CN112611960A - 一种ups电路板卡检测装置 - Google Patents

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张帅
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张益铭
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王一博
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Abstract

本发明提供了一种UPS电路板卡检测装置，由220V交流电源供电，包括仪器机柜、卡件测试治具、示波器、示波器支撑机构、电路控板、测试仪器。仪器机柜设置有机柜门，电路控板和测试仪器均放置在机柜门内；卡件测试治具放置在仪器机柜的上表面上。待测板卡放置在卡件测试治具上。示波器通过示波器支撑机构固定在仪器机柜的表面上。卡件测试治具包括针板。针板上竖直设置多个测试针，被测板卡放置在针板上，测试针与被测板卡的引脚连接。测试仪器与电路控板连接后，通过引线与测试针连接，从而对被测板卡进行测试。本发明能够快速定位故障点，提高工作效率，操作简单，降低人工成本。

Description

一种UPS电路板卡检测装置
技术领域
本发明属于电气技术领域，具体涉及一种UPS电路板卡检测装置。
背景技术
交流不间断电源系统(UPS)电源柜是核电厂低压配电系统的重要组成部分，为核电机组DCS、反应堆保护相关系统等重要负荷供电，对维持机组安全稳定运行起着至关重要的作用。福清核电1-4号机组共有不间断电源系统电源柜40余台，在安装、调试以及运行期间数次出现板卡故障问题。由于板卡上元器件数量较多，很难快速定位故障元器件进行更换，现场维修多采用直接更换板卡方式维修，增加了机组的运行成本。同时存在更换的新备件失效问题，缺少提前对备件可用性进行检测的装置，延长了设备故障时间，威胁机组的安全稳定运行。
基于上述问题，亟待设计一种UPS电路板卡检测装置。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种UPS电路板卡检测装置，用于对UPS电路板卡元器件进行检测，快速定位故障点消除现场设备缺陷。
本发明所采取的技术方案为：
一种UPS电路板卡检测装置，由220V交流电源供电，包括仪器机柜、卡件测试治具、示波器、示波器支撑机构、电路控板、测试仪器。仪器机柜设置有机柜门，电路控板和测试仪器均放置在机柜门内；卡件测试治具放置在仪器机柜的上表面上。待测板卡放置在卡件测试治具上。示波器通过示波器支撑机构固定在仪器机柜的表面上。
待测板卡上设置有若干个连接器，所述连接器为接线端口，包括A13、A12、O-A3、A20、C30、A13、A12、A15、A17、C21、J11-4。待测板卡上设置有若干个测试点，包括TP1、TP2、TP49。待测板卡上设置有若干个电阻，其中一个引脚为R145。
测试仪器包括1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表，并均设置有零线N、火线L、地线PE。1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表的零线N、火线L、地线PE分别对应连接220V交流电源的零线N、火线L、地线PE。
所述UPS电路板卡检测装置还设置有隔离变压器，220V交流电源经过隔离变压器为示波器供电。
电路控板包括若干个继电器。
卡件测试治具包括针板。针板上竖直设置多个测试针，被测板卡放置在针板上，测试针与被测板卡的连接器、测试点、引脚连接。测试仪器与电路控板连接后，通过引线与测试针连接，从而对被测板卡进行测试。
1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源均设置有一号通道和二号通道两个通道。
数字万用表34401A的正负端分别经过继电器连接待测板卡上的测试点TP1、TP2。
示波器的正负端分别经过继电器连接待测板卡R145、O-A3。
信号发生器的正负端分别经过继电器后连接待测板卡的A20、C30。
1号直流电源一号通道的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A17、C21。
1号直流电源二号通道的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A15、C21。
2号直流源的一号通道分别经过继电器连接到待测板卡的输入正负端A13、A12，2号直流源内部检测输出电流幅值。
2号直流源的二号通道的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A13、C21。
3号直流源的一号通道的正负端分别经过继电器连接待测板卡的TP49、J11-4。
测试仪器通过读取2号直流源的电流和输出正负端电压，检测不同故障表现。当2号直流源无输出电流且数字万用表未检测到3.3V输出时，则故障原因为MOS管开路、连接器连接不良、直流源无输出中的一种或者任意组合。
所述UPS电路板卡检测装置还在示波器的下部设置有标签打印机，用于打印标签，标签粘贴在待测卡件上，便于识别板卡是否故障。
所述UPS电路板卡检测装置还设置有显示器固定机构和显示器，显示器通过显示器固定机构固定在仪器机柜的表面上。显示器用于显示检测结果。
所述UPS电路板卡检测装置的仪器机柜的底部四个角各设置有一个脚杯和一个脚轮。脚杯滑动设置在脚轮的上部。当所述UPS电路板卡检测装置移动时，将脚杯抬起，露出脚轮。当所述UPS电路板卡检测装置需要固定时，将脚杯放下，并套在脚轮的外侧。
所述卡件测试治具还设置有滑轨模组、支撑板、快速压钳、连接板、定位柱和法兰板。
定位柱竖直设置在针板的下方，用于固定针板。
支撑板与仪器机柜的上表面垂直设置。
滑轨模组设置在支撑板的表面上，快速压钳滑动安装在滑轨模组中，法兰板固定连接在快速压钳的尾端。法兰板的前后两侧均固定设置有连接板。通过快速压钳的按压使法兰板和连接板向下移动，从而使得待测板卡和针板紧密接触。
使用上述UPS电路板卡检测装置进行UPS电路板卡检测的过程如下：
运放IC及其外围电路的检测方法：直流源对运放进行稳压供电，信号发生器发出正弦信号输入给运放电路，示波器检测运放电路的输出信号。输出信号包括频率、幅值。
比较器IC及其外围电路的检测方法：直流源对比较器进行稳压供电，信号发生器发出方波信号输入给比较器电路，数字万用表检测比较器电路的高低电平信号。
模拟开关IC及其外围电路的检测方法：直流源对其进行稳压供电，信号发生器发出方波信号输入给模拟开关电路，数字万用表检测模拟开关电路的高低电平信号。
晶振电路的检测方法：直流源对晶振进行稳压供电，示波器检测晶振电路的震荡频率、幅值和斜率。
MCU处理器的芯片供电电流以及I/O口阻抗的检测方法：直流源对其电路供电，查看供电电流是否超出规格，同时使用数字万用表对关键I/O进行阻抗检测，判断I/O是否故障。
逻辑芯片及外围电路的检测方法为，直流源对其电路供电，信号发生器输入特定波形，检测逻辑电路的输出信号是否在规格范围之内。
本发明的技术效果如下：
1、能够快速定位故障点，操作简单，节省人力、降低人工成本；
2、通过引入切换继电器，实现一个仪器设备为不同的测试点提供信号并检测；
3、通过自主选择检测方式：信号注入、代换、参数测试、波形观察等，实现针对性维修检测，完成板卡的功能分析、故障模式分析、输入输出引脚分析、性能测试和测试数据分析。
4、提升核电机组运行的可靠性，避免由于备件问题导致的重复性维修。
附图说明
图1为UPS电路板卡检测装置的结构示意图；
图2为卡件测试治具的结构示意图；
图3为电源和测试仪表连接示意图；
图4为测试仪表和被测板卡、继电器连接示意图。
其中：1示波器支撑机构；2为示波器；3为标签打印机；4为机柜门；5为脚轮；6为脚杯；7为卡件测试治具；8为显示器；9为显示器固定机构；10为仪器机柜；11为电路控板；12为测试仪器；13为滑轨模组；14为支撑板；15为针板；16为测试针；17为快速压钳；18为连接板；19为定位柱；20为法兰板；34401A为数字万用表；V1CH1为1号直流电源一号通道；V1CH2为1号直流电源二号通道；V2CH1为2号直流源的一号通道；V2CH2为2号直流源的二号通道；V3CH1为3号直流源的一号通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1-4，本发明提供了一种UPS电路板卡检测装置，由220V交流电源供电，包括仪器机柜10、卡件测试治具7、示波器2、示波器支撑机构1、电路控板11、测试仪器12。仪器机柜10设置有机柜门4，电路控板11和测试仪器12均放置在机柜门4内；卡件测试治具7放置在仪器机柜10的上表面上。待测板卡放置在卡件测试治具7上。示波器2通过示波器支撑机构1固定在仪器机柜10的表面上。
所述UPS电路板卡检测装置还设置有隔离变压器，220V交流电源经过隔离变压器为示波器供电。
待测板卡上设置有若干个连接器，所述连接器为接线端口，包括A13、A12、O-A3、A20、C30、A13、A12、A15、A17、C21、J11-4。待测板卡上设置有若干个测试点，包括TP1、TP2、TP49。待测板卡上设置有若干个电阻，其中一个引脚为R145。
测试仪器12包括1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表，并均设置有零线N、火线L、地线PE。1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表的零线N、火线L、地线PE分别对应连接220V交流电源的零线N、火线L、地线PE。
电路控板11包括若干个继电器。
卡件测试治具7包括针板15。针板15上竖直设置多个测试针16，被测板卡放置在针板15上，测试针16与被测板卡的连接器、测试点、引脚连接。测试仪器与电路控板11连接后，通过引线与测试针16连接，从而对被测板卡进行测试。
1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源均设置有一号通道和二号通道两个通道。
2号直流源的一号通道V2CH1分别经过继电器连接到待测板卡的输入正负端A13、A12，2号直流源内部检测输出电流幅值。
数字万用表34401A的正负端分别经过继电器连接待测板卡上的测试点TP1、TP2。
示波器的正负端分别经过继电器连接待测板卡R145、O-A3。
信号发生器的正负端分别经过继电器后连接待测板卡的A20、C30。
1号直流电源一号通道V1CH1的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A17、C21。
1号直流电源二号通道V1CH2的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A15、C21。
2号直流源的二号通道V2CH2的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A13、C21。
3号直流源的一号通道V3CH1的正负端分别经过继电器连接待测板卡的TP49、J11-4。
测试仪器通过读取2号直流源的电流和输出正负端电压，检测不同故障表现。当2号直流源无输出电流且数字万用表未检测到3.3V输出时，则故障原因为MOS管开路、连接器连接不良、直流源无输出中的一种或者任意组合。
所述UPS电路板卡检测装置还在示波器2的下部设置有标签打印机3，用于打印标签，标签粘贴在待测卡件上，便于识别板卡是否故障。
所述UPS电路板卡检测装置还设置有显示器固定机构9和显示器8，显示器8通过显示器固定机构9固定在仪器机柜10的表面上。显示器8用于显示检测结果。
所述UPS电路板卡检测装置的仪器机柜10的底部四个角各设置有一个脚杯6和一个脚轮5。脚杯6滑动设置在脚轮5的上部。当所述UPS电路板卡检测装置移动时，将脚杯6抬起，露出脚轮5。当所述UPS电路板卡检测装置需要固定时，将脚杯6放下，并套在脚轮5的外侧。
所述卡件测试治具7还设置有滑轨模组13、支撑板14、快速压钳17、连接板18、定位柱19和法兰板20。
定位柱19竖直设置在针板15的下方，用于固定针板15。
支撑板14与仪器机柜10的上表面垂直设置。
滑轨模组13设置在支撑板14的表面上，快速压钳17滑动安装在滑轨模组13中，法兰板20固定连接在快速压钳17的尾端。法兰板20的前后两侧均固定设置有连接板18。通过快速压钳17的按压使法兰板20和连接板18向下移动，从而使得待测板卡和针板15紧密接触。
使用上述UPS电路板卡检测装置进行UPS电路板卡检测的过程如下：
运放IC及其外围电路的检测方法：直流源对运放进行稳压供电，信号发生器发出正弦信号输入给运放电路，示波器检测运放电路的输出信号。输出信号包括频率、幅值。
比较器IC及其外围电路的检测方法：直流源对比较器进行稳压供电，信号发生器发出方波信号输入给比较器电路，数字万用表检测比较器电路的高低电平信号。
模拟开关IC及其外围电路的检测方法：直流源对其进行稳压供电，信号发生器发出方波信号输入给模拟开关电路，数字万用表检测模拟开关电路的高低电平信号。
晶振电路的检测方法：直流源对晶振进行稳压供电，示波器检测晶振电路的震荡频率、幅值和斜率。
MCU处理器的芯片供电电流以及I/O口阻抗的检测方法：直流源对其电路供电，查看供电电流是否超出规格，同时使用数字万用表对关键I/O进行阻抗检测，判断I/O是否故障。
逻辑芯片及外围电路的检测方法为，直流源对其电路供电，信号发生器输入特定波形，检测逻辑电路的输出信号是否在规格范围之内。
本发明的技术效果如下：
1、能够快速定位故障点，操作简单，节省人力、降低人工成本；
2、通过引入切换继电器，实现一个仪器设备为不同的测试点提供信号并检测；
3、通过自主选择检测方式：信号注入、代换、参数测试、波形观察等，实现针对性维修检测，完成板卡的功能分析、故障模式分析、输入输出引脚分析、性能测试和测试数据分析。
4、提升核电机组运行的可靠性，避免由于备件问题导致的重复性维修。

Claims (10)

1.一种UPS电路板卡检测装置，由220V交流电源供电，其特征在于：包括隔离变压器、仪器机柜(10)、卡件测试治具(7)、示波器(2)、示波器支撑机构(1)、电路控板(11)和测试仪器(12)；仪器机柜(10)设置有机柜门(4)，电路控板(11)和测试仪器(12)均放置在机柜门(4)内；卡件测试治具(7)放置在仪器机柜(10)的上表面上；待测板卡放置在卡件测试治具(7)上；示波器(2)通过示波器支撑机构(1)固定在仪器机柜(10)的表面上；220V交流电源经过隔离变压器为示波器(2)供电；待测板卡设置有若干个连接器，包括A13、A12、O-A3、A20、C30、A13、A12、A15、A17、C21、J11-4；待测板卡设置有若干个测试点，包括TP1、TP2、TP49；待测板卡上设置有若干个电阻，其中一个引脚为R145。
2.如权利要求1所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：测试仪器(12)包括1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表，并均设置有零线N、火线L和地线PE；1号直流电源、2号直流电源、3号直流电源、电脑主机、信号发生器和万用表的零线N、火线L、地线PE分别对应连接220V交流电源的零线N、火线L、地线PE。
3.如权利要求2所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：电路控板(11)包括若干个继电器；卡件测试治具(7)包括针板(15)；针板(15)上竖直设置多个测试针(16)；被测板卡放置在针板(15)上，测试针(16)与被测板卡的连接器、测试点、引脚连接；测试仪器(12)与电路控板(11)连接后，通过引线与测试针(16)连接，从而对被测板卡进行测试。
4.如权利要求3所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：1号直流电源、2号直流电源和3号直流电源均设置有一号通道和二号通道两个通道；1号直流电源一号通道(V1CH1)的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A17、C21；1号直流电源二号通道(V1CH2)的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A15、C21；2号直流源的一号通道(V2CH1)分别经过继电器连接到待测板卡的输入正负端A13、A12，2号直流源内部检测输出电流幅值；2号直流源的二号通道(V2CH2)的正负端分别经过继电器连接待测板卡的A13、C21；3号直流源的一号通道(V3CH1)的正负端分别经过继电器连接待测板卡的TP49、J11-4。
5.如权利要求4所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：数字万用表(34401A)的正负端分别经过继电器连接待测板卡上的测试点TP1、TP2；示波器的正负端分别经过继电器连接待测板卡R145、O-A3；信号发生器的正负端分别经过继电器后连接待测板卡的A20、C30。
6.如权利要求5所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：所述UPS电路板卡检测装置还设置有显示器固定机构(9)和显示器(8)，显示器(8)通过显示器固定机构(9)固定在仪器机柜(10)的表面上。
7.如权利要求6所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：所述卡件测试治具(7)还设置有滑轨模组(13)、支撑板14、快速压钳(17)、连接板(18)、定位柱19和法兰板(20)。
8.如权利要求7所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：定位柱19竖直设置在针板(15)的下方，用于固定针板(15)；支撑板14与仪器机柜(10)的上表面垂直设置；滑轨模组(13)设置在支撑板14的表面上；快速压钳(17)滑动安装在滑轨模组(13)中；法兰板(20)固定连接在快速压钳(17)的尾端；法兰板(20)的前后两侧均固定设置有连接板(18)；通过快速压钳(17)的按压使法兰板(20)和连接板(18)向下移动，从而使得待测板卡和针板(15)紧密接触。
9.如权利要求1所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：所述UPS电路板卡检测装置还在示波器(2)的下部设置有标签打印机(3)，用于打印标签；标签粘贴在待测卡件上，便于识别板卡是否故障。
10.如权利要求1所述的UPS电路板卡检测装置，其特征在于：所述UPS电路板卡检测装置的仪器机柜(10)在底部四个角各设置有一个脚杯(6)和一个脚轮(5)；脚杯(6)滑动设置在脚轮(5)的上部。
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