CN116973827A - 一种模组信号发生器校准盒及自动校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及仪器校准测量领域，提供了一种模组信号发生器校准盒及自动校准装置。本发明所述的自动校准装置包括电源主板和接口板组成的校准盒与上位机，通过电源连接线连接校准盒与PG信号发生器，通过网线连接PG信号发生器与上位机，USB线进行校准盒与上位机的通讯，由上位机控制PG信号发生器输出电源及信号，校准盒对接收到的电源及信号进行测量，并将测量结果传递给上位机，通过上位机软件一键完成校准，使PG信号发生器的精度保证在允许范围内。本发明使用校准盒与上位机对PG信号发生器进行校准能避免因手动操作不当带来的错误，且相较传统手动校准方式能够有效减少校准时间，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及仪器校准测量领域，尤其是指一种模组信号发生器校准盒及自动校准装置。
背景技术
近年来，显示屏幕被广泛应用在电子产品中，尤其是手机屏幕和车载显示领域，国内外的显示屏幕行业发展十分迅速。
同时，随着显示屏幕行业的发展，显示屏的生态和特质也在不断发生变化，从LCD到如今的OLED，显示屏经历了大变迁。为适应市场的需求变化，现在对显示屏的技术要求越来越高，在工厂制造显示屏后，往往需要大量和精密的测试来对显示屏进行筛选，过滤不良品。在手机和车载屏生产过程中，主流的测试方式是使用PG信号发生器，人工进行电气部分和相关点灯功能测试。PG信号发生器电压精度往往需要在5mV以内，电流精度在1mA以内，因此，需要在PG生产之后对其电压电流校准。现在传统校准方式是使用六位半万用表进行手动校准，需要对每个电压电流信号测量并记录。但传统的校准方式在进行测量和数据记录时不可避免会产生误差，甚至有可能因为操作员的操作不当，损坏PG信号发生器。另外，传统校准方式不仅校准过程需要的时间长，而且校准过程用到大量的线材和仪器，对于操作人员的专业度要求较高。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中使用传统的六位半手动校准方式对PG信号发生器的电压和电流精度进行校准时，容易产生校准误差，且操作过程中对于操作人员专业度要求高，校准花费时间长等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种模组信号发生器校准盒及自动校准装置，包括：
接口板，包括：
PG信号接收端口，通过电源连接线连接PG信号发生器的输出端，包括第一PG信号接收端口和第二PG信号接收端口，分别用于接收所述PG信号发生器输出的电源和信号；
第一板对板连接器接口，用于将第一板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的电源传输给所述电源主板；
第二板对板连接器接口，用于将第二板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的信号传输给所述电源主板；
电源主板，包括：
板对板连接器，包括第一板对板连接器，安装于电源主板中的第一板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的电源；第二板对板连接器，安装于电源主板中的第二板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的信号；
数据处理电路，与所述板对板连接器通信连接，包括开关电路、放大电路以及模数转换电路，用于对获取的PG信号发生器的电源和信号进行处理；
控制芯片，与所述数据处理电路连接，用于输出信号控制所述数据处理电路，对所述PG信号发生器输出的电源和信号进行采样、放大以及模数转换，得到所述PG信号发生器输出的信号转换后的电压和电流，以及所述PG信号发生器输出的电源转换后的电压；
上位机连接接口，位于所述电源主板侧端，用于连接上位机，将所述控制芯片输出的电压和电流传递给上位机，以便上位机对PG信号发生器进行校准；
电源主板封装，通过螺丝固定在所述电源主板的上下表面和侧端；
接口板封装，固定在所述接口板上端，且所述接口板封装留有第一PG信号发生器连接孔与第二PG信号发生器连接孔，所述PG信号发生器通过所述连接口与所述接口板的PG信号接收端口连接。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板中上位机连接接口为USBmini接口，且所述电源主板侧端还包括DB9接口，用于与电脑的串口通讯；DC-JACK电源座，通过外接24V直流电源为所述校准盒供电；所述电源主板上表面设置有4个排针接口，用于连接六位半万用表进行所述电源主板ADC的校准。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板的MCU控制芯片为GD32F303VCT6。
在本发明的一个实施例中，所述MCU外接EEPROM存储芯片进行数据存储，并外置LED指示灯对电源主板的校准情况和工作状态进行检测。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板外接24V标准直流电，分别通过所述电源主板内部的buck电路、cuk电路以及LDO电路，将连接输入的24V电压转为-22V、3.3V、5V的电源系统，给所述电源主板的IC和电路供电。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板中，电压通道可承受±60V断电保护，支持±22V电压校准；电流通道可承受450mA最大电流，支持0-450mA电流校准。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板的接口板连接端口处还设置有ESD保护电路，用于防止所述板对板连接器的静电和浪涌。
在本发明的一个实施例中，所述电源主板封装包括：
底壳，通过螺丝固定在所述电源主板下方；
上盖，通过螺丝固定在所述电源主板上方，且所述上盖表面留有第一接口与第二接口，所述第一板对板连接器穿过所述第一接口与所述接口板连接，所述第二板对板连接器穿过所述第二接口与所述接口板连接。
电源主板的接口板连接接口的孔槽，所述板对板通过该孔槽连接所述电源主板和所述接口板；
侧封板，安装于所述电源接口侧端，且留有与所述电源主板接口对应的孔槽，用于所述电源主板接口的连接。
本发明还提供了一种模组信号发生器自动校准装置，包括：
一种模组信号发生器校准盒，用于接收并测量PG信号发生器输出的电源及信号；
上位机，通过网线与所述PG信号发生器相连，用于控制所述PG信号发生器输出相应通道的电源和信号；通过USB线与所述校准盒连接，根据所述校准盒输出的数据结果，修改所述PG信号发生器内部的程序实现其校准
在本发明的一个实施例中，所述上位机控制PG信号发生器输出电压和电流信号，并记载其输出的实际值，根据所述校准盒反馈的PG信号发生器输出的电压电流信号的测量值，确定测量值与实际值之间的关系，根据测量值与实际值之间的关系调整PG信号发生器内部的程序使PG信号发生器输出的电压电流信号的测量值和实际值相同，实现校准过程。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的一种模组信号发生器校准盒及自动校准装置包括电源主板和接口板组成的校准盒与上位机，通过电源连接线连接校准盒与PG信号发生器，通过网线连接PG信号发生器与上位机，USB线进行校准盒与上位机的通讯，由上位机控制PG信号发生器输出电源及信号，校准盒对接收到的电源及信号进行测量，并将测量结果传递给上位机，通过上位机软件一键完成校准，使PG信号发生器的精度保证在允许范围内。另外，通过更换本发明所述校准盒中的接口板，针对不同PG信号发生器使用与之对应的接口板，有效提升本发明的兼容性。本发明使用校准盒与上位机对PG信号发生器进行校准能够避免因手动操作不当带来的错误，同时仅需操作员按照流程设置上位机，对其专业程度要求标准较低，且相较传统手动校准方式能够有效减少校准时间，提高生产效率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种模组信号发生器校准盒的结构图；
图2是本发明实施例提供的一种模组信号发生器校准盒的侧视图；
图3是本发明实施例提供的一种模组信号发生器校准盒的主视图；
图4是本发明实施例提供的一种模组信号发生器校准盒内部结构图；
图5是本发明实施例提供的一种模组信号发生器校准盒工作流程图；
图6是本发明实施例提供的一种模组信号发生器自动校准装置连接关系图。
说明书附图标记说明：1、电源主板；2、接口板；3、底壳；4、侧封板；5、上盖；6、接口板封装；11、第一板对板连接器；12、第二板对板连接器；21、第一板对板连接器接口；22、第二板对板连接器接口；51、第一孔槽；52、第二孔槽；63、第一PG信号发生器连接孔；64、第二PG信号发生器连接孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明所述的一种模组信号发生器校准盒包括：
接口板，包括：
PG信号接收端口，通过电源连接线连接PG信号发生器的输出端，包括第一PG信号接收端口和第二PG信号接收端口，分别用于接收所述PG信号发生器输出的电源和信号；
第一板对板连接器接口，用于将第一板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的电源传输给所述电源主板；
第二板对板连接器接口，用于将第二板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的信号传输给所述电源主板；
电源主板，包括：
板对板连接器，包括第一板对板连接器，安装于电源主板中的第一板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的电源；第二板对板连接器，安装于电源主板中的第二板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的信号；
数据处理电路，与所述板对板连接器通信连接，包括开关电路、放大电路以及模数转换电路，用于对获取的PG信号发生器的电源和信号进行处理；
控制芯片，与所述数据处理电路连接，用于输出信号控制所述数据处理电路，对所述PG信号发生器输出的电源和信号进行采样、放大以及模数转换，得到所述PG信号发生器输出的信号转换后的电压和电流，以及所述PG信号发生器输出的电源转换后的电压；
上位机连接接口，位于所述电源主板侧端，用于连接上位机，将所述控制芯片输出的电压和电流传递给上位机，以便上位机对PG信号发生器进行校准；
电源主板封装，通过螺丝固定在所述电源主板的上下表面和侧端；
接口板封装，固定在所述接口板上端，且所述接口板封装留有第一PG信号发生器连接孔与第二PG信号发生器连接孔，所述PG信号发生器通过所述连接口与所述接口板的PG信号接收端口连接。
在电源主板上，上位机连接接口为USBmini接口，另外在电源主板的侧端还包括DB9接口以及DC-JACK电源座；其中，USBmini接口通过USB线将所述电源主板与PC上位机连接，用于进行所述校准盒与PC上位机之间的信号传输；DB9接口用于用于与电脑的串口通讯；DC-JACK电源座通过外接的24V直流电源为校准盒进行供电。当外接的24V直流电压输入所述电源主板后，通过电源主板的buck电路、cuk电路以及LDO电路将24V的直流电压转换为3.3V和5V的电压，用于电源主板内所有的IC以及电路供电。
在所述电源主板中，MCU控制芯片为GD32F303VCT6。所述PC上位机通过USB线和MCU进行通讯，实现数据的接收以及整个电路的控制，控制所有开关使能以及PGA和ADC的数据交换。同时，所述MCU还外挂一个EEPROM存储芯片进行数据存放。在所述电源主板侧端还外置4个LED指示灯，用于提示电源主板的校准情况以及工作状态。另外，为缓解整个校准盒的电路系统引入漏电流而导致的误差，确保校准盒的精度，在电源主板的上表面设置有4个用于连接六位半万用表的排针。将六位半万用表与排针连接，使用数字电源对电源主板进行供电，通过对比六位半万用表测得的数据值以及ADC的数据值，根据二者的误差修改MCU程序，进而实现ADC的校准。
在校准盒中，电源主板和接口板连接后可以对信号电源进行测量。校准盒在对PG信号发生器输出的电源和信号进行校准过程中，都需要进行电压的校准。电压校准过程中，通过模拟开关来控制电压的通断。所述模拟开关带有掉电保护，在所述校准盒没有24V的外接电源进行供电时，即使PG信号发生器的输出端有电压输出，在输出电压不超过60V的情况下，模拟开关的掉电保护都能保护电源主板不被损坏。对PG信号发生器输出的电源进行校准时，还需要进行电流校准。电流校准过程中，通过继电器控制所述电源的通断，且在所述继电器后端连接可恢复保险丝以及TVS二极管，用于提高产品的可靠性。
经过数据采样后，电压和电流流入可编程增益放大器PGA，在所述PGA中，对流入的电压和电流信号进行放大和缩小变换以增加流入的信号的清晰度，再将变换后的数据传递给模数转换器件ADC进行测量。在ADC中，输入的信号完成模拟量到数字量的转换，完成测量的数据通过SPI传给电源主板的MCU，MCU通过USB将数据上传给上位机。
本发明还提供了一种模组信号发生器自动校准装置，包括：
一种模组信号发生器校准盒，用于接收并测量PG信号发生器输出的电源及信号；
上位机，通过网线与所述PG信号发生器相连，用于控制PG信号发生器输出相应通道的电源和信号；通过USB线与所述校准盒连接，根据所述校准盒输出的数据结果，修改所述PG信号发生器内部的程序实现其校准。
在PG信号发生器校准过程中，根据所要校准的PG信号发生器的类型，选择对应的接口板，将所述接口板与电源主板进行连接后，使用连接线将接口板与PG信号发生器进行连接，接口板接收PG信号发生器输出的信号。在接口板上包括两个100引脚的连接器，两个所述连接器将接收到的PG信号发生器输出的电源及信号传递给电源主板。在校准过程中，PG信号发生器生成的电源和信号通过连接线传输至接口板，接口板通过板对板连接器扣接在所述电源主板上，并将所述电流电压信号传递给所述电源主板。流入所述电源主板的电源和信号在MCU的控制下，依次经过开关电路、放大电路，最后经过ADC从模拟信号转换为数字信号。
参照图5所示，在OLED CELL PG信号发生器校准过程中，OLED CELL PG信号发生器会输出80个信号和24个电源，通过上位机进行输出控制。OLED CELL PG信号发生器通过连接线连接校准盒的接口板，接口板通过两个100引脚的板对板连接器，分别将接收到的PG信号发生器输出的电源和信号传递给电源主板。两个100引脚的连接器分别用于完成电源和信号的传输，在提供信号传输的连接器中有80个通道，提供电源传输的连接器中有24个通道。在电源主板的接口板连接端口，即与板对板连接器连接的端口处设置有ESD保护电路，用于防止所述板对板连接器的静电和浪涌。通过ESD保护电路后，接收的电源和信号分别进行电压校准和电流校准。在电源主板的开关电路中，包括电压校准过程中的模拟开关以及电流校准中的继电器。在电压校准过程中，电压信号通过模拟开关输入电源主板进行采样。电流校准过程中，电流通过继电器控制通断后，流经10R和100R的采样电阻。同时为确保测量过程中的安全，在继电器后端连接可恢复保险丝、TVS二极管以及窗口比较电路。OLEDCELL PG信号发生器需要校准的电压范围是±18V，需要校准的电流范围是0-400mA。且在进行电流校准时，电压的大小不会影响电流的精度，PG信号发生器只需满足在±4V时就能产生400mA的电流。为尽可能减少耗能，在进行电流校准时设置内置窗口比较电路，当电流校准电压超过±4.5V时就会产生过流软报警。
电源主板在控制芯片的作用下，分别对电压和电流进行采样，采样后的信号依次经过PGA电路，对信号进行放大和缩小，并将变换后的信号传输给ADC电路。经过ADC转换后的数据通过SPI上传至电源主板的MCU，由MCU通过USB将数据信息上传给上位机。
上位机和PG信号发生器通过网线连接，当上位机、PG信号发生器和校准盒依次连接后，上位机自动获取PG信号发生器的型号和配置。在开始校准后，上位机首先自动设置PG信号发生器的电压和电流，并发送指令让校准盒进行测量且返回测量的数据值。
在电压校准中，上位机控制PG信号发生器的某一通道输出两个电压值，如上位机控制PG信号发生器的某一通道输出0V和18V电压，此时的两个电压值0V和18V为PG信号发生器的设定电压值，PG信号发生器连接校准盒后，由校准盒测量得到两个电压值为测量电压值，将校准盒测得的两个测量电压值反馈给上位机。在上位机中，采用两点法，将设定电压值0V和18V作为自变量x，将测量电压值作为实际电压值的函数y，定义一次函数y＝kx+b来表示实际电压值与测量电压值之间的关系，根据两个实际电压值与两个测量电压值确定一次函数中k和b的值，即可确定测量电压值与实际电压值之间的函数关系。在上位机中，k和b写入PG信号发生器，PG信号发生器经过数据处理完成校准过程。电流校准过程与电压校准过程同理。
本发明所述的一种模组信号发生器自动校准装置在进行校准时，整个校准时间通常持续在5分钟，能够高效完成校准过程。另外，使用本发明所述的自动校准装置将进行校准时，电压校准可精确到5mV，电流校准可精确到1mA。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，包括：
接口板，包括：
PG信号接收端口，通过电源连接线连接PG信号发生器的输出端，包括第一PG信号接收端口和第二PG信号接收端口，分别用于接收所述PG信号发生器输出的电源和信号；
第一板对板连接器接口，用于将第一板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的电源传输给所述电源主板；
第二板对板连接器接口，用于将第二板对板连接器的一端与所述接口板连接，将所述PG信号发生器输出的信号传输给所述电源主板；
电源主板，包括：
板对板连接器，包括第一板对板连接器，安装于电源主板中的第一板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的电源；第二板对板连接器，安装于电源主板中的第二板对板连接器预留槽内，用于接收所述接口板传输的信号；
数据处理电路，与所述板对板连接器通信连接，包括开关电路、放大电路以及模数转换电路，用于对获取的PG信号发生器的电源和信号进行处理；
控制芯片，与所述数据处理电路连接，用于输出信号控制所述数据处理电路，对所述PG信号发生器输出的电源和信号进行采样、放大以及模数转换，得到所述PG信号发生器输出的信号转换后的电压和电流，以及所述PG信号发生器输出的电源转换后的电压；
上位机连接接口，位于所述电源主板侧端，用于连接上位机，将所述控制芯片输出的电压和电流传递给上位机，以便上位机对PG信号发生器进行校准；
电源主板封装，通过螺丝固定在所述电源主板的上下表面和侧端；
接口板封装，固定在所述接口板上端，且所述接口板封装留有第一PG信号发生器连接孔与第二PG信号发生器连接孔，所述PG信号发生器通过所述连接口与所述接口板的PG信号接收端口连接。
2.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板中上位机连接接口为USBmini接口，且所述电源主板侧端还包括DB9接口，用于与电脑的串口通讯；DC-JACK电源座，通过外接24V直流电源为所述校准盒供电；所述电源主板上表面设置有4个排针接口，用于连接六位半万用表进行所述电源主板ADC的校准。
3.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板的MCU控制芯片为GD32F303VCT6。
4.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述MCU外接EEPROM存储芯片进行数据存储，并外置LED指示灯对电源主板的校准情况和工作状态进行检测。
5.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板外接24V标准直流电，分别通过所述电源主板内部的buck电路、cuk电路以及LDO电路，将连接输入的24V电压转为-22V、3.3V、5V的电源系统，给所述电源主板的IC和电路供电。
6.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板中，电压通道可承受±60V断电保护，支持±22V电压校准；电流通道可承受450mA最大电流，支持0-450mA电流校准。
7.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板的接口板连接端口处还设置有ESD保护电路，用于防止所述板对板连接器的静电和浪涌。
8.根据权利要求1所述的一种模组信号发生器校准盒，其特征在于，所述电源主板封装包括：
底壳，通过螺丝固定在所述电源主板下方；
上盖，通过螺丝固定在所述电源主板上方，且所述上盖表面留有第一接口与第二接口，所述第一板对板连接器穿过所述第一接口与所述接口板连接，所述第二板对板连接器穿过所述第二接口与所述接口板连接。
电源主板的接口板连接接口的孔槽，所述板对板通过该孔槽连接所述电源主板和所述接口板；
侧封板，安装于所述电源接口侧端，且留有与所述电源主板接口对应的孔槽，用于所述电源主板接口的连接。
9.一种模组信号发生器自动校准装置，其特征在于，包括：
权利要求1至8任一项所述的一种模组信号发生器校准盒，用于接收并测量PG信号发生器输出的电源及信号；
上位机，通过网线与所述PG信号发生器相连，用于控制所述PG信号发生器输出相应通道的电源和信号；通过USB线与所述校准盒连接，根据所述校准盒输出的数据结果，修改所述PG信号发生器内部的程序实现其校准。
10.根据权利要求9所述的一种模组信号发生器自动校准装置，其特征在于，所述上位机控制PG信号发生器输出电压和电流信号，并记载其输出的实际值，根据所述校准盒反馈的PG信号发生器输出的电压电流信号的测量值，确定测量值与实际值之间的关系，根据测量值与实际值之间的关系调整PG信号发生器内部的程序使PG信号发生器输出的电压电流信号的测量值和实际值相同，实现校准过程。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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