CN211123138U - 一种电能表pcba自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：包括外壳、被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；在所述外壳上依次间隔设有数个检测工位，且每一所述检测工位上均设有被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；每一所述被测电能表PCBA均通过气缸与对应所述测试针床压接连接，且每一所述被测电能表PCBA均通过测试针床与对应所述电子电路单元连接，通过对被测电能表PCBA施加测试激励和采集相关电信号进行功能测试。本实用新型采用MCU嵌入式程序控制方式的自动化测试，操作简单，测试快捷迅速，提高了生产效率，减少了维修成本。

Description

一种电能表PCBA自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及PCBA测试领域，具体涉及一种电能表PCBA自动检测装置。

背景技术

在电能表的批量生产过程中，电能表PCBA检测是生产中的第一道测试工序，通过直接对在线器件电气性能的测试来发现电能表PCBA制造工艺的缺陷和元器件的不良，能及时反应生产制造状况，有利于工艺的改进和提升。而行业内广泛使用的检测设备都比较简易，存在功能单一、效率低下等问题，且检测设备测试结论及测试数据保存都需要通过电脑控制，这样增加了设备成本，设备操作也较复杂。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电能表PCBA自动检测装置，采用MCU嵌入式程序控制方式的自动化测试，操作简单，测试快捷迅速，提高了生产效率，减少了维修成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：本实用新型的一种电能表PCBA自动检测装置，其创新点在于：包括外壳、被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；在所述外壳上依次间隔设有数个检测工位，且每一所述检测工位上均设有被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；每一所述被测电能表PCBA均通过气缸与对应所述测试针床压接连接，且每一所述被测电能表PCBA均通过测试针床与对应所述电子电路单元连接，通过对被测电能表PCBA施加测试激励和采集相关电信号进行功能测试。

优选的，每一所述电子电路单元均包括MCU微处理器控制单元、与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备、模拟电表负载控制单元、隔离电源、网络通信接口单元、测试启动按钮、气缸电磁阀和测试结论指示灯控制单元；每一所述MCU微处理器控制单元分别与对应所述与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备、模拟电表负载控制单元、隔离电源、网络通信接口单元、测试启动按钮、气缸电磁阀和测试结论指示灯控制单元连接，且每一所述与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备和模拟电表负载控制单元分别与对应所述测试针床连接。

优选的，每一所述MCU微处理器控制单元均包括微处理器U1、继电器驱动芯片U2和外围工作电路；每一所述微处理器U1均采用微处理器78F0485，且每一所述继电器驱动芯片U2均采用集成电路ULN2003；每一所述微处理器U1的引脚35和引脚79均为UART通信接收端口，且每一所述微处理器U1的引脚36和引脚78均为UART通信发送端口，每一所述微处理器U1的引脚69、引脚70均为信号接收IO端口；每一所述微处理器U1的引脚49、引脚48分别连接排阻R10的引脚5、引脚6，且排阻R10的引脚4、引脚3分别连接对应所述继电器驱动芯片U2的引脚1、引脚2。

优选的，每一所述与电表通讯单元均包括RS485通信芯片U3和外围工作电路，且每一所述RS485通信芯片U3均采用通信芯片MAX13085；每一所述RS485 通信芯片U3的引脚1均为数据输出端，且均连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚35；每一所述RS485通信芯片U3的引脚4均为数据输入端，且均连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚36；每一所述RS485通信芯片U3的引脚6、引脚7分别通过测试针床与对应所述被测电能表PCBA的RS485通信接口连接。

优选的，每一所述脉冲信号采集单元均包括集成电路U5，且每一所述集成电路U5均采用施密特触发器CD40106；每一所述集成电路U5的引脚4、引脚8分别连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚69、引脚70；每一所述集成电路U5的引脚1、引脚11分别通过测试针床与对应所述被测电能表PCBA的输出端连接。

优选的，每一所述模拟电表负载控制单元均包括继电器K2、变压器TRA1和分压电阻R2~R9；每一所述继电器K2均采用双刀双掷继电器，且每一所述变压器TRA1均采用220VAC输入10VAC输出变压器；每一所述继电器K2的引脚8连接对应所述MCU微处理器控制单元的继电器驱动芯片U2的引脚16；每一所述继电器K2的引脚1和引脚4分别与对应所述隔离电源电性连接；每一所述继电器K2的引脚3、引脚6分别连接对应所述变压器TRA1输入端的引脚4、引脚2，且每一所述变压器TRA1输出端的引脚7和引脚5分别串接电阻R2~R9的一端，电阻R2~R9的另一端与对应所述测试针床连接。

优选的，每一所述网络通信接口单元均包括网口模块U4和外围工作电路, 且每一所述网口模块U4均采用以太网接口模块USR-K3；每一所述网口模块U4的引脚8、引脚9分别连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚79、引脚78。

优选的，每一所述测试结论指示灯控制单元均包括继电器K1、三极管Q1、电阻R1和LED指示灯LED1；每一所述继电器K1均采用单刀双掷继电器，每一所述LED指示灯LED1均采用红绿双色LED指示灯，每一所述电阻R1均为对应所述三极管Q1基极的限流电阻；每一所述继电器K1的引脚4连接对应所述MCU微处理器控制单元的继电器驱动芯片U2的引脚15，且每一所述电阻R1的一端连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚50；每一所述继电器K1的引脚2、引脚3分别连接对应所述LED指示灯LED1正极端的引脚1、引脚2；每一所述电阻R1的另一端连接对应所述三极管Q1的基极B，每一所述三极管Q1的发射极E接地，且每一所述三极管Q1的集电极C连接对应所述LED指示灯LED1负极端的引脚3。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型中检测控制单元采用MCU嵌入式程序控制方式，测试执行速度快，测试操作简单直接，测试故障定位准确，维修方便，提高了生产效率，减少了维修成本。

（2）本实用新型中检测装置的测试针床与被测电能表PBCA电性连接，采用气缸压接方式设计，设置有5个检测工位，每个检测工位均为独立的测试单元，每个检测工位能单独进行测试操作，电能表PCBA检测作业方式设计为流水式操作模式，即操作员完成第一个检测工位的作业步骤后就可以去操作下一个检测工位，依次操作到最后一个检测工位时第一个检测工位测试结束，然后更换另一个待检测的电能表PCBA进行新的检测作业；这种操作模式能减少设备检测过程中操作员的等待空闲时间，最大化地提高了设备的利用率。

（3）本实用新型中电能表程序烧录设备具有电表单片机程序自动烧录功能，该功能进一步地减少了加工工序，降低了加工成本，提高了生产效率。

（4）本实用新型还设置有网络接口，与生产管理系统服务器连接，进行测试记录数据记录关联，以便过程质量管理与追溯。

附图说明

为了更清晰地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种电能表PCBA自动检测装置的外形结构示意图。

图2为本实用新型一种电能表PCBA自动检测装置的原理示意图。

图3为图2中MCU微处理器控制单元的电路原理图。

图4为图2中与电表通讯单元的电路原理图。

图5为图2中脉冲信号采集单元的电路原理图。

图6为图2中模拟电表负载控制单元的电路原理图。

图7为图2中网络通信接口单元的电路原理图。

图8为图2中测试结论指示灯控制单元的电路原理图。

其中，1-被测电能表PCBA；2-电子电路单元；3-测试针床；4-外壳；201-MCU微处理器控制单元；202-与电表通讯单元；203-电能表功耗测试模块；204-脉冲信号采集单元；205-电能表程序烧录设备；206-模拟电表负载控制单元；207-隔离电源；208-网络通信接口单元；209-测试启动按钮；210-气缸电磁阀；211-测试结论指示灯控制单元。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型的一种电能表PCBA自动检测装置，包括外壳4、被测电能表PCBA、电子电路单元2和测试针床3；具体结构如图1、图2所示，在外壳4上依次间隔设有数个检测工位，且每一个检测工位上均设有被测电能表PCBA、电子电路单元2和测试针床3；每一个被测电能表PCBA均通过气缸与对应的测试针床3压接连接，且每一个被测电能表PCBA均通过测试针床3与对应的电子电路单元2连接，通过对被测电能表PCBA施加测试激励和采集相关电信号进行功能测试。

本实用新型中每一个电子电路单元2均包括MCU微处理器控制单元201、与电表通讯单元202、电能表功耗测试模块203、脉冲信号采集单元204、电能表程序烧录设备205、模拟电表负载控制单元206、隔离电源207、网络通信接口单元208、测试启动按钮209、气缸电磁阀210和测试结论指示灯控制单元211；如图2所示，每一个MCU微处理器控制单元201分别与对应的与电表通讯单元202、电能表功耗测试模块203、脉冲信号采集单元204、电能表程序烧录设备205、模拟电表负载控制单元206、隔离电源207、网络通信接口单元208、测试启动按钮209、气缸电磁阀210和测试结论指示灯控制单元211连接，且每一个与电表通讯单元202、电能表功耗测试模块203、脉冲信号采集单元204、电能表程序烧录设备205和模拟电表负载控制单元206分别与对应的测试针床3连接。其中，测试启动按钮209为本装置测试开始的启动触发开关；电能表功耗测试模块203用于采集被测电能表PCBA的电压、电流以及整机功耗等电性能参数；电能表程序烧录设备205用于对被测电能表PCBA进行程序烧录，测试结论通过测试结论指示灯控制单元211显示，并通过网络通信接口单元208将测试数据记录保存至生产管理系统服务器。

本实用新型中每一个MCU微处理器控制单元201均包括微处理器U1、继电器驱动芯片U2和外围工作电路；如图3所示，每一个微处理器U1均采用微处理器78F0485，且每一个继电器驱动芯片U2均采用集成电路ULN2003；每一个微处理器U1的引脚49、引脚48分别连接排阻R10的引脚5、引脚6，且排阻R10的引脚4、引脚3分别连接对应继电器驱动芯片U2的引脚1、引脚2。其中，每一个微处理器U1的引脚35和引脚79均为UART通信接收端口；每一个微处理器U1的引脚36和引脚78均为UART通信发送端口；每一个微处理器U1的引脚69、引脚70均为信号接收IO端口；本实用新型由微处理器U1输出高电平信号控制继电器驱动芯片U2，进而驱动控制模拟电表负载控制单元206、气缸电磁阀210和测试结论指示灯控制单元211的控制继电器。

本实用新型中每一个与电表通讯单元202均包括RS485通信芯片U3和外围工作电路，且每一个RS485通信芯片U3均采用通信芯片MAX13085；如图4所示，每一个RS485 通信芯片U3的引脚1均为数据输出端，且均连接对应MCU微处理器控制单元201的微处理器U1的引脚35，每一个RS485 通信芯片U3的引脚1接收RS485线路的差模信号，且转换为TTL信号电平，并输出至对应微处理器U1的UART通信接收端口；每一个RS485通信芯片U3的引脚4均为数据输入端，且均连接对应所述MCU微处理器控制单元201的微处理器U1的引脚36，每一个RS485通信芯片U3的引脚4接收由对应微处理器U1的UART通信发送端口发出的TTL信号电平，并转换为差模信号；每一个RS485通信芯片U3的引脚6、引脚7分别通过测试针床3与对应被测电能表PCBA的RS485通信接口连接，且每一个RS485通信芯片U3的引脚6和引脚7将差模信号通过测试针床输送至被测电能表PCBA的RS485通信接口进行通信功能测试。

每一个脉冲信号采集单元204均包括集成电路U5，且每一个集成电路U5均采用施密特触发器CD40106；如图5所示，每一个集成电路U5的引脚4、引脚8分别连接对应MCU微处理器控制单元201的微处理器U1的引脚69、引脚70；每一个集成电路U5的引脚1、引脚11分别通过测试针床3与对应被测电能表PCBA的输出端连接。本实用新型中每一个被测电能表PCBA输出的电能测试信号脉冲和时钟测试信号脉冲均通过测试针床3传输至对应集成电路U5的引脚1和引脚11进行波形整形，获得较理想的矩形脉冲后，通过集成电路U5的引脚4和引脚8输出至对应微处理器U1的引脚69和引脚70，微处理器U1对信号脉冲进行累加运算处理，并通过与基准值比对来判断被测电能表PCBA的计量功能、时钟功能是否合格。

本实用新型中每一个模拟电表负载控制单元206均包括继电器K2、变压器TRA1和分压电阻R2~R9；如图6所示，每一个继电器K2均采用双刀双掷继电器，且每一个变压器TRA1均采用220VAC输入10VAC输出变压器；每一个继电器K2的引脚8连接对应MCU微处理器控制单元201的继电器驱动芯片U2的引脚16，从而通过MCU微处理器控制单元201的微处理器U1来控制继电器K2的开关触点断开和闭合；每一个继电器K2的引脚1和引脚4分别与对应的隔离电源207电性连接；每一个继电器K2的引脚3、引脚6分别连接对应变压器TRA1输入端的引脚4、引脚2，且每一个变压器TRA1输出端的引脚7和引脚5分别串接电阻R2~R9，电阻R2~R9对变压器TRA1的输出进行电压分压调节后传输至对应的测试针床3，对被测电能表PCBA施加测试激励，使被测电能表PCBA输出合格的电能测试脉冲信号，用于检测被测电能表PCBA的计量功能。

本实用新型中每一个网络通信接口单元208均包括网口模块U4和外围工作电路,且每一个网口模块U4均采用以太网接口模块USR-K3；如图7所示，每一个网口模块U4的引脚8、引脚9分别连接对应MCU微处理器控制单元201的微处理器U1的引脚79、引脚78，进行与生产管理系统服务器数据通信交互，用于保存测试记录数据。

本实用新型中每一个测试结论指示灯控制单元211均包括继电器K1、三极管Q1、电阻R1和LED指示灯LED1；其中，每一个继电器K1均采用单刀双掷继电器，每一个LED指示灯LED1均采用红绿双色LED指示灯，每一个电阻R1均为对应三极管Q1基极的限流电阻；如图8所示，每一个继电器K1的引脚4连接对应MCU微处理器控制单元201的继电器驱动芯片U2的引脚15，且每一个电阻R1的一端连接对应MCU微处理器控制单元201的微处理器U1的引脚50；每一个继电器K1的引脚2、引脚3分别连接对应LED指示灯LED1正极端的引脚1、引脚2；每一个电阻R1的另一端连接对应三极管Q1的基极B，每一个三极管Q1的发射极E接地，且每一个三极管Q1的集电极C连接对应LED指示灯LED1负极端的引脚3。本实用新型中MCU微处理器控制单元201输出的控制电平信号经过电阻R1驱动三极管Q1的集电极、发射极导通，使LED指示灯LED1负极端的引脚3电平达到0V，LED指示灯LED1点亮，用于控制LED指示灯LED1的点亮与熄灭；MCU微处理器控制单元通过输出电平信号控制驱动继电器K1触点切换，实现LED指示灯LED1颜色变换；当测试结论为合格时，LED指示灯LED1为绿色，反之为红色。

本实用新型的工作流程：本实用新型中电能表PCBA检测作业方式设计为流水式操作模式，操作人员将被测电能表PCBA安装至本装置的测试针床3下方，按下该检测工位对应的测试启动按钮209，电子电路单元2中的MCU微处理器控制单元201启动测试控制执行程序，控制驱动气缸电磁阀210动作带动测试针床3下压并与被测电能表PCBA电性连接，使得被测电能表PCBA通过测试针床3与电子电路单元2连接，实现对被测电能表PCBA施加测试激励和采集相关电信号进行功能测试。操作人员完成第一个检测工位的作业步骤后就可以去操作下一个检测工位，依次操作到最后一个检测工位时第一个检测工位测试结束，取下测试合格产品安装入另一个待检测的电能表PCBA后，再次进行循环流水式的电能表PCBA检测作业。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型中检测控制单元采用MCU嵌入式程序控制方式，测试执行速度快，测试操作简单直接，测试故障定位准确，维修方便，提高了生产效率，减少了维修成本。

（2）本实用新型中检测装置的测试针床与被测电能表PBCA电性连接，采用气缸压接方式设计，设置有5个检测工位，每个检测工位均为独立的测试单元，每个检测工位能单独进行测试操作，电能表PCBA检测作业方式设计为流水式操作模式，即操作员完成第一个检测工位的作业步骤后就可以去操作下一个检测工位，依次操作到最后一个检测工位时第一个检测工位测试结束，然后更换另一个待检测的电能表PCBA进行新的检测作业；这种操作模式能减少设备检测过程中操作员的等待空闲时间，最大化地提高了设备的利用率。

（3）本实用新型中电能表程序烧录设备205具有电表单片机程序自动烧录功能，该功能进一步地减少了加工工序，降低了加工成本，提高了生产效率。

（4）本实用新型还设置有网络接口，与生产管理系统服务器连接，进行测试记录数据记录关联，以便过程质量管理与追溯。

上面所述的实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (8)

1.一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：包括外壳、被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；在所述外壳上依次间隔设有数个检测工位，且每一所述检测工位上均设有被测电能表PCBA、电子电路单元和测试针床；每一所述被测电能表PCBA均通过气缸与对应所述测试针床压接连接，且每一所述被测电能表PCBA均通过测试针床与对应所述电子电路单元连接，通过对被测电能表PCBA施加测试激励和采集相关电信号进行功能测试。

2.根据权利要求1所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述电子电路单元均包括MCU微处理器控制单元、与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备、模拟电表负载控制单元、隔离电源、网络通信接口单元、测试启动按钮、气缸电磁阀和测试结论指示灯控制单元；每一所述MCU微处理器控制单元分别与对应所述与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备、模拟电表负载控制单元、隔离电源、网络通信接口单元、测试启动按钮、气缸电磁阀和测试结论指示灯控制单元连接，且每一所述与电表通讯单元、电能表功耗测试模块、脉冲信号采集单元、电能表程序烧录设备和模拟电表负载控制单元分别与对应所述测试针床连接。

3.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述MCU微处理器控制单元均包括微处理器U1、继电器驱动芯片U2和外围工作电路；每一所述微处理器U1均采用微处理器78F0485，且每一所述继电器驱动芯片U2均采用集成电路ULN2003；每一所述微处理器U1的引脚35和引脚79均为UART通信接收端口，且每一所述微处理器U1的引脚36和引脚78均为UART通信发送端口，每一所述微处理器U1的引脚69、引脚70均为信号接收IO端口；每一所述微处理器U1的引脚49、引脚48分别连接排阻R10的引脚5、引脚6，且排阻R10的引脚4、引脚3分别连接对应所述继电器驱动芯片U2的引脚1、引脚2。

4.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述与电表通讯单元均包括RS485通信芯片U3和外围工作电路，且每一所述RS485通信芯片U3均采用通信芯片MAX13085；每一所述RS485 通信芯片U3的引脚1均为数据输出端，且均连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚35；每一所述RS485通信芯片U3的引脚4均为数据输入端，且均连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚36；每一所述RS485通信芯片U3的引脚6、引脚7分别通过测试针床与对应所述被测电能表PCBA的RS485通信接口连接。

5.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述脉冲信号采集单元均包括集成电路U5，且每一所述集成电路U5均采用施密特触发器CD40106；每一所述集成电路U5的引脚4、引脚8分别连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚69、引脚70；每一所述集成电路U5的引脚1、引脚11分别通过测试针床与对应所述被测电能表PCBA的输出端连接。

6.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述模拟电表负载控制单元均包括继电器K2、变压器TRA1和分压电阻R2~R9；每一所述继电器K2均采用双刀双掷继电器，且每一所述变压器TRA1均采用220VAC输入10VAC输出变压器；每一所述继电器K2的引脚8连接对应所述MCU微处理器控制单元的继电器驱动芯片U2的引脚16；每一所述继电器K2的引脚1和引脚4分别与对应所述隔离电源电性连接；每一所述继电器K2的引脚3、引脚6分别连接对应所述变压器TRA1输入端的引脚4、引脚2，且每一所述变压器TRA1输出端的引脚7和引脚5分别串接电阻R2~R9的一端，电阻R2~R9的另一端与对应所述测试针床连接。

7.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述网络通信接口单元均包括网口模块U4和外围工作电路, 且每一所述网口模块U4均采用以太网接口模块USR-K3；每一所述网口模块U4的引脚8、引脚9分别连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚79、引脚78。

8.根据权利要求2所述的一种电能表PCBA自动检测装置，其特征在于：每一所述测试结论指示灯控制单元均包括继电器K1、三极管Q1、电阻R1和LED指示灯LED1；每一所述继电器K1均采用单刀双掷继电器，每一所述LED指示灯LED1均采用红绿双色LED指示灯，每一所述电阻R1均为对应所述三极管Q1基极的限流电阻；每一所述继电器K1的引脚4连接对应所述MCU微处理器控制单元的继电器驱动芯片U2的引脚15，且每一所述电阻R1的一端连接对应所述MCU微处理器控制单元的微处理器U1的引脚50；每一所述继电器K1的引脚2、引脚3分别连接对应所述LED指示灯LED1正极端的引脚1、引脚2；每一所述电阻R1的另一端连接对应所述三极管Q1的基极B，每一所述三极管Q1的发射极E接地，且每一所述三极管Q1的集电极C连接对应所述LED指示灯LED1负极端的引脚3。

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