CN209055612U - 通用型多通道pcba短路检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种通用型多通道PCBA短路检测设备，包括有开关板，开关板上分布有若干I/O口，开关板上连接有MCU组件，MCU组件发送电平信号给开关板，开关板上还连接有采样组件，采样组件的输出端连接有电压跟随器，电压跟随器和MCU组件相连，MCU组件上连接有电阻阈值对比组件、数模转换芯片。由此，可以通过MCU组件程序自动评判，误判率低。能够恒压测试短路阻值，检测角度高。能够实现全局测试和点对点测试的方式，加快测试时间。实际实施的时候，可以采用网表模式，工作效率高，测试时间短。

Description

通用型多通道PCBA短路检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种PCBA短路检测设备，尤其涉及一种通用型多通道 PCBA短路检测设备。

背景技术

PCB空板经过SMT上件、DIP插件焊接的整个制程，简称PCBA。成品PCBA 由于SMT以及DIP插件焊接后并不能保证PCBA上所焊接的电子部品焊接正确，比如会出现缺焊、虚焊、短路等现象。为了将不良的PCBA从良品中挑出来并进行维修，减小后续工序的重工及返工的概率，需要进行检测。

现有的检测方式大致有如下两种：

1、人工测试，直接依靠视觉配合万用表，针对PCBA上相应的点位进行短路测试和判断，通过该种方法来比较确认PCB上的元件贴装是否正常，但由于每块PCBA上电子部品数量繁多，且元件细小，使得有一些功能性的缺陷不易被发觉，数据也不好收集。当PCBA数量巨大时，无疑就直接增加了人工成本，而且该方法对人工依懒性强，容易出现误判。

2、自动光学检测(AOI)，也称为自动视觉测试，由专门的检测仪进行，在回流前后使用，对元器件的极性检查效果比较好。易于跟随诊断，但这种方法对短路识别较差。再者设备昂贵，实施成本高。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种通用型多通道PCBA短路检测设备，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种通用型多通道PCBA 短路检测设备。

本实用新型的通用型多通道PCBA短路检测设备，包括有开关板，其中：所述开关板上分布有若干I/O口，所述开关板上连接有MCU组件，MCU组件发送电平信号给开关板，所述开关板上还连接有采样组件，所述采样组件的输出端连接有电压跟随器，所述电压跟随器与MCU组件相连，所述MCU组件上连接有电阻阈值对比组件、数模转换芯片，电阻阈值对比组件的输出端连接有显示器。

进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其中，所述MCU组件通过恒压模块与开关板相连。

更进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其中，所述采样组件为采样电阻，所述采样电阻的输出端与电压跟随器相连。

更进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其中，所述显示器为LCD显示屏。

通用型多通道PCBA短路检测方法，其包括以下步骤：

步骤一，MCU组件发送指令给数模转换芯片，令数模转换芯片输出恒定电压，

步骤二，MCU组件发送电平信号给开关板，开启PCBA中需测试短路的I/O 口，令恒定电压通过开关板进入PCBA的测试点位，

步骤三，电压信号经过开关板到达采样电阻后，再经电压跟随器，到达MCU 的ADC采样点中，

步骤四，根据采样点的电阻大小，对比是否存在短路。

进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测方法，其中，所述步骤一中，数模转换芯片输出的原始电压经过恒压模块放大，形成放大的恒定电压。

更进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测方法，其中，所述步骤二中，测试点位之间产生压差，电压信号经由测试点位反馈回到开关板。

更进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测方法，其中，所述步骤三中，MCU组件通过电压跟随器，令电压信号落在MCU组件的ADC采样点上。

更进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测方法，其中，所述步骤四中，所述MCU组件根据串联时电流相等的原理计算，得到测试点位的电阻数值大小，将该电阻数值与短路设置电阻阈值对比，判断该点位是否存在短路，若得到的电阻数值大于电阻阈值，则判断处于非短路状态；若得到的电阻数值小于或是等于电阻阈值，则判断处于短路状态。

再进一步地，上述的通用型多通道PCBA短路检测方法，其中，在步骤四处理完毕后，将相关数据在LCD显示屏上显示出来。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

1、可以通过MCU组件程序自动评判，误判率低。

2、能够恒压测试短路阻值，检测角度高。

3、能够实现全局测试和点对点测试的方式，加快测试时间。

4、实际实施的时候，可以采用网表模式，工作效率高，测试时间短。

5、电路通用性设计，可编辑测试点位，更换测试板后，无需对电路进行改动。

6、测试结果显示直观，便于参考。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是通用型多通道PCBA短路检测设备的结构示意图。

图2是恒压输出最大值推算电路的示意图。

图3是恒压输出最小值推算电路的示意图。

图4是采用本实用新型的检测流程示意图。

图中各附图标记的含义如下。

1 开关板 2 MCU组件

3 采样组件 4 电压跟随器

5 电阻阈值对比组件 6 数模转换芯片

7 恒压模块 8 显示器

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。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。

如图1至3的通用型多通道PCBA短路检测设备，包括有开关板1，其与众不同之处在于：为了针对PCBA上相应的点位进行短路测试和判断，开关板1上分布有若干I/O口。同时，为了实现自动化的检测，开关板1上连接有MCU组件2，MCU组件2发送电平信号给开关板1。并且，为了实现高精度的采样，在开关板1上还连接有采样组件3。并且，考虑到电压信号可能会失真，为提升采样与后续比较的效果，本实用新型所采用的采样组件3的输出端连接有电压跟随器4。具体来说，在电压跟随器4与MCU组件2相连。为了实现数据的比对，在MCU组件2上连接有电阻阈值对比组件5、数模转换芯片6。再者，考虑到用户及时知晓当前的检测状态，还可以在电阻阈值对比组件5的输出端连接有显示器8，便于观察。

结合本实用新型一较佳的实施方式来看，MCU组件2通过恒压模块7与开关板1相连，保证电压恒定，提升判断精度。同时，考虑到实施的便利，采用的采样组件3为采样电阻，采样电阻的输出端与电压跟随器4相连。再者，考虑到实际装配的便利，可以通过LCD显示屏来构成显示器8。

结合本实用新型的检测步骤来看：

首先，通过MCU组件发送指令给数模转换芯片，令数模转换芯片输出恒定电压。在此期间，数模转换芯片输出的原始电压经过恒压模块放大，形成放大的恒定电压。

由于MCU组件的ADC采样时，采样值在MCU组件的参考电压(即基准电压) 的1/2左右时测到的值较为精确，为了实现较为精确的电压输出，输出电压根据以下公式确定，其参考电路如图2、图3所示：

V_level＝V参考/2

V(max)＝V_level*(Rn+Rmin+Ry)/R

V(min)＝V_level*(Rn+Rmax+Ry)/R

恒压输出Vtest＝(V(max)+V(min))/2。

之后，通过MCU组件发送电平信号给开关板，开启PCBA中所需测试短路的 I/O口，令恒定电压通过开关板进入PCBA的测试点位。实际实施期间，测试点位之间产生压差，电压信号经由测试点位反馈回到开关板。此时MCU组件已将开关板上相关的I/O口打开，形成测试回路，电压信号可以经过该回路到达MCU 组件的ADC采样端口。

接着，电压信号经过开关板到达采样电阻后，再经电压跟随器，获取采样点电压。结合实际实施来看，MCU组件通过电压跟随器，令电压信号落在MCU组件的ADC采样点上。电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1，且其输入阻抗高，输出阻抗低，防止电压信号失真，而且起到隔离作用，防止开关板损坏或者测试点引入不正常电压，导致MCU烧毁。

之后，根据采样点的采样电阻大小计算出测试点短路电阻阻值，对比是否存在短路。具体来说，MCU组件根据串联时电流相等的原理计算，得到测试点位的电阻数值大小，将该电阻数值与短路设置电阻阈值对比，判断该点位是否存在短路，若得到的电阻数值大于电阻阈值，则判断处于非短路状态；若得到的电阻数值小于或是等于电阻阈值，则判断处于短路状态。

为了用户更为直观的知晓当前的检测状态，可以将相关数据在LCD显示屏上显示出来。

本实用新型的工作原理如下：

如图4所示，通用型多通道PCBA短路检测设备在使用时，开始对硬件缓存中的短路测试结果s_result进行清零复位，短路NG数量s_count清零，保证上一PCS的PCBA的测试结果不影响本次测试结果。

电压Vup_out输出0V，关闭开关板上所有通道的点位，对测试进行初始化，防止开始测试的时候，开关板上不相干的点位开启，以及对恒压模块进行放电，保证恒压模块输出电压符合设计电压。

接着，对当前检测的上位点网络值Upnet进行初始化，Upnet＝0。根据客户需求，设定短路时电阻阈值最大值为Rtemp。把Rtemp代入测试电路中计算，得到短路时采样电压的最小阈值。网络表头Pin(upnet)赋初值0，为后面测试做准备。由于需要测试Uppin与大于Uppin的所有网络内的pin是否存在短路，故将网络内所有大于Uppin的pin设为下位pin，所以上位pin最大数量设置为测试pin数量USEDPINS-1。

当上位pin等于测试pin数量USEDPINS-1时，表示测试完成，此时判断测试结果，若测试结果等于0，则不存在短路，LCD液晶显示，测试结果OK，以及已测试PCBA总数量，OK数量，NG数量等元素，方便用户统计PCBA的良率情况。若测试结果非0，则存在短路，LCD显示：测试结果NG，已测试PCBA总数量， NG上位点和下位点及其阻值，方便用户了解CBA的良率情况，NG的原因。

当上位pin(Uppin)小于测试pin数量USEDPINS-1时，表示测试正在进行中，进入下一步骤。若上位pin(Uppin)所处的网络值为0，表示不需要进行测试，或者Upnet>＝nets[uppin]时，表示当前上位pin(Uppin)所处的网络已经测试完毕，则Uppin自增1，然后继续判断是否小于测试pin数量USEDPINS-1。

若上位pin(Uppin)所处的网络值为非0，并且Upnet<nets[uppin],则判断短路个数s_count是否大于需要记录的短路最大数量(MAX_S_NUM)，若大于，则表示本次测试存在短路，且短路个数较多，不需要继续测试，此时仅需要记录MAX_S_NUM个。

若判断短路个数s_count小于于需要记录的短路最大数量(MAX_S_NUM)，则继续进行短路检测。将Uppin的网络值赋值给网络表头Pin(upnet)，然后在反馈电压采样端(ADC)切换到预设采样电阻，测试电路切换为恒压输出。

随后，打开uppin的上位点模拟开关，这样恒压通过模拟开关到达uppin，同时关闭uppin的下位点模拟开关，打开大于网络表头Pin(upnet)的网络表 nets中所有下位点开关，这样MCU组件的ADC就可以采样到下位点的反馈电压 (mv)。

若反馈电压(mv)小于短路时电压最小阈值(V_level)，则判断没有短路发生，上位点uppin自增一，继续下一个uppin的短路测试。

若反馈电压(mv)大于或等于短路时电压最小阈值(V_level)，则判断有短路事件发生，执行电阻测量程序。

之后，将网络表头Pin(upnet)加1赋值给当前检测的下位点网络值 (lownet)，为检测两个网络点的电阻值做准备，同时将当前检测的上位点uppin 加1赋值给当前检测的下位点lowpin，为模拟开关打开相应的点位做准备。

若lowpin大于或等于USEDPINS，则认为本轮测试的下位点已测试到最后一个，上位点uppin自增1，进入下一个上位点pin测试周期。若lowpin小于 USEDPINS，则认为还有需要测试的lowpin。

若nets[lowpin]<lownet，则表示网络nets[lowpin]不在测试范围内，不进行测试；或者nets[lowpin]＝0时，表示该下位lowpin，不需要测试。若再先步骤不成立，则认为需要进行测量，打开电阻测试函数，对uppin和lowpin 进行阻值检测得到电阻值res。

若检测得到电阻值res大于设定电阻阈值Rtemp，则判定uppin和lowpin 之间不短路。

若检测得到电阻值res小于或等于设定电阻阈值Rtemp，则判定uppin和 lowpin之间存在短路，当s_count<MAX_S_NUM时，将Uppin，lowpin，res记录到数组shBuf[s_count]中，为后面数据显示及保存做准备。

若s_count大于或等于MAX_S_NUM时，测试数量已经足够，不需要在进行记录，然后将lowpin自增1，为下一个lowpin的测试周期做准备。

短路检测结束后，数据缓存中shBuf[s_count]中的数据，会显示到LCD中，以及存储到数据盘中供客户分析使用。

网表编码规则如下：

对应pin的网表值为0时，不进行判断。网表值从1开始进行判断，依次进行判断。短路测试是对不同网络之间进行判断，对网表中相同的不进行判断。

测试过程中，其中pin1作为上位pin需要与pin2、pin4、pin6、pin8进行短路测试，由于pin1和pin3、pin9处于同一网络中所以不进行短路测试；pin5、pin7网络为0，则不参与测试。

网络1测试完毕后进行网络2测试，从pin3开始，由于pin3对应的网络为1，小于网络2，所以不进行测试。pin4的网络为2，与首pin网络的相同即都为网络2，所以pin4不参与测试。pin5、pin7网络为0，则不参与测试。pin6、 pin8的网络为3，大于当前测试网络，所以需要与当前测试的头pin，即与pin2 进行短路测试。其他pin的测试规则一次类推。

若测试PCBA更换下一个机种，只需要将网表数据更新即可，达到通用的目的。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，拥有如下优点：

1、可以通过MCU组件程序自动评判，误判率低。

2、能够恒压测试短路阻值，检测角度高。

3、能够实现全局测试和点对点测试的方式，加快测试时间。

4、实际实施的时候，可以采用网表模式，工作效率高，测试时间短。

5、电路通用性设计，可编辑测试点位，更换测试板后，无需对电路进行改动。

6、测试结果显示直观，便于参考。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.通用型多通道PCBA短路检测设备，包括有开关板(1)，

其特征在于：所述开关板(1)上分布有若干I/O口，

所述开关板(1)上连接有MCU组件(2)，MCU组件(2)发送电平信号给开关板(1)，

所述开关板(1)上还连接有采样组件(3)，

所述采样组件(3)的输出端连接有电压跟随器(4)，

所述电压跟随器(4)与MCU组件(2)相连，

所述MCU组件(2)上连接有电阻阈值对比组件(5)、数模转换芯片(6)，

电阻阈值对比组件(5)的输出端连接有显示器(8)。

2.根据权利要求1所述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其特征在于：所述MCU组件(2)通过恒压模块(7)与开关板(1)相连。

3.根据权利要求1所述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其特征在于：所述采样组件(3)为采样电阻，所述采样电阻的输出端与电压跟随器(4)相连。

4.根据权利要求1所述的通用型多通道PCBA短路检测设备，其特征在于：所述显示器(8)为LCD显示屏。