CN111366836A - 适用于pcb板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，包括：信号调理箱、PXI/PXIe机箱、VPC接口阵列、待测PCB以及适配器；所述VPC接口阵列作为订制接口与适配器和PXI/PXIe机箱连接；所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB；所述PXI/PXIe机箱包括：机箱内控制模块；所述机箱内控制模块运行PCB测试软件，调整适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置的供电位置、供电大小及供电顺序。本发明能够通过软硬件结合的方法，可以满足不同PCB的安全加电要求。

Description

适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置
技术领域
本发明涉及电气设备硬件自动测试技术领域，具体地，涉及一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置。
背景技术
PCB是搭载了处理器、开关及各类电子元器件的印制电路，是目前大多数电气设备，尤其是自动化设备的关键工作单元，PCB的功能性能直接影响产品功能，因此PCB测试是设备总装前的重要环节。由于自动化、智能化设备的功能日益复杂，对于PCB的功能要求不断提升，PCB集成元器件数量、种类不断增加，导致传统人工加电测试的难度不断提升。一般为了节省空间，PCB的接口引脚排列都尽可能密集，对于手动加电测试，在没有专用测试工装的情况下，极易出现短路和选错的情况，导致测试问题甚至是PCB损坏，而专用工装本身就会产生设计成本，因此采用通用自动化PCB测试技术是必然趋势。由于不同PCB的接口定义差异较大，很难通过整合接口的方式获得适用于大多数PCB的测试方法，无法保证加电测试的安全性。
专利文献CN105513641B公开了一种安全保护电路，包括信号输入端对应的PAD、ESD保护二极管、二选一模拟开关I、二选一模拟开关II和数据存储模块，通过物理性破坏非易失性存储器的数据、地址和读写使能等控制信号的输入电路结构，达到外部交互的数据、寻址和控制信号不能进出存储矩阵的目的，从而实现信息安全保护。该专利不能很好地适用于PCB板维修测试设备测试加电中。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置。
根据本发明提供的一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，包括：信号调理箱、PXI/PXIe机箱、VPC接口阵列、待测PCB以及适配器；所述VPC接口阵列作为订制接口与适配器和PXI/PXIe机箱连接；所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB；所述PXI/PXIe机箱包括：机箱内控制模块；所述机箱内控制模块运行PCB测试软件，调整适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置的供电位置、供电大小及供电顺序。
优选地，还包括：电源控制箱；所述电源控制箱控制电路总开关；所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB。
优选地，所述电源控制箱包括：电源控制箱开关、电源控制箱电压表、空气开关、电源控制箱PDU；电源控制配置空气开关和电压表，在显示总供电电压同时进行短路和漏电保护；所述电源控制箱与220V交流电源相连；所述电源控制箱分为10路输出；所述电源控制箱分10路输出向PXI/PXIe机箱、信号调理箱及其他用电设备输出。
优选地，所述PXI/PXIe机箱包括：机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块；所述机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块通过PXI总线连接，可实现相互通信；所述机箱电源模块能够将交流电转换成直流电；所述机箱IO模块输出直流数字量和模拟量信号，并接收输入电信号；所述机箱矩阵开关模块接通设定测量线路将电信号输出；所述机箱万用表模块测量电路输入信号；所述机箱控制模块控制输出量大小、输出量方向；所述机箱控制模块读取机箱IO模块信息。所述机箱控制模块安装PCB测试软件，根据程序规则进行控制。
优选地，所述信号调理箱包括：定制放大模块；所述定制放大模块的信号输入范围为0-50V；所述定制放大模块的放大能力为1:5；所述信号调理箱接收机箱IO模块的模拟量输出信号，经放大后输出。
优选地，所述VPC接口阵列包括：多个接口模块；所述VPC接口阵列通过接线将PXI/PXIe机箱的电信号分组排列。
优选地，所述适配器包括ITA适配器和PCB适配器；所述VPC接口阵列能够匹配ITA适配器接口，防止后级接线错误。
优选地，所述适配器的内部通过设置电阻作为PCB识别信息。适配器负责对电路进行二级转换，最终以匹配待测PCB。ITA适配器将VPC接口阵列转换为通用印制板连接器接口，PCB适配器再对该接口进行裁剪和顺序调整，得到与待测PCB匹配的专用接口。PCB适配器内通过设置电阻作为PCB识别信息，在加电时通过PXI/PXIe机箱读取IO模块状态，可以确定当前PCB适配器类型，以确定是否满足加电要求。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够通过软硬件结合的方法，在识别PCB的前提下按要求加电，可以满足不同PCB的安全加电要求；
2、本发明中，对于不同接口的PCB，该加电安全保护电路硬件上采用可控开关，实现接口动态变化，可将不同电源输送到PCB接口的任意引脚；通过PCB适配器一方面实现待测PCB与安全保护电路接口匹配，另一方面在PCB适配器上设置电阻以识别待测PCB；通过空气开关、电压表等监控当前电路供电状态，完成漏电、短路保护。
3、本发明中，加电安全保护电路在软件上通过PCB测试软件记录待测PCB的识别信息和加电顺序，在PCB连接电路后，首先进行PCB识别，在确认PCB适用当前加电顺序后再进行加电。该软硬件结合的方案可以保证PCB加电测试的安全性，为通用PCB自动检测提供了基础。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的加电安全保护电路供电控制原理示意图。
图2是本发明的矩阵开关模块切换原理示意图。
图3是本发明的PCB与适配器识别原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，包括：信号调理箱、PXI/PXIe机箱、VPC接口阵列、待测PCB以及适配器；所述VPC接口阵列作为订制接口与适配器和PXI/PXIe机箱连接；所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB；所述PXI/PXIe机箱包括：机箱内控制模块；所述机箱内控制模块运行PCB测试软件，调整适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置的供电位置、供电大小及供电顺序。
优选地，还包括：电源控制箱；所述电源控制箱控制电路总开关；所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB。
优选地，所述电源控制箱包括：电源控制箱开关、电源控制箱电压表、空气开关、电源控制箱PDU；电源控制配置空气开关和电压表，在显示总供电电压同时进行短路和漏电保护；所述电源控制箱与220V交流电源相连；所述电源控制箱分为10路输出；所述电源控制箱分10路输出向PXI/PXIe机箱、信号调理箱及其他用电设备输出。
优选地，所述PXI/PXIe机箱包括：机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块；所述机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块通过PXI总线连接，可实现相互通信；所述机箱电源模块能够将交流电转换成直流电；所述机箱IO模块输出直流数字量和模拟量信号，并接收输入电信号；所述机箱矩阵开关模块接通设定测量线路将电信号输出；所述机箱万用表模块测量电路输入信号；所述机箱控制模块控制输出量大小、输出量方向；所述机箱控制模块读取机箱IO模块信息。所述机箱控制模块安装PCB测试软件，根据程序规则进行控制。
优选地，所述信号调理箱包括：定制放大模块；所述定制放大模块的信号输入范围为0-50V；所述定制放大模块的放大能力为1:5；所述信号调理箱接收机箱IO模块的模拟量输出信号，经放大后输出。
优选地，所述VPC接口阵列包括：多个接口模块；所述VPC接口阵列通过接线将PXI/PXIe机箱的电信号分组排列。
优选地，所述适配器包括ITA适配器和PCB适配器；所述VPC接口阵列能够匹配ITA适配器接口，防止后级接线错误。
优选地，所述适配器的内部通过设置电阻作为PCB识别信息。适配器负责对电路进行二级转换，最终以匹配待测PCB。ITA适配器将VPC接口阵列转换为通用印制板连接器接口，PCB适配器再对该接口进行裁剪和顺序调整，得到与待测PCB匹配的专用接口。PCB适配器内通过设置电阻作为PCB识别信息，在加电时通过PXI/PXIe机箱读取IO模块状态，可以确定当前PCB适配器类型，以确定是否满足加电要求。
具体地，在一个实施例中，一种通用PCB加电安全保护电路，加电安全保护电路包括电源控制箱、信号调理箱、PXI/PXIe机箱、VPC接口阵列、适配器及PCB测试软件组成。所述电源控制箱包含开关、电压表和PDU，作为加电安全保护电路的总开关控制电源输入。所述信号调理箱从电源控制箱获取电源，接收来自PXI/PXIe机箱的模拟量输出信号，转换后再输出到ITA适配器。所述PXI/PXIe机箱由控制模块、电源模块、IO模块、矩阵开关模块和万用表模块组成、各模块之间采用PXI总线通信。所述VPC接口阵列负责将PXI/PXIe机箱、信号调理箱的电源连线进行排序，统一到一个接口。所述适配器包括ITA适配器和PCB适配器，实现对VPC接口阵列的两级转换，ITA适配器作为第一级转换得到统一的PCB供电测试接口，PCB适配器作为第二级转换将不同待测PCB转接到ITA适配器上。
所述PXI/PXIe机箱的控制模块安装了PCB测试软件，通过软件存储PCB的识别信息与加电规则，由软件调用PXI总线驱动向各模块发送控制指令，保证测试加电的安全性和准确性。
具体地，在一个实施例中，如图1-图3，PCB加电安全保护电路的组成包括电源控制箱、PXI/PXIe机箱、信号调理箱、VPC接口阵列和适配器。由电源控制箱控制总电源通断，由PXI/PXIe机箱内的不同模块产生测试要求的数字量和模拟量电信号，并将信号按一定时间顺序和位置输送到VPC接口阵列进行整合，其中模拟量信号需要通过信号调理箱进行放大处理。适配器包括ITA适配器和PCB适配器，ITA适配器将VPC接口阵列转换为印制板连接器接口，PCB适配器再将ITA适配器接口进一步转换为待测PCB接口，通过调整适配器满足不同PCB加电连接需要。PXI/PXIe机箱内的控制模块安装了PCB测试程序，可以存储待测PCB的识别信息以及测试规则。加电时，由程序实现对PCB进行识别，在确定PCB符合加电条件时再上电。PCB测试程序的工作状态由PXI/PXIe机箱控制模块输出到显示屏进行显示。
电源控制箱为电路总开关，接收外来220V交流供电并通过PDU分发到电路其他用电组成。电源控制箱设置了接触器、空气开关和电压表，可以监控加电保护电路的输出情况，如果电路出现漏电、短路，由接触器和空气开关快速切断电路进行保护。
PXI/PXIe机箱内配置了控制模块、IO模块、矩阵开关模块和电源模块。各模块之间通过PXI总线通信，该总线是在CPCI和PCI/PCIe总线技术基础上升级，适用于测试领域的一种高可靠总线。由电源模块将电源控制箱的交流供电转换为测试用直流电输送到其他模块。IO模块将直流电分为电源电和信号电向VPC接口阵列进行输出，信号电可分为数字量和模拟量信号，模拟量信号需要经过信号调理箱放大后再输送到VPC阵列。IO模块向VPC接口阵列的通路可以通过矩阵开关模块控制，VPC阵列的每个测试用引脚通过矩阵开关可以接通电源电、数字量、模拟量和万用表模块，既实现接口的动态调整，也可以使加电位置可控。万用表模块集成了处理器和隔离采样单元，可以安全检测±300VDC的电压、±1ADC的电流以及各类电阻。通过矩阵开关模块与IO模块接通，万用表直接计算所接入PCB引脚的电气参数并上报控制模块。控制模块配置了高性能CPU、内存、硬盘以及485、以太网、PXI等多种总线，可以运行PCB测试程序并向其他模块发送控制指令。由控制模块根据程序设置控制IO模块、矩阵开关模块和万用表模块，对PCB的指定引脚进行加电或测量，并对测量结果进行处理。
VPC接口阵列对自PXI/PXIe机箱的跳线进行整合后送往ITA适配器，生成通用印制板接口，再由PCB适配器对引脚数量、排列顺序进行调整，最终得到与待测PCB兼容的测试接口。
VPC接口阵列是PXI/PXIe机箱与ITA适配器的接口转换装置，PXI/PXIe机箱的测试电、电源电通过跳线输出，由VPC模块对跳线进行排序整理集中安装在VPC框架上构成模块接口阵列。ITA适配器通过ITA框架固定ITA模块，两个框架内的模块接口阵列可以整体直插连接，有效减少跳线数量、防止手动接线错误引起的加电安全问题。
ITA适配器内有来自PXI/PXIe机箱的128路信号，最终通往待测PCB的不同引脚。该128路信号在PXI/PXIe机箱内通过矩阵开关模块上的512个开关点控制与4路功能线路构成矩阵，当某一信号线路与某一功能线路间的开关接通时，该信号线路对应的PCB引脚就获得了加电或测试功能，实现了接口的动态调整。通过增加矩阵开关模块数量，还可以扩展功能的数量，本加电安全保护电路共配置了4个矩阵开关模块，可同时进行4路不同电源输出、1路万用表测试、2路数字量输入/输出和1路模拟量输入检测。矩阵开关的由控制模块根据PCB测试程序控制，加电之前进行PCB识别，加电流程由程序确定，保证加电位置准确、顺序正确。
由于待测PCB与PCB适配器一一对应，在PCB适配器内选取部分引脚串联特定阻值电阻或与测试电源正负端连接，可以组合形成PCB识别信息。在PCB与加电保护电路连接后，首先对这些引脚进行电阻、电压测量，再与PCB测试软件存储的历史数据进行对比，即可实现PCB识别。如果将引脚接电源正记作1，接负(接地)记作0，选择5个引脚用于PCB识别，可以标记32种不同PCB；如果利用串联不同阻值电阻的方法，只需2个引脚就可以标记10种以上的PCB。
PXI/PXIe机箱内的控制模块安装了PCB测试软件，可以记不同PCB的标识信息、加电规则，并将加电测试结果通过显示屏显示。当PCB连接到电路后，先识别PCB是否适用于当前加电规则，仅在满足条件的情况下进行加电，其具体流程为：
1、电路上电，矩阵开关模块断开；
2、PCB测试程序通过PXI总线发送信号到矩阵开关模块，将标识引脚与万用表模块接通；
3、万用表测量连接点信息后通过PXI总线发送到控制模块；
4、PCB测试软件收到测试数据后，与PCB板数据库对比，提取特征相同的PCB照相图在显示器显示，并选择加电流程，如果没有PCB测试信息或加电流程，则报错；
5、经操作人员再次确认照相图与实物一致后，允许执行PCB加电流程；
6、程序逐条执行加电，并显示测量结果。
安全保护电路通过软硬件结合，在确保待测PCB符合加电要求后，按照指定程序对PCB指定位置，提供指定电压，可有效提高PCB加电安全性。
本发明能够通过软硬件结合的方法，在识别PCB的前提下按要求加电，可以满足不同PCB的安全加电要求；本发明中，对于不同接口的PCB，该加电安全保护电路硬件上采用可控开关，实现接口动态变化，可将不同电源输送到PCB接口的任意引脚；通过PCB适配器一方面实现待测PCB与安全保护电路接口匹配，另一方面在PCB适配器上设置电阻以识别待测PCB；通过空气开关、电压表等监控当前电路供电状态，完成漏电、短路保护。本发明中，加电安全保护电路在软件上通过PCB测试软件记录待测PCB的识别信息和加电顺序，在PCB连接电路后，首先进行PCB识别，在确认PCB适用当前加电顺序后再进行加电。该软硬件结合的方案可以保证PCB加电测试的安全性，为通用PCB自动检测提供了基础。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，包括：信号调理箱、PXI/PXIe机箱、VPC接口阵列、待测PCB以及适配器；
所述VPC接口阵列与适配器和PXI/PXIe机箱连接；
所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB；
所述PXI/PXIe机箱包括：机箱内控制模块；
所述机箱内控制模块调整适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置的供电位置、供电大小及供电顺序。
2.根据权利要求1所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，还包括：电源控制箱；
所述电源控制箱控制电路总开关；
所述信号调理箱和PXI/PXIe机箱接收电源控制箱供电后，将电信号输出到VPC接口阵列，再经过适配器最终到达待测PCB。
3.根据权利要求2所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述电源控制箱包括：电源控制箱开关、电源控制箱电压表、空气开关、电源控制箱PDU；
所述电源控制箱与220V交流电源相连；
所述电源控制箱分为10路输出。
4.根据权利要求1所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述PXI/PXIe机箱包括：机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块；
所述机箱电源模块、机箱IO模块、机箱矩阵开关模块、机箱控制模块以及机箱万用表模块通过PXI总线连接；
所述机箱电源模块能够将交流电转换成直流电；
所述机箱IO模块输出直流数字量和模拟量信号，并接收输入电信号；
所述机箱矩阵开关模块接通设定测量线路将电信号输出；
所述机箱万用表模块测量电路输入信号；
所述机箱控制模块控制输出量大小、输出量方向；
所述机箱控制模块读取机箱IO模块信息。
5.根据权利要求4所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述信号调理箱包括：定制放大模块；
所述定制放大模块的信号输入范围为0-50V；
所述定制放大模块的放大能力为1:5；
所述信号调理箱接收机箱IO模块的模拟量输出信号。
6.根据权利要求1所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述VPC接口阵列包括：多个接口模块；
所述VPC接口阵列将PXI/PXIe机箱的电信号分组排列。
7.根据权利要求6所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述适配器包括ITA适配器和PCB适配器；
所述VPC接口阵列能够匹配ITA适配器接口。
8.根据权利要求1所述的适用于PCB板维修测试设备测试加电的安全保护电路装置，其特征在于，所述适配器的内部通过设置电阻作为PCB识别信息。
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