CN112235153A - 多功能载波模块测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供多功能载波模块测试仪，涉及载波模块测试仪技术领域。该多功能载波模块测试仪，包括测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统；所述测试面板子系统由集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元组成；所述中控子系统由I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块组成。通过设计测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统，可以对多种不同类型的载波模块进行不同问题以及故障的检测，而且整个检测过程全程自动化运行和检测，并设置有故障自动识别系统，可以快速有效的对载波模块进行检测，工作效率大大提高，值得大力推广。

Description

多功能载波模块测试仪

技术领域

本发明涉及载波模块测试仪技术领域，具体为多功能载波模块测试仪。

背景技术

载波(carrier wave,carrier signal或carrier)是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其它信息，载波频率通常比输入信号的频率高，属于高频信号，输入信号调制到一个高频载波上，就好像搭乘了一列高铁或一架飞机一样，然后再被发射和接收，载波是传送信息(话音和数据)的物理基础和承载工具，电力载波通信与电信系统有线载波通信在原理上没什么区别，只是用电力线代替了通信线路，不过在电力线上复用通信不像通信线路那样简单，不但要其保证人身设备的安全，而且还要获得最佳的载波信号传输效率，这就必须对电力线进行加工，解决电力线与载波设备之间的连接问题，lPL-701是单相电力线通信调制解调器，利用电网传送数据信号，l该产品适用于一般环境下将电力载波信号转换成RS232或RS485接口，具有宽电压输入范围，无需额外布线，延伸自由，一线两用，使用简单，操作方便。

随着电力系统和通信系统的快速发展，载波模块的需求量也越来越广泛，而且不同的电力设备和通信设备中还会用到不同的类型的载波模块，刚生产出来的载波模块一般都需要进行检测，但现有测试仪一般只能对一种型号的载波模块进行检测，而且现有的载波模块检测仪结构设计存在一定的缺陷，一般只能对载波模块的通信功能进行检测，功能相对较为单一，为此，我们研发出了新的多功能载波模块测试仪。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了多功能载波模块测试仪，解决了刚生产出来的载波模块一般都需要进行检测，但现有测试仪一般只能对一种型号的载波模块进行检测，而且现有的载波模块检测仪结构设计存在一定的缺陷，一般只能对载波模块的通信功能进行检测，功能相对较为单一的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：多功能载波模块测试仪，包括测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统；

所述测试面板子系统由集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元组成；

所述中控子系统由I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块组成；

所述辅助测试子系统由触摸一体机、数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口组成。

优选的，所述集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元均为八组。

优选的，所述中控子系统采用模块化设计，分别为ARM模块、接口保护光耦模块、电源模块、取样模块以及数据口电平转换模块。

多功能载波模块测试仪的检测内容及方法，包括以下具体内容：

S1.对于载波模块电源故障的检测：在测试的时，可以将待检测的载波模块插入测试面板子系统上对应的集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、或三相表通信模块接口中，电源端口主要有DC接口和AC接口，其中DC接口为12V，5V端口，AC接口为市电电平，用来监测载波模块的电源运行是否正常；

S2.对于载波模块通信与协议一致性故障的检测：在对待检测的载波模块的电源故障检测的同时，中控子系统也会通过I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块对载波模块的通信接口进行同步检测，确保其通信接口可以正常运行，传输相关数据信息；

S3.对于载波模块弱电端子电平与功能故障的检测：对于载波模块RST，RXD，TXD等端子检测，由中控子系统和辅助测试子系统来进行测试，主要测试其工作电平是否正常；

S4.对于载波模块载波通信功能的故障检测：辅助测试子系统会对载波模块的载波通信功能进行验证，通过辅助测试子系统的数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口验证待测对象的载波收发功能是否正常。

(三)有益效果

本发明提供了多功能载波模块测试仪。具备以下有益效果：

1、该多功能载波模块测试仪，通过设计专用的测试软件和测试程序，可以对不同的载波模块进行故障检测，并且具有故障分析能力，检测精度高，操作简单，方便快捷。

2、该多功能载波模块测试仪，通过设计测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统，可以对多种不同类型的载波模块进行不同问题以及故障的检测，而且整个检测过程全程自动化运行和检测，并设置有故障自动识别系统，可以快速有效的对载波模块进行检测，工作效率大大提高，值得大力推广。

附图说明

图1为本发明多功能载波模块测试仪的结构示意图；

图2为本发明辅助测试子系统的结构示意图；

图3为本发明相关测试逻辑原理结构示意图。

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做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。

实施例：

如图1-3所示，本发明实施例提供多功能载波模块测试仪，包括测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统；

测试面板子系统由集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元组成，待检测的载波模块接入载波模块的接口，包含集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口，每种待测模块接口规模8只，功能有指示灯显示(包含待机状态，工作状态，检验结果——通过/不合格)，每个独立的控制单元控制是否切入测试系统，由于整体检测系统规模较大，故故障指示灯单元的控制模块独立在面板子系统上完成，而不是在中控子系统中完成，减轻中控子系统的运行压力，同时增加容错性，便于日后维修；

中控子系统由I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块组成，中控子系统可以对测试面板子系统中所有I/O的总线控制、232数据口的电平转换(232-TTL)和数据交互，三相四线电压上下电控制和保护，同时为了满足单相表测试以及集中器模块的跨相检测，A相回路可以切入B相或者C相，电压电流取样电路，其中电压取样电路需分压处理即可，电流取样电路采用高精密取样电阻配合运放的方式(阻抗配合，消除外界干扰)，所有I/O口光耦隔离保护，载波取样单元的切换控制功能；

辅助测试子系统由触摸一体机、数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口组成。

触摸一体机电容屏采用纯平面设计，无死角触摸，工业级工控机，全封闭无风扇后壳设计，让散热效果更持久，适应恶劣工作环境；

数据采集卡用于整个载波模块质量评估及测试面板子系统中所有被测模块所有I/O端口，数据口的电平电压检测，一是检测的准确性，也就是电压检测的精度；二是检测的采样率，因为牵涉到数据口的电平检测；频谱分析仪用于整个载波模块测试系统中所有载波信道的物理层指标检测，包含带内有用信号的频率幅度值和带外噪声的频率幅度值；

工频隔离衰减设备用于隔离载波信道同时无损通过工频信号，电路主要由工频隔离电路和信号衰减电路并联构成，其中工频隔离电路主要用来滤除工频信号以外的载波信号分量，只让工频无插损无外界干扰的情况下顺利通过，电路由切比雪夫低通滤波器与电源EMI滤波器相结合的方式设计而成，两者相结合的优势是既可以保证隔离度，同时还能有效的减少火零线对地的电容，极大程度减小漏电流，提高系统兼容性和可靠性，使用切比雪夫滤波器主要考虑其过渡带陡峭，有利于抑制带外干扰信号；

8口MOXA即串口服务单元，主要提供串口转网络功能，能够将RS-232串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，极大的扩展串口设备的通信距离；

载波隔离：由于电网负载因季节、时间和地点的不同而随时在变化，因此电网的输出阻抗也不断地变化，这种变化对电磁兼容的传导测量影响很大，用电压法测量干扰时，为了能正确地进行传导测量，客观的考核受试设备的干扰，首先应确定一个统一的测试条件，使电网能提供一个稳定的输出阻抗，以便统一传导测量条件，人工电源网络(也称为电源阻抗稳定网络LISN)就是用来模拟一个稳定的线路阻抗，其在射频范围内能向受试设备提供一个50Ω阻抗，并在电网与受试设备之间起隔离作用，即能将电网中的电磁干扰滤去，而受试设备生产的干扰又进不到电网中去；

电源系统：模块与测控单元电源，该部分电源为直流，采用AC-DC模块提供12V、5V两组基础电源，12V主要用于模拟电路控制，5V电源用于数字电路控制，模块与控制电路间DC电源经过严格的EMI设计，避免电路间的相互干扰以及防止通信信号通过电源系统串扰，用于测试电路的12V电源在测控电路中还需要进行电源管理产生5V、3.3V等电源，AC-DC电源选用明纬电源；

系统测控软件接口：系统测控软件在工控机环境下运行，为了实现对仿真环境各个要素的控制，需要制定完整的控制方案和通信协议，整体控制方案采用网络接口进行控制，为所有网络设备划分了固定的IP地址，通过不同端口号实现对不同设备的控制与信息交互。

集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元均为八组，八组模块接口插座需选用高强度插座，提高插拔次数，同时每个独立单元切入总系统时切换用继电器需选择高速信号继电器，保证数据的高速不失真传输。

中控子系统采用模块化设计，分别为ARM模块、接口保护光耦模块、电源模块、取样模块以及数据口电平转换模块，中控子系统按照功能模块化设计，分成了ARM模块，接口保护光耦模块，电源模块，取样模块，数据口电平转换模块，模块化设计的好处在于功能清晰，为后续设计提供基础，同时便于调试以及日后维修，设计中接口定义明确，方便中控子系统后期扩展升级，如后期增加测试项目，设计到硬件部分时，只需开发增加对应的功能模块，开发增加的功能模块只要满足中控子系统的接口，便可直接接入系统使用，大大减少了开发周期和硬件改造的成本。

多功能载波模块测试仪的检测内容及方法，包括以下具体内容：

S1.对于载波模块电源故障的检测：在测试的时，可以将待检测的载波模块插入测试面板子系统上对应的集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、或三相表通信模块接口中，电源端口主要有DC接口和AC接口，其中DC接口为12V，5V端口，AC接口为市电电平，用来监测载波模块的电源运行是否正常；

S2.对于载波模块通信与协议一致性故障的检测：在对待检测的载波模块的电源故障检测的同时，中控子系统也会通过I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块对载波模块的通信接口进行同步检测，确保其通信接口可以正常运行，传输相关数据信息；

S3.对于载波模块弱电端子电平与功能故障的检测：对于载波模块RST，RXD，TXD等端子检测，由中控子系统和辅助测试子系统来进行测试，主要测试其工作电平是否正常；

S4.对于载波模块载波通信功能的故障检测：辅助测试子系统会对载波模块的载波通信功能进行验证，通过辅助测试子系统的数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口验证待测对象的载波收发功能是否正常。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.多功能载波模块测试仪，其特征在于：包括测试面板子系统、中控子系统以及辅助测试子系统；

所述测试面板子系统由集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元组成；

所述中控子系统由I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块组成；

所述辅助测试子系统由触摸一体机、数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口组成。

2.根据权利要求1所述的多功能载波模块测试仪，其特征在于：所述集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、三相表通信模块接口以及故障指示灯单元均为八组。

3.根据权利要求1所述的多功能载波模块测试仪，其特征在于：所述中控子系统采用模块化设计，分别为ARM模块、接口保护光耦模块、电源模块、取样模块以及数据口电平转换模块。

4.根据权利要求1所述的多功能载波模块测试仪的检测内容及方法，其特征在于：包括以下具体内容：

S1.对于载波模块电源故障的检测：在测试的时，可以将待检测的载波模块插入测试面板子系统上对应的集中器本地模块接口、单相表通信模块接口、或三相表通信模块接口中，电源端口主要有DC接口和AC接口，其中DC接口为12V，5V端口，AC接口为市电电平，用来监测载波模块的电源运行是否正常；

S2.对于载波模块通信与协议一致性故障的检测：在对待检测的载波模块的电源故障检测的同时，中控子系统也会通过I/O的总线控制、232数据口电平转换模块以及数据交互模块对载波模块的通信接口进行同步检测，确保其通信接口可以正常运行，传输相关数据信息；

S3.对于载波模块弱电端子电平与功能故障的检测：对于载波模块RST，RXD，TXD等端子检测，由中控子系统和辅助测试子系统来进行测试，主要测试其工作电平是否正常；

S4.对于载波模块载波通信功能的故障检测：辅助测试子系统会对载波模块的载波通信功能进行验证，通过辅助测试子系统的数据采集卡、频谱分析仪、工频隔离衰减设备、8口MOXA、载波隔离、电源系统和系统测控软件接口验证待测对象的载波收发功能是否正常。

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