CN216900728U - 综电系统检修仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综电系统检修仪，包括：设置于外壳体内的控制主板、扩展功能主板、储能电池、显示屏和触摸屏；控制主板包括CPU主板电路、与CPU主板电路连接的电池管理电路、显示控制电路、触摸屏电路、外部接口电路以及扩展卡接口电路，CPU主板电路包括CPU处理芯片，与CPU处理芯片连接的信号源电路单元和数据采集电路单元，信号源电路单元产生用于测试待测综电系统的传感器模拟信号，数据采集电路单元采集待测综电系统的传感器数字信号以查看待测综电系统的信号采集状态，该综电系统检修仪解决了现有步兵战车综电系统中传感器、总线等检测及维修的手段单一，信号无法模拟及检测不方便的问题。

Description

综电系统检修仪

技术领域

本实用新型涉及装备检测技术领域，特别涉及一种综电系统检修仪。

背景技术

目前ZBL08式及ZBDXXX式步兵战车综电系统中传感器、总线等检测及维修的手段单一，信号无法模拟，且由于车内空间狭小而不方便检测，因此急需一款通用于多种步兵战车综电系统的新型检修仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种综电系统检修仪，用以解决现有步兵战车综电系统中传感器、总线等检测及维修的手段单一，信号无法模拟及检测不方便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种综电系统检修仪，包括外壳体，设置于所述外壳体内的控制主板，与所述控制主板连接的扩展功能主板，设置于所述控制主板背面的储能电池，以及设置于所述控制主板正面的显示屏和触摸屏；

所述控制主板包括CPU主板电路、与所述CPU主板电路连接的电池管理电路、显示控制电路、触摸屏电路、外部接口电路以及扩展卡接口电路，所述电池管理电路与所述储能电池连接，所述显示控制电路与所述显示屏连接，所述触摸屏电路与所述触摸屏连接，所述外部接口电路通过外部接口连接测量表笔或测试线，所述测量表笔或所述测试线用于连接待测综电系统，所述扩展卡接口电路连接所述扩展功能主板；

所述CPU主板电路包括CPU处理芯片，与所述CPU处理芯片连接的信号源电路单元和数据采集电路单元，所述信号源电路单元产生用于测试所述待测综电系统的传感器模拟信号，所述数据采集电路单元采集所述待测综电系统的传感器数字信号以查看所述待测综电系统的信号采集状态。

优选地，所述信号源电路单元包括数模转换芯片和放大器，所述数模转换芯片的输入端与所述CPU处理芯片的信号输出端连接，所述数模转换芯片的输出端连接所述放大器的输入端。

优选地，所述数模转换芯片的型号为AD5541。

优选地，所述数据采集电路单元包括依次连接的模拟开关、信号调理电路以及模数转换芯片，所述CPU处理芯片通过所述模拟开关进行信号通道的切换，采集的所述待测综电系统的传感器模拟信号经所述信号调理电路处理后通过所述模数转换芯片转换成传感器数字信号。

优选地，所述模数转换芯片的型号为AD7980。

优选地，所述CPU主板电路还包括与所述CPU处理芯片连接的存储器单元。

优选地，所述电池管理电路包括开关机管理电路单元、电源控制电路单元以及电池充放电管理电路单元，所述开关机管理电路单元分别连接开机按键和所述电源控制电路单元，所述储能电池通过所述电池充放电管理电路单元连接所述电源控制电路单元。

优选地，所述扩展功能主板连接示波器模块或万用表模块。

优选地，所述外壳体顶部设有开机按键和充电接口，所述外壳体的背部设有腕带安装孔。

优选地，所述储能电池为由八块锂电池串并联组成的电池组。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的综电系统检修仪在硬件结构上将CPU主板电路、电池管理电路、显示控制电路、触摸屏电路、外部接口电路等功能单一集成到一块功能板上；采用嵌入式主板+专用硬件模块的设计思路，可通过热插拔方式更换专用硬件模块来实现不同的测试测量功能，同时具备平板电脑功能，在便携、扩展、使用等方面具备很强的灵活性，通过信号源电路单元输出所需要产生的传感器信号，再通过查看综电系统的信号采集状态以判断综电系统和传感器的性能，该综电系统检修仪体积小巧，携带方便，能够模拟信号，实现现有步兵战车综电系统中传感器、总线等检测及维修。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的结构框图；

图2是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的外壳体示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的信号源电路单元的原理示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的数据采集电路单元的原理示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的开关机管理电路单元的原理示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的电源控制电路单元的原理示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪的电池充放电管理电路单元的原理示意图；

图8是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪进行直流电压测量的原理示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪进行交流电压测量的原理示意图；

图10是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪进行直流电流测量的原理示意图；

图11是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪进行交流电流测量的原理示意图；

图12是根据一示例性实施例示出的综电系统检修仪进行电阻测量的原理示意图。

附图标记说明：

100-综电系统检修仪；

1-外壳体；2-控制主板；3-扩展功能主板；4-储能电池；5-显示屏；

6-触摸屏；7-外部接口；

20-CPU主板电路；21-电池管理电路；22-显示控制电路；

23-触摸屏电路；24-外部接口电路；25-扩展卡接口电路；

201-存储器单元。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方案，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合实施例对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本实用新型的保护范围。本领域的技术人员在不背离本实用新型的宗旨和精神的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本实用新型权利要求书请求保护的范围内。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述：

为实现上述目的，参见图1-2所示，本实用新型实施例提供了一种综电系统检修仪100，包括外壳体1，设置于外壳体1内的控制主板2，与控制主板2连接的扩展功能主板3，设置于控制主板2背面的储能电池4，以及设置于控制主板2正面的显示屏5和触摸屏6；

其中，控制主板2包括CPU主板电路20、与CPU主板电路20连接的电池管理电路21、显示控制电路22、触摸屏电路23、外部接口电路24以及扩展卡接口电路25，电池管理电路21与储能电池4连接，显示控制电路22与显示屏5连接，触摸屏电路23与触摸屏6连接，外部接口电路24通过外部接口7连接测量表笔或测试线，测量表笔或测试线用于连接待测综电系统，扩展卡接口电路25连接扩展功能主板3；

其中，CPU主板电路20包括CPU处理芯片，与CPU处理芯片连接的信号源电路单元和数据采集电路单元，信号源电路单元产生用于测试待测综电系统的传感器模拟信号，数据采集电路单元采集待测综电系统的传感器数字信号以查看待测综电系统的信号采集状态。

本实施例中CPU主板电路为嵌入式系统提供基本的运行环境，显示控制电路实现显示屏的显示驱动，触摸屏电路控制触摸屏实现触摸交互功能，电池管理电路实现各个硬件的供电控制和对储能电池的充电管理，扩展功能主板实现扩展模块的通讯和供电控制。在硬件结构上，将CPU主板电路、电池管理电路、显示控制电路、触摸屏电路、外部接口电路等功能单一集成到一块功能板上，将触摸屏和显示屏分别通过通讯口和HDMA显示接口连接，扩展功能主板通过扩展接口电路连接，同时，预留常用的通讯接口(如USB接口、网络接口等)，最后将各部分功能模块整合到外壳体当中，形成一个便携终端。

本实施例中综电系统检修仪采用嵌入式主板+专用硬件模块的设计思路，这里专用硬件模块可以为示波器模块或万用表模块，可通过热插拔方式更换专用硬件模块来实现不同的测试测量功能，同时具备平板电脑功能，在便携、扩展、使用等方面具备很强的灵活性。

本实施例的综电系统检修仪为实时检测修理一体化设备，当软件启动后，检修仪通过信号源电路单元输出所需要产生的传感器信号，再通过查看综电系统的信号采集状态以判断综电系统和传感器的性能；可通过示波器模块采集功能检测程序，查看总线数据信号的是否正常传输，以此检测更换维修总线通信模块；可通过万用表模块检测程序，诊断定位综电系统中的信号电缆的通断状态，以此达到检测电缆功能。

因此，本实用新型实施例的综电系统检修仪体积小巧，携带方便，能够模拟信号，实现现有步兵战车综电系统中传感器、总线等检测及维修。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中信号源电路单元包括数模转换芯片和放大器，数模转换芯片的输入端与CPU处理芯片的信号输出端连接，数模转换芯片的输出端连接放大器的输入端。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中数模转换芯片的型号为AD5541。

具体的，参见图3所示，信号源电路单元的模拟输出核心就是数模转换芯片即DAC芯片，它完成数字信号转化成模拟信号，并根据控制信号，将零槽控制器所要输出的数字信号进行数模转换。从芯片的成本和技术要求方面考虑，可选用芯片型号是ADI公司的AD5541，AD5541为单通道、16位、串行输入、无缓冲电压输出数模转换器，采用2.7至5.5V单电源供电，其提供无缓冲输出，建立时间为1us，具有低功耗和低失调误差特性。AD5541电压输出范围从0V至REF，可以保证单调性，16位时提1LSB INL精度，在-40℃至+125℃的额定温度范围内无需调整。在模拟输出DAC到端口输出之间应该设计DAC调理电路，将输出电压调理至±10.5V。调理电路选用的运放为AD8512。AD8512是一款双通道精密JFET放大器，具有低失调电压(最大400uV)、低输入偏置电流25pA(Vs＝±15V)、低输入电流噪声特性、0.1％快速建立时间500ns，采用±15V双电源供电。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中数据采集电路单元包括依次连接的模拟开关、信号调理电路以及模数转换芯片，CPU处理芯片通过模拟开关进行信号通道的切换，采集的待测综电系统的传感器模拟信号经信号调理电路处理后通过模数转换芯片转换成传感器数字信号。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中模数转换芯片的型号为AD7980。

具体的，参见图4所示，数据采集电路单元的核心就是模数转换芯片即ADC芯片，它完成模拟信号转化成数字信号，并根据触发信号，控制采样数据的存储，提供给零槽控制器进行处理。ADC对量化值进行编码的位数决定了采样模拟信号的精确性。编码位数越多，对模拟信号的分辨率也就越高，采样出来的信号电压值也就更准确，但位数越高，其速率就越低。从芯片的成本和技术要求方面考虑，可选用ADI公司的AD7980。AD7980是一款16位、逐次逼近型模数转换器(ADC)，最高采样率1MSPS，采用单电源(VDD)供电。它内置一个低功耗、高速、16位采样ADC和一个多功能串行接口端口。在CNV上升沿，该器件对IN+与IN-之间的模拟输入电压差进行采样，范围从0V至REF。基准电压(REF)由外部提供，并且可以独立于电源电压(VDD)。功耗和吞吐速率呈线性变化关系。接口为串行接口，用独立电源VIO时，它与1.8V、2.5V、3V和5V逻辑兼容。AD7980采用10引脚MSOP封装或10引脚QFN(LFCSP)封装，工作温度范围为-40℃至+125℃。AD7980电压输入范围从0V至REF，而技术指标需要输入电压范围为±10V因此在模拟输入到ADC之前应该设计ADC调理电路，将输入电压调理至ADC的输入电压范围。调理电路选用的运放为AD8512，采用±15V双电源供电，最大输入电压为±12.5V。在进入信号调理电路之前需要模拟开关进行通道的切换，根据技术技术指标要求选择ADI公司的ADG1207模拟开关。ADG1207为单芯片CMOS模拟多路复用器，分别内置16个单通道和8个差分通道。ADG1207根据4位二进制地址线A0、A1、A2和A3所确定的地址，将16路输入之一切换至公共输出。ADG1207根据3位二进制地址线A0、A1和A2所确定的地址，将8路差分输入之一切换至差分公共输出。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中CPU主板电路20还包括与CPU处理芯片连接的存储器单元201。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中电池管理电路21包括开关机管理电路单元、电源控制电路单元以及电池充放电管理电路单元，开关机管理电路单元分别连接开机按键和电源控制电路单元，储能电池4通过电池充放电管理电路单元连接电源控制电路单元。本实施例中电源管理电路用于开关机管理、电源控制、电池充放电管理、嵌入式模块外围扩展等功能，包括开关机管理电路、电源控制电路、电池充放电管理电路、嵌入式模块外围扩展电路，具体示例电路原理图参见图5-7所示。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中扩展功能主板3连接示波器模块或万用表模块。

本实施例中万用表测试电路原理如下：

直流电压的测量原理如图8所示，不同输入电压配合分压电阻后，将输入电压调整到ADC输入量程范围内±600mV，DMM芯片内的MCU可以控制不同的分压组合，并读取ADC的数据，通过IIC进行数据交互。

交流电压的测量原理如图9所示，不同输入电压配合分压电阻后，将交流电压通过RMS-TO-DC芯片后，输入电压调整到ADC输入量程范围内±600mV，DMM芯片内的MCU可以控制不同的分压组合，并读取ADC的数据，通过IIC进行数据交互。

直流电流的测量原理如图10，电流信号通过取样电阻转变成电压信号，直流电流满量程输入为300mV，对于60mA量程，取样电阻为0.5Ω，再通过运算放大器，将电压放大10倍对于600mA，取样电阻为为0.5Ω，而对于1A，取样电阻为5mΩ，再通过运算放大器放大10倍。每个量程都通过取样电阻，将取样后的电压值控制在300mV内。

交流电流的测量原理如图11所示，交流电流信号通过取样电阻转变成交流电压信号，交流电压信号通过RMS-TO-DC芯片后变成直流电压信号，直流电流满量程输入为300mV，对于60mA量程，取样电阻为0.5Ω，再通过运算放大器，将电压放大10倍对于600mA，取样电阻为为0.5Ω，而对于1A，取样电阻为5mΩ，再通过运算放大器放大10倍。每个量程都通过取样电阻，将取样后的电压值控制在300mV内。

电阻测量原理如图12所示，采用比例法来测量电阻，将标准电阻和被测电阻串联接在电路中，然后测量标准电阻的电压VD2和被测电阻的电压VD1，根据公式VD1/Rx＝VD2/R；可得Rx＝(VD1/VD2)*R，其中Rx表示被测电阻，R表示标准电阻。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中外壳体1顶部设有开机按键和充电接口，外壳体的背部设有腕带安装孔。本实施例的综电系统检修仪采用腕带式单体结构设计，其正面中间区域为触摸屏(可为7寸)，左下角为隐藏式电源指示灯和状态指示灯；外壳体左侧安装扩展专用模块(示波器模块或万用表模块)，模块插入后，通过外壳体顶部上的外部接口(SMB插座)连接测量表笔或专用测试线，外壳体顶部还设有开机按键和充电接口，背面预留有腕带安装孔。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的综电系统检修仪100中储能电池4为由八块锂电池串并联组成的电池组。本实施例中使用锂离子电池供电，锂离子电池具有高能量密度、高内阻、高电池电压、高循环次数、低自放电、无记忆、无污染等优良特性。

需要说明的是，根据设计需求和使用要求，可采用4节单芯容量为3.7V/4Ah的锂电池串联，再并联两串该组合电池，使电池组总容量达到了7.4V/8Ah，满足系统连续工作时间的要求。

Claims (10)

1.一种综电系统检修仪，其特征在于，包括外壳体，设置于所述外壳体内的控制主板，与所述控制主板连接的扩展功能主板，设置于所述控制主板背面的储能电池，以及设置于所述控制主板正面的显示屏和触摸屏；

所述控制主板包括CPU主板电路、与所述CPU主板电路连接的电池管理电路、显示控制电路、触摸屏电路、外部接口电路以及扩展卡接口电路，所述电池管理电路与所述储能电池连接，所述显示控制电路与所述显示屏连接，所述触摸屏电路与所述触摸屏连接，所述外部接口电路通过外部接口连接测量表笔或测试线，所述测量表笔或所述测试线用于连接待测综电系统，所述扩展卡接口电路连接所述扩展功能主板；

所述CPU主板电路包括CPU处理芯片，与所述CPU处理芯片连接的信号源电路单元和数据采集电路单元，所述信号源电路单元产生用于测试所述待测综电系统的传感器模拟信号，所述数据采集电路单元采集所述待测综电系统的传感器数字信号以查看所述待测综电系统的信号采集状态。

2.根据权利要求1所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述信号源电路单元包括数模转换芯片和放大器，所述数模转换芯片的输入端与所述CPU处理芯片的信号输出端连接，所述数模转换芯片的输出端连接所述放大器的输入端。

3.根据权利要求2所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述数模转换芯片的型号为AD5541。

4.根据权利要求2所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述数据采集电路单元包括依次连接的模拟开关、信号调理电路以及模数转换芯片，所述CPU处理芯片通过所述模拟开关进行信号通道的切换，采集的所述待测综电系统的传感器模拟信号经所述信号调理电路处理后通过所述模数转换芯片转换成传感器数字信号。

5.根据权利要求4所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述模数转换芯片的型号为AD7980。

6.根据权利要求4所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述CPU主板电路还包括与所述CPU处理芯片连接的存储器单元。

7.根据权利要求1所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述电池管理电路包括开关机管理电路单元、电源控制电路单元以及电池充放电管理电路单元，所述开关机管理电路单元分别连接开机按键和所述电源控制电路单元，所述储能电池通过所述电池充放电管理电路单元连接所述电源控制电路单元。

8.根据权利要求1所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述扩展功能主板连接示波器模块或万用表模块。

9.根据权利要求1所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述外壳体顶部设有开机按键和充电接口，所述外壳体的背部设有腕带安装孔。

10.根据权利要求1所述的综电系统检修仪，其特征在于，所述储能电池为由八块锂电池串并联组成的电池组。

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