CN200959026Y - 通用电路维修设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于通用电路维修的设备。该设备可与通用计算机相连以对被检测电路板的检测数据进行处理，该设备包括通用电路检测仪和夹具工装，所述通用电路检测仪包括程控交换机、万用表和主控装置，所述夹具工装上具有对应被检测电路板元器件的探针；程控交换机包括程控开关和相应的程控开关接口，实现万用表和夹具工装中探针的电气连线；所述万用表由信号源和A/D采集器构成，所述主控装置包括单片机、存储装置和用于与外部计算机相连的外连接口。通过本实用新型可以解决电路维修过程中的故障检测和判断问题，克服维修人员自身的能力限制，大大减少维修时间和提高维修工作效率。

Description

通用电路维修设备

技术领域

本实用新型涉及电子维修领域，具体涉及一种用于通用电路维修的设备。

背景技术

现阶段电子行业，从元器件采购、生产到产品销售过程已经有一套现代的管理方法，且有各种先进的电子设备帮助它们提高效率。例如在电子行业的生产，有完备的生产工艺和ISO9000质量保障体系，更有先进的自动化插装、贴片、焊接、组装和检测设备助其高速度、高效率和高质量，一般的生产人员素质就可以降低和数量也会减少。对比之下，售后服务就落后许多，尤其在电子维修领域，至今还没有一个好的检测设备，依然用着万用表和示波器等；并且还要求维修人员有较高的素质，师傅带徒弟传授，各有各的方法，时间长才能积累一些经验。同时，人的维修能力不可能无限的提高，效率也不可能总是那样高，维修量大了就要加人。现在产品换代很快，要求维修人员又要学习又要重新积累经验，因此维修领域培养人很难，留住人更难。

维修过程大致划分为以下几步：初步分类、检测、判断故障、更换和带电测试。其中检测和判断故障最重要，需要高水平的和有经验的维修人员，其它的工作一般维修人员就能胜任。如果有一个能够做检测和判断故障的装置或工具来处理维修过程中最重要的两步，将会克服维修人员自身的能力限制，并可以大大减少维修时间和提高维修工作效率。

具体来讲，电子行业的维修中，维修品种的改变也就是具体检测位置和诊断标准的改变，如果引进新的能够做检测和判断故障的工具，解决维修工作中最关键的技术问题，就可以使维修人员分工作业，彻底改变维修行业一人从头到尾做一个作业的状况，变单人只会修一种或几种产品为多人修多种产品，像工厂流水线那样做维修。

本实用新型就是为解决上述问题而提出的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便于对通用电子电路进行故障检测和维修的通用电路维修设备，解决目前通用电路维修领域设备简单、效率低下、人员需求限制大的问题。

该通用电路维修设备可与通用计算机相连以对被检测电路板的检测数据进行处理，包括通用电路检测仪和夹具工装，所述通用电路检测仪和夹具工装通过电缆连接。所述通用电路检测仪包括程控交换机、万用表和主控装置。

进一步，所述程控交换机包括程控开关和相应的程控开关接口，用于万用表和夹具工装的连接；所述万用表由信号源和A/D采集器构成，具有测试短路、开路、电阻、电容、电感和二极管的功能；所述主控装置包括单片机、存储装置和外连接口，用于整个通用电路维修设备的数据处理、存储和操作控制。

进一步，所述程控交换机通过夹具工装中的探针实现万用表和夹具工装的电气连线。

进一步，在所述主控装置中具有检测样本数据库，用于存放要检测电路的标准样本数据。

进一步，所述外联接口为RS232接口，所述通用维修设备通过该外联接口与外部计算机相连。

通过本实用新型，可以解决电路维修过程中的故障检测和判断问题，克服维修人员自身的能力限制，大大减少维修时间和提高维修工作效率。

附图说明

图1为本实用新型所述的通用电路维修设备的结构框图；

图2为需用加等电位隔离处理的典型电路示意图。

图中：1、通用电路检测仪；2、夹具工装；11、程控交换机；12、万用表；13、主控装置；111、程控开关；112、程控开关接口；121、信号源；122、A/D采集器；131、单片机；132、存储器；133、RS232接口；134、CPLD门阵列；135、Flash ROM。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型所述的通用电路维修设备由通用电路检测仪1和夹具工装2两大部分构成，通用电路检测仪1相当于万用表12，是公用的。夹具工装2相当于表笔+人手，被检测的电路板不同，它的物理尺寸、安装定位和被测试元器件位置也不同(测量时相当于人手移动到目标的位置)，相应的夹具工装也不同，需要订制。通用电路检测仪和夹具工装两者用电缆连接。

在本实施例中，夹具工装是用厚有机玻璃板做的，有机玻璃板绝缘好，温度特性稳定，不变形，加工容易。根据电路板PCB Gerber图文件，数控钻床在有机玻璃板上精确定位打孔，每个孔插入金属探针，孔的孔径和探针外径相当，以确保有机玻璃板能牢固探针不晃，探针外径固定高度上有一个凸环，使插入孔的探针下沉到合适的高度，这就保证有机玻璃板上所有探针高度相同。探针内径的弹簧梭子使探针能上下活动。放上面的电路板在定位柱的引导下使探针和电路板上的测量位置准确相对。夹具工装最上方是活动的夹具，通过导轨与插有探针的有机玻璃板相联。活动夹具通过手动杆或气动杆沿导轨上下活动，向下压时，使电路板向下和探针接触，探针弹簧被压缩变形使电路板和探针的接触点更加牢固。测试完毕后，抬起夹具使电路板和探针松开，之后可以移动电路板。夹具上下有活动限位装置，保证探针不会压断或压弯。

夹具工装和测试仪通过若干条34线的扁平线缆相连，这些都是标准的插接件和线缆，很容易采购。电缆的线序都是有规律的，比如第一条34线的扁平电缆1-32对应第一个I/O通道板上1-32针号，第二条线缆1-32对应第一个I/O通道板上33-64针号等等。夹具工装上扁平电缆的另一端和探针焊接相连，连接次序按缆线所代表I/O通道板号、针号和探针相连，依据元器件序号和元器件脚号将探针和电路板PCBGerber对应。

本实用新型所述的通用电路维修装置的结构框图如图1所示。通用电路维修设备可与通用计算机(图中未示出)相连以对被检测电路板的检测数据进行处理，该设备包括通用电路检测仪(1)和夹具工装(2)，通用电路检测仪(1)和夹具工装(2)通过电缆连接。

通用电路检测仪的工作原理相当于万用表+程控交换机+顶级维修工程师的经验，主要由万用表12、程控交换机11和主控装置13三部分组成。

其中万用表12由信号源121和A/D采集器122构成，具有测试短路、开路、电阻、电容、电感和二极管的功能，能对被检测对象施加相应的电压信号，同时采集测量电压的变化情况；依据被检测对象对施加电压信号的响应情况做出判断。它的输出电压范围(D/A)是0-10V，4路十二位DAC，最大输出电流250ma，A/D输入0-10V。8路十二位ADC。

程控交换机11实现万用表12和探针电气连线，通过夹具工装2上的探针，能检测故障电路板的元器件。被维修的电路板不用通电，用通用电路检测仪能全面准确检测电路板故障，记录和打印故障报告。其中在检测过程中测试电压很低，不损坏元器件，可重复测。诊断能力：有了测试值，就要和正常值比较，做出判断。在本实施例中，程控交换机11的触点最大阻抗小于0.1欧姆，连接和断开时间小于500us；夹具工装上共有64×13个接点(探针)。

在本实施例中，主控装置13是由51系列单片机131、可编程逻辑门阵列电路134、存储器132、Flash ROM135和外联接口133等组成，。在本实施例中，采用RS232作为主控装置13的外联接口133。时钟是22MHZ，最大速度是22MIPS。

在本实用新型中，夹具工装2、测试表格和电路板(未示出)是成套对应的，通用电路测试仪1是通用的，它可以配合成套使用的夹具工装1和测试表格来测试相应的电路板，因此为了测试不同的电路板，就要有多个相应成套的夹具工装和测试表格。测试表格是人脑的思想，夹具工装就是人手持表笔连到电路板上，电路板是测试目标。

在电路测试过程中，测试功能的选择、连线的通路和判断能力是顶级维修工程师的智慧和经验，一般的维修人员并不具备。在通用电路检测仪上用一个样本数据库体现这些能力。样本数据库存储于通用电路检测仪的Flash ROM(单独工作时)中，其中记录了许多电路板的子数据库，子数据库中列有被测元器件的类型、排列序号、引脚号、在夹具工装上的测试探针号、加载的信号类型和幅度、延时测试时间、放电延时时间、标准正向测试值、标准反向测试值、实际正向测试值、实际反向测试值和等电位隔离标志。和上位机联机工作时，样本数据库可以下载或上传。

Flash ROM135中存有测试表格，主控装置13从表中每次读一条记录，经计算控制程控交换机11和万用表12做动作；程控交换机11要连接那条通路(夹具工装上探针)，万用表12D/A输出多大电压值，为电压信号稳定等待多长时间，A/D采集多少次等。然后，比较标准测试值和实际测试值，给出正确、错误和可疑的结论。

对于未记录于样本数据库的新的电路板，需要建立相应的电路板子数据库并根据电路板的结构定制相应的夹具工装，其中样本数据库中的测试参数是根据元器件的电器特定和电路的连接情况决定的。具体方式如下：

S1：找出常出故障和易损的元器件，按表的格式填写，保存在Flash ROM。

S2：同时在电路原理图和PCB图上(gerber图)找常出故障和易损的元器件，在夹具工装上对应元器件位置做探针。以后，故障元器件表格和探针可以随时增加和删改。

此外，在建立样本数据库的过程中，可以根据实际情况调整部分测试参数，以达到更加里有利于故障判别的目的。

进一步，本实用新型所述的通用电路维修设备还具有显示装置(图中未示出)，在本实施例中，显示装置有两行32位的字符液晶显示和9个按键，有两个RS232串行接口，一个连接PC，另一个连接打印机。它既可以单独测试工作，也可以和PC连机工作。独立工作时，通过按键可实现连续测试、单步测试、重复测试、查询和选择对应夹具工装的测试表格，显示测试结果等。连接打印机时可以打印测试结果。在和PC连接时可实现上述的全部功能，且具有更好的人机界面。在定制新电路板的夹具工装时须在PC上编制测试表格，PC、通用测试仪和夹具工装连接在一起，新电路板放在夹具工装上，多次采集该电路板的正确样本数据，取平均值。然后，下载到通用电路测试仪作为测试表格。

在本实施例中，样本数据库中正确样本数据的采集方法如下。

1)电缆连接通用电路检测仪和夹具工装。先测试好的电路板，反复多次求平均，将其记做标准正向测试值和标准反向测试值，即正确样本。

2)将每种电路板的正确样本数据存入样本数据库，作为以后故障检测过程中的对比数据。

在具体检测电路板故障的过程中，首先将电路板放在夹具工装，开始测试。程序按样本数据库的内容逐项选择接通探针，对元器件正向和反向施加电压信号(频率和幅度随元器件定)，采集它的电压值，按元器件类型计算出相应参数值。然后根据具体电路的分布电容确定样本数据采集和放电的延时时间。最后根据检测结果作出短路、开路、电感、电容和电阻失效、二极管的失效判断。此外，在故障检测完成后，还可以借助于打印机等外接设备记录和打印故障报告。

通过样本数据库的记录和具体检测结果，维修人员还可以提出元器件的标准测试值和实际测试值的差异报告。

检测仪可以和订制的工装夹具连接对电路板测试，也可以和两支表笔连接测试单个元器件。单个元器件甚至可以已焊在电路板上。使用方法类似万用表，由于检测仪上没有测试表格，需要在测试仪上按键，选择测试元器件。

在电路支路较多的情况下，可以加等电位隔离的办法测试。

如图2所示，在R1、R2和R3首尾相连的电路中，要测试任意一支电阻(如R1)，都会存在与其它两支电阻(R2和R3)并联的关系，两支电阻(R2和R3)本身是串联的。需要等电位隔离处理，即在串联的两支电阻间(C点)加个同等的电压信号(R1上施加的电压)。A(B)点和C点等电位，R2(R3)没有流过电流。R1可以准确测出。本仪器提供一路主电压信号和三路等电位电压信号，最多处理三个等电位隔离。

本实用新型所述通用电路维修设备的通用技术指标如下：

4路电压信号通道，1路主通道，3路辅助通道；

13个I/O通道板，每个板有64个点，1个点对应1个探针。

信号电压范围：0-10V，精度2.5mV；

表中特征位：D-二级管特性  S-短路  O-开路。

其中，在一般情况下，测试只使用1路主通道，3路辅助通道不用，辅助通道主要用在复杂电路请况，例如被测试电路有多个支路，须加辅助隔离如图2所示的情形。3路辅助通道最多可以做3点隔离处理。由于在电路中旁路并联电容会影响测试结果，需加延迟测试和结束放电操作，因此设置了充放电时间常数。

下表列出的是一个有关四通5860打印机电源板的部分测试结果

报告：

	D2	F1	VR3	D4	F2
						特征位	D	S	O	D	S
元器件序号	2	1	3	4	2
						元器件脚号1	1	1	1	1	1
通道板号1	1	1	1	1	1
						针号1	3	4	6	7	9
元器件脚号2	2	2	2	2	2
						通道板号2	1	1	1	1	1
针号2	1	4	2	8	10
						标准正向测试值(mV)	500	0	1800	500	0
标准反向测试值(mV)	1500	0	1800	1200	0
						正偏差(mV)	100	100	300	100	100
负偏差(mV)	100	100	0	100	100
						实际正向测试值(mV)	450	40	2000	0	1000
实际反向测试值(mV)	1600	20	2000	0	1000
						施加电压(mV)	2350	1000	2300	2350	1000
充放电时间常数	80	80	80	80	80
						等电位处理标志	无	无	无	无	无
结果	好	好	好	错-短路	错-开路

表中行(横)向表示所有元器件的同一项相内容值，列(纵)向表示一个元器件的整个测试内容记录。

由于测试内容较多，作为示例，这里只列出5个元器件的测试记录。

表中的特征位表示元器件的类型，如D表示二级管特性，S表示短路，O表示开路，L表示电感，C表示电容等等。元器件脚号表示元器件的脚序号，如电阻、电容和二极管是两个脚，三极管是三个脚，集成电路有多个脚等等，每个脚都有固定的序号。通道板号表示I/O通道板号，最多有13块。针号表示在一个I/O通道板上针号(点号)，每个板有64个点。标准测试值表示预先采集好电路板的值(在制作夹具工装时)。实际测试值表示测试问题电路板的值。等电位处理标志表示是否需要使用辅助通道做等电位隔离处理。

偏差-设置一个合适的实际测量值偏差，使其不能影响结论，不误判，也不漏判。

施加电压表示针对元器件特性所施加的不同电压。施加的电压既要安全不损坏器件，又要能够实现有效测量。

上述对四通5860打印机电源板进行测试的测试过程如下：将测试仪和相应的夹具工装线缆连接好，电路板放在夹具工装上，夹具锁紧电路板，使测试点和夹具工装上探针接触好，探针带有弹簧可以顶住电路板接触点电阻很小。在测试仪面板上按键选择四通5860打印机电源板菜单，再按开始键，CPU从表中读去一个元器件记录开始测试，针1和针2接通，加电压信号，延时等待信号稳定，A/D采集和计算实际测试值，电压信号回零，断开针的连接，逐一测试直到测完。最后再对逐条记录判断比较，得出结论，在面板显示和打印机上打印，如果和PC相连，也将测试结论显示在PC上。

Claims (9)

1、一种通用电路维修设备，该设备可与通用计算机相连以对被检测电路板的检测数据进行处理，其特征在于：该设备包括通用电路检测仪(1)和夹具工装(2)，所述通用电路检测仪(1)和夹具工装(2)通过电缆连接。

2、如权利要求1所述的通用电路维修设备，其特征在于所述通用电路检测仪包括程控交换机(11)、万用表(12)和主控装置(13)，它们彼此电气连接。

3、如权利要求2所述的通用电路维修设备，其特征在于：

所述程控交换机(11)包括程控开关(111)和相应的程控开关接口(112)，用于万用表(12)和夹具工装(2)的连接；所述万用表(12)由信号源(121)和A/D采集器(122)构成，具有测试短路、开路、电阻、电容、电感和二极管的功能；所述主控装置(13)包括单片机(131)、存储装置(132)和外连接口(133)，用于整个通用电路维修设备的数据处理、存储和操作控制。

4、如权利要求3所述的通用电路维修设备，其特征在于，所述程控交换机(11)通过夹具工装中的探针实现万用表(12)和夹具工装(2)的电气连线。

5、如权利要求3所述的通用电路维修设备，其特征在于在所述主控装置(13)中具有检测样本数据库，用于存放要检测电路的标准样本数据。

6、如权利要求3所述的通用电路维修设备，其特征在于所述外联接口(133)为RS232接口，所述通用维修设备通过该外联接口(133)与外部计算机相连。

7、如权利要求1至6之一所述的通用电路维修设备，其特征在于所述夹具工装由有机玻璃板、金属探针和活动夹具组成；所述金属探针插在有机玻璃板上的精确定位孔中，所述孔的孔径和探针外径相当；所属活动夹具通过导轨与所述有机玻璃板相连。

8、如权利要求7所述的通用电路维修设备，其特征在于所述探针的外径固定高度上有一个凸环，内径具有弹簧梭子使探针能上下活动。

9、如权利要求7所述的通用电路维修设备，其特征在于所述活动夹具上下有活动限位装置，保证探针不会压断或压弯。

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