CN110446213B - 一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法 - Google Patents

一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线机电设备测试技术领域，公开了一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法，以快速且准确地对LoRa无线单灯控制器进行自动配置与测试；本发明的测试系统包括无线协调器、调光测试模块、以及主机，其中，调光测试模块包括放大滤波电路和转换器，通过放大滤波电路采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给转换器，转换器将反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机，由主机判断是否通过测试。

Description

一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法
技术领域
本发明涉及无线机电设备测试技术领域，尤其涉及一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法。
背景技术
近几年内，最新一代基于LoRa无线技术的照明控制系统已在高速公路得到大量的推广应用，必将成为公路隧道机电控制的主流技术与产品。在LoRa无线技术的照明控制系统中，LoRa无线单灯控制器占着举足轻重的地位。隧道安全问题重大，必须确保LoRa无线网络设备的产品质量安全，因此，在使用前，需要对LoRa无线网络设备进行ID号配置及功能测试，目前还没有相应的针对LoRa无线单灯控制器的进行自动配置与测试的工具或方式。
传统方法中，只能借用Modbus调试助手，人工完成对LoRa无线单灯控制器的ID配置与功能测试，这个过程中需要两人配合，一人主要负责测试系统的接线，一人负责操作计算机发送测试指令。由于Modbus协议的功能码多、数据结构不同、协议报文长度不等，导致大批量无线网络设备的人工配置与测试存在以下问题：所需人力多、劳动强度大、配置与测试时间长、设备ID配置错误率高、测试效率低，且每次只能测试与调试一台设备，功效低，时间长，劳动强度大。显然，使用Modbus调试助手进行无线网络设备的人工配置与测试不能很好地满足实际应用需求，严重制约LoRa无线隧道照明系统的推广应用。
因此，如何快速且准确地对LoRa无线单灯控制器进行自动配置与测试，成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法，以快速且准确地对LoRa无线单灯控制器进行自动配置与测试。
为实现上述目的，本发明提供了一种LoRa无线单灯控制器用测试系统，包括：
无线协调器，用于接收来自主机的测试指令，并对所述测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；所述测试指令包括调光指令，所述调光指令为设定的调光电压值；
调光测试模块，包括放大滤波电路和转换器，所述放大滤波电路与待测LoRa无线单灯控制器相连，用于采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给所述转换器；所述转换器与所述放大滤波电路相连，用于将所述反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机，用于产生测试指令，并将所述调光测试指令发送给所述无线协调器；所述主机还用于接收来自所述调光测试模块的数字电压值，将所述数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若所述数字电压值在所述设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能。
优选地，所述测试系统还包括输出开关状态检测模块，包括用于选择单灯控制器的第一继电器和用于检测单灯控制器内部继电器是否正常工作的第二继电器，所述第一继电器连接在所述待测LoRa无线单灯控制器的输入端的火线上，所述第二继电器连接在所述待测LoRa无线单灯控制器的输出火线与零线上；其中，所述第二继电器的常闭触点一端接入板卡的数字两输入模块DI0接口，所述继电器的另一端接地。
优选地，所述放大滤波电路包括芯片CD4052BM96、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、以及第四运算放大器；
所述第一运算放大器的第2个引脚为信号输入端，该第2个引脚通过电阻R201与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述第一运算放大器的第1个引脚为输出端，该第1个引脚与所述芯片CD4052BM96的第13个引脚相连；
所述第二运算放大器的第6个引脚为输入端，该第6个引脚通过电阻R203与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述第二运算放大器的第7个引脚为输出端，该第7个引脚与所述芯片CD4052BM96的第3个引脚相连；
所述芯片CD4052BM96的第13个引脚通过电阻R205连接至第三运算放大器的第9个引脚，所述第三运算放大器的第10个引脚通过电阻R206接地，所述第三运算放大器的第9个引脚和第8个引脚之间串接反馈电阻R207，且在所述反馈电阻R207两端并联电容C201，所述第三运算放大器的第8个引脚连接至转换器ADS1256；
所述芯片CD4052BM96的第3个引脚通过电阻R208连接至第四运算放大器的第13个引脚，所述第四运算放大器的第12个引脚通过电阻R209接地，所述第四运算放大电路的第13个引脚和第14个引脚之间串接反馈电阻R210，且在所述反馈电阻R210两端并联电容C202，所述第四运算放大器的第14个引脚连接至转换器ADS1256。
优选地，所述测试系统还包括灯具驱动电源模块和LED灯具，所述灯具驱动电源模块的输入端与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述灯具驱动电源模块的输出端通过常闭触头与所述LED灯具相连。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种应用于上述LoRa无线单灯控制器用测试系统的测试方法，包括以下步骤：
主机产生测试指令，并将所述调光测试指令发送给所述无线协调器；
无线协调器接收来自主机的测试指令，并对所述测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；所述测试指令包括调光指令，所述调光指令为设定的调光电压值；
所述放大滤波电路采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给所述转换器；所述转换器将所述反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机接收来自所述调光测试模块的数字电压值，将所述数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若所述数字电压值在所述设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能。
优选地，所述测试指令还包括无线通信测试指令、ID号配置测试指令、驱动电源开关控制测试指令、节点故障测试指令、以及灯具故障测试指令中的一种或者任意几种的组合。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种LoRa无线单灯控制器用测试系统及其测试方法，通过调光测试模块实现对LoRa无线单灯控制器的调光功能的测试，该调光测试模块包括放大滤波电路和转换器，通过放大滤波电路采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给转换器，转换器将反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机，由主机判断是否通过测试；该调光测试模块可以实现对LoRa无线单灯控制器的调光功能的准确测试，电路设计简单，实施成本低。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的LoRa无线单灯控制器用测试系统电路结构示意图；
图2是本发明优选实施例的调光测试模块结构示意图；
图3是本发明优选实施例的放大滤波电路图；
图4是本发明优选实施例的测试方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种LoRa无线单灯控制器用测试系统，包括：
无线协调器，用于接收来自主机的测试指令，并对测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；测试指令包括调光指令，调光指令为设定的调光电压值；
调光测试模块，包括放大滤波电路和转换器，放大滤波电路与待测LoRa无线单灯控制器相连，用于采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给转换器；转换器与放大滤波电路相连，用于将反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机，用于产生测试指令，并将调光测试指令发送给无线协调器；主机还用于接收来自调光测试模块的数字电压值，将数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若数字电压值在设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能。
上述LoRa无线单灯控制器用测试系统，可以实现对LoRa无线单灯控制器的调光功能的准确测试，电路设计简单，实施成本低。
优选地，测试系统还包括：
输出开关状态检测模块，输出开关状态检测模块包括用于选择单灯控制器的第一继电器(J-K1)和用于检测单灯控制器内部继电器是否正常工作的第二继电器(J-K17)，第一继电器连接在待测LoRa无线单灯控制器的输入端的火线上，第一继电器(J-K1)用于选择启动某个单灯控制器，当该继电器闭合，则对应的单灯控制器上电工作，其他的单灯控制器的继电器则保持断开。第二继电器连接在待测LoRa无线单灯控制器的输出火线与零线上；其中，第二继电器的常闭触点一端接入板卡的数字量输入模块DI0接口，继电器的另一端接地。本实施例中，板卡是DI板卡，输入电平一定。灯具驱动电源与灯具之间接常闭触头，板卡DO15输出电平变化时，通过继电器触头K16-1断开灯具来实现灯具故障的模拟，测试单灯控制器读取灯具故障状态与定位的功能。
调光测试模块如图2所示，包括放大滤波电路和转换器。本实施例中，转换器为AD转换器，采用芯片为ADS1256。本实施例中，AD转换器用于将放大滤波电路处理后的模拟信号经过采样、量化、编码转化为数字量。
调光测试模块还包括控制器，本实施例中，控制器采用的芯片型号为STM32F103C8T6，该控制器处理上述AD转换器转换的时序以及对可变增益电路的档位控制，选择增益倍数，然后将判断结果通过MAX13085通信模块将测量数据上传到主机。
作为本实施例优选的实施方式，放大滤波电路如图3所示，包括芯片CD4052BM96、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、以及第四运算放大器；
第一运算放大器的第2个引脚为信号输入端，该第2个引脚通过电阻R201与待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，第一运算放大器的第1个引脚为输出端，该第1个引脚与芯片CD4052BM96的第13个引脚相连；
第二运算放大器的第6个引脚为输入端，该第6个引脚通过电阻R203与待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，第二运算放大器的第7个引脚为输出端，该第7个引脚与芯片CD4052BM96的第3个引脚相连；
芯片CD4052BM96的第13个引脚通过电阻R205连接至第三运算放大器的第9个引脚，第三运算放大器的第10个引脚通过电阻R206接地，第三运算放大器的第9个引脚和第8个引脚之间串接反馈电阻R207，且在反馈电阻R207两端并联电容C201，第三运算放大器的第8个引脚连接至转换器ADS1256；其中反馈电阻R207和电容C201组成单位增益滤波电路。
芯片CD4052BM96的第3个引脚通过电阻R208连接至第四运算放大器的第13个引脚，第四运算放大器的第12个引脚通过电阻R209接地，第四运算放大电路的第13个引脚和第14个引脚之间串接反馈电阻R210，且在反馈电阻R210两端并联电容C202，第四运算放大器的第14个引脚连接至转换器ADS1256。其中反馈电阻R210和并联电容C202组成单位增益滤波电路。
作为本实施例优选的实施方式，测试系统还包括灯具驱动电源模块和LED灯具，灯具驱动电源模块的输入端与待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，灯具驱动电源模块的输出端通过常闭触头与LED灯具相连。
实施例2
本实施例提供一种应用于上述LoRa无线单灯控制器用测试系统的测试方法，包括以下步骤：
主机产生测试指令，并将调光测试指令发送给无线协调器；
无线协调器接收来自主机的测试指令，并对测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；测试指令包括调光指令，调光指令为设定的调光电压值；
放大滤波电路采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给转换器；转换器将反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机接收来自调光测试模块的数字电压值，将数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若数字电压值在设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能。
具体地，放大滤波电路实现了不同输入电压的增益自动切换，根据测试系统被测模拟量的实际变化范围，将输入范围划分为0～1.25V、1.25～2.5V、2.5～5V、以及5～10V四挡，通过程控模拟开关选择不同的反馈电阻值，得到不同的电压放大倍数，本实施例中，放大滤波电路的放大倍数分别为4倍、2倍、1倍、以及0.5倍。其中，芯片CD4052BM96、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器以及相关外围电路构成两级放大电路，实现两路模拟量输入的可变增益控制和滤波。两路一级放大的4个不同反馈电阻R211～R214、R215～R218分别接入CD4052的X组和Y组输入通道，构成可变4增益反向放大器；第二级放大电路为放大倍数为1的反向放大器，例如上述的反馈电阻R207和电容C201组成单位增益滤波电路，使电路中输出电压极性与输入电压极性一直，还能滤除信号中的高频噪声。
具体地，LoRa无线单灯控制器的待测功能种类包括无线通信功能、调光功能测试、ID号配置功能、LED灯具驱动电源开关控制功能、节点故障检测定位功能以及灯具故障检测功能，本实施例中，测试指令中包括若干种测试信息，该若干种测试信息包括无线通信测试、ID号配置测试、调光测试、驱动电源开关控制测试、节点故障测试、以及灯具故障测试中的一种或者任意几种的组合。
上述测试方法具体包括以下步骤：
如图4所示，初始化LoRa无线单灯控制器的调光输出最大幅值为10V；首先对LoRa无线单灯控制器进行一次9V调光，通过调光测试模块读取LoRa无线单灯控制器输出的调光电压值VAD。若8.8V<VAD<9.2V成立(误差允许范围设置为0.2V)，则进行下一步配置，若8.8V<VAD<9.2V不成立，则认为LoRa无线单灯控制器没有执行调光指令。需要说明的是，在实际情况中，单灯控制器存在两项功能故障的概率极低，此时发送关闭继电器的指令，如果继电器动作则说明调光存在故障，如果继电器不动作，判定为单灯控制器存在无线通信故障，系统不再对该节点进行其他功能测试，继续测试下一个设备。本实施例中，调光测试模块包括放大滤波电路和转换器，放大滤波电路与待测述LoRa无线单灯控制器相连，转换器与放大滤波电路相连，通过放大滤波电路对采集的电压信号进行放大，可以防止信号在传输过程中失真，且该放大滤波电路设计简单，降低了实施成本。
为LoRa无线单灯控制器配置ID号后，通过发送与ID号对应的单节点调光指令，让其进行4V调光，若3.8V<VAD<4.2V，说明此ID号的单灯控制器执行了调光动作，即ID配置成功，若3.8V<VAD<4.2V不成立，说明此ID的单灯控制器没有接受指令，即ID配置不成功。
进一步地，对节点发送断开继电器指令，节点内部继电器执行动作后，节点输出线上电压为0，板卡DI0模块读取数据会变为低电平。若检测到DI0＝0，则说明节点内部继电器没有故障，否则记录故障类型为断开继电器故障。
LED灯具驱动电源开关控制通过第一继电器与第二继电器判断单灯控制器内部继电器是否故障完成测试。
在检测节点读取灯具状态的功能时，需要使DO15＝0模拟灯具故障的状态。发送状态读取指令XX 03 00 01,设备正常情况下返回的协议格式为XX 03 00 01 LL。其中LL表示故障状态信息：LL为00,表示灯具坏了，同时也表明单灯控制器工作正常，能进行无线通信；LL为01表示灯具正常；LL为02则表示单灯控制器有故障，无法通信。因为已经模拟了灯具故障，因此在这种情况下应该返回的数据为XX 03 00 01 00，所以在测试时直接根据返回数据的第五个字节判断。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种LoRa无线单灯控制器用测试系统，其特征在于，包括：
无线协调器，用于接收来自主机的测试指令，并对所述测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；所述测试指令包括调光指令，所述调光指令为设定的调光电压值；
调光测试模块，包括放大滤波电路和转换器，所述放大滤波电路与待测LoRa无线单灯控制器相连，用于采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给所述转换器；所述转换器与所述放大滤波电路相连，用于将所述反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机，用于产生测试指令，并将所述调光测试指令发送给所述无线协调器；所述主机还用于接收来自所述调光测试模块的数字电压值，将所述数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若所述数字电压值在所述设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能；
所述放大滤波电路包括芯片CD4052BM96、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、以及第四运算放大器；
所述第一运算放大器的第2个引脚为信号输入端，该第2个引脚通过电阻R201与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述第一运算放大器的第1个引脚为输出端，该第1个引脚与所述芯片CD4052BM96的第13个引脚相连；
所述第二运算放大器的第6个引脚为输入端，该第6个引脚通过电阻R203与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述第二运算放大器的第7个引脚为输出端，该第7个引脚与所述芯片CD4052BM96的第3个引脚相连；
所述芯片CD4052BM96的第13个引脚通过电阻R205连接至第三运算放大器的第9个引脚，所述第三运算放大器的第10个引脚通过电阻R206接地，所述第三运算放大器的第9个引脚和第8个引脚之间串接反馈电阻R207，且在所述反馈电阻R207两端并联电容C201，所述第三运算放大器的第8个引脚连接至转换器ADS1256，所述反馈电阻R207和所述电容C201组成单位增益滤波电路；
所述芯片CD4052BM96的第3个引脚通过电阻R208连接至第四运算放大器的第13个引脚，所述第四运算放大器的第12个引脚通过电阻R209接地，所述第四运算放大电路的第13个引脚和第14个引脚之间串接反馈电阻R210，且在所述反馈电阻R210两端并联电容C202，所述第四运算放大器的第14个引脚连接至转换器ADS1256；
灯具驱动电源与灯具之间接常闭触头，板卡输出电平变化时，通过继电器触头K16-1断开灯具以模拟灯具的故障，测试单灯控制器读取灯具故障状态与定位。
2.根据权利要求1所述的LoRa无线单灯控制器用测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括输出开关状态检测模块，包括用于选择单灯控制器的第一继电器和用于检测单灯控制器内部继电器是否正常工作的第二继电器，所述第一继电器连接在所述待测LoRa无线单灯控制器的输入端的火线上，所述第二继电器连接在所述待测LoRa无线单灯控制器的输出火线与零线上；其中，所述第二继电器的常闭触点一端接入板卡的数字两输入模块DI0接口，所述继电器的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的LoRa无线单灯控制器用测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括灯具驱动电源模块和LED灯具，所述灯具驱动电源模块的输入端与所述待测LoRa无线单灯控制器的输出端相连，所述灯具驱动电源模块的输出端通过常闭触头与所述LED灯具相连。
4.一种应用于上述权利要求1-3任一所述LoRa无线单灯控制器用测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
主机产生测试指令，并将所述调光测试指令发送给所述无线协调器；
无线协调器接收来自主机的测试指令，并对所述测试指令进行解析后发送给待测LoRa无线单灯控制器；所述测试指令包括调光指令，所述调光指令为设定的调光电压值；
所述放大滤波电路采集LoRa无线单灯控制器在调光测试指令下执行相应动作时的反馈调光电压信号，并对所述反馈调光电压信号进行滤波放大后发送给所述转换器；所述转换器将所述反馈调光电压信号转换成数字电压值后发送给主机或者通过无线协调器转发给主机；
主机接收来自所述调光测试模块的数字电压值，将所述数字电压值与设定的调光电压值范围进行比较，若所述数字电压值在所述设定的调光电压值范围之间，认为LoRa无线单灯控制器通过调光测试功能。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述测试指令还包括无线通信测试指令、ID号配置测试指令、驱动电源开关控制测试指令、节点故障测试指令、以及灯具故障测试指令中的一种或者任意几种的组合。
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