测试设备的上层电路板上表面还设置有一层透明的挡板。

2.如权利要求1所述的一种无线充电系统功能测试装置，其特征在于，所述线圈摆放台与PCBA固定台下方设置有支撑柱，所述支撑柱能够进行竖直方向上的伸缩。

3.如权利要求1所述的一种无线充电系统功能测试装置，其特征在于，接收端辅助测试设备上层电路板、下层电路板通过铜针相连接。

4.一种如权利要求1~2任一项所述的一种无线充电系统功能测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：扫描被测无线充电发射端的条形码，当扫描的序列号位数与软件设定的位数相同时进行步骤二，否则不进行；

步骤二：提醒模块提醒测试人员将被测无线充电发射端放置于测试冶具并压合测试冶具上，其中，PCBA板放置于PCBA固定台上，发射端线圈放置于线圈摆放台上；

步骤三：信息读取模块读取PCBA板发送的信息发送给解码模块进行解码，得到所需求的数据；信息读取模块读取测试板所测的电流值、电压值；

步骤四：操作人员将接收端辅助测试设备放到无线充电发射端的其中一个线圈的卡槽上，观察接收端辅助测试设备是否显示正常的电流值、电压值，如果是，则表明被测无线充电发射端会与无线充电接收端正常通信，且无线充电发射端会将相关信息通过串口实时传送至测试软件；

步骤五：测试软件根据无线充电发射端发送的串口信息来判断接收端辅助测试设备是否是放到了步骤四中的线圈上，如果是的话则进行下一步，否则不进行；

步骤六：测试系统读取被测无线充电发射端的输入电流、输入电压、输出电流、输出电压、温度，并计算得到效率；

步骤七：重复进行步骤四-步骤六，直到测试完无线充电发射端的每个线圈；

步骤八：数据存储及处理模块存储测试数据，判断测试所得各项数据是否属于预定范围，如果所有数据在预定范围内则判断该次测试通过，否则显示失败；

步骤九：显示模块用于显示各项数据的测试结果。

5.如权利要求4所述的一种无线充电系统功能测试装置的测试方法，其特征在于，步骤八中，还对每个失败的测试对应设置唯一的代码。

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