電路板組件系統測試設備的探討

何敏杰

北京誼安醫療系統股份有限公司，北京 100070

0 前言

在線測試（In Circuit Test，ICT）是通過對在線元器件的電性能及電氣連接進行測試，來檢查生產制造缺陷及元器件不良的一種標準測試手段。它主要檢查在線的單個元器件，可發現如焊錫短路，元件插錯、插反、漏裝，管腳翹起、虛焊，PCB短路、斷線等故障[1]，操作簡單，測試快捷，是現代化大生產產品質保證的重要測試手段。但對于多品種、小批量的電路板，需要制作多種針床夾具，開發測試程序，這就導致ICT測試儀開發周期長，費用高，靈活性差。為解決這個問題，有必要研制一種電路板測試設備，使之方便用于生產測試和排故，該測試設備應具備特點：制作簡單、維護方便、攜帶便利、容易改進，測試及維修電路板方便。基于這一要求，可以研制系統的測試設備來解決，其主要的設計思想是：將某一機型所需要的各種電路板微縮到一個工裝箱內，將電路板的I/O接口，進行功能上的模擬，再輔以實現部分自動測試的軟件，構成系統化的準自動測試設備。隨著公司生產規模的擴大、產品系列的增加及功能的更新加快，電路板組件系統測試設備將以其方便、靈活的特點備受青睞。

1 系統測試設備的實現方法

1.1 系統測試設備的承裝方式

為了滿足方便攜帶、儲存、管理等特點，電路板測試的承裝以裝箱方式較為合適。該測試設備箱內四周使用環氧材料板，滿足電氣耐高溫和耐壓要求，測試箱尺寸要合適，配帶保險、開關及電源插座。

1.2 系統測試設備電路連接框圖

電路板測試設備根據機型的不同，其電路組成也不相同，主要組成部分有：開關電源、電源板、主機板、顯示部分、傳感器及電磁閥等，見圖1。如果要測試主機板，要根據需要對電路板的I/O接口，作一個功能上的模擬來實現對電路板的測試，功能的模擬要基于對電路原理的認知，通過比實際使用的閥或傳感器更簡便的方式來達到模擬測試的目的。

1.3 輸入信號的模擬實現方法

1.3.1 渦輪傳感器的模擬方案

渦輪傳感器由渦輪、流量探頭電路板和傳輸線纜組成[2]。工作原理：氣流的大小不同，渦輪內的扇葉轉速就不同，扇葉每阻斷和閃開1次，流量探頭電路板都會產生一次高低電平的轉換，流量探頭電路板電路，見圖2。這樣可采樣到方波信息，根據方波的個數可得到氣體流量的信息。

旋轉編碼器，見圖3。接通電源后，在手柄轉動的過程中，A端子可輸出方波。編碼器與渦輪傳感器的探頭電路需要相同的電源和地，且輸出均為方波[3]。

基于對產品部件原理的認知和對電路實現方法的了解，便可用旋轉編碼器對渦輪傳感器進行模擬。也可用其他方法實現對渦輪傳感器的模擬，只要把握好原理，方便取材，容易實現即可。

1.3.2 電子流量計的模擬方案

熱絲式流量計的工作原理：當氣流流經熱絲時，會帶走一部分熱量，流量越大，帶走的熱量越多。在一定范圍內，其熱量變化與流量成一定的函數關系，熱絲通常為鉑，被連接在測量電橋中，使用時熱絲探頭插入氣流中，當沒有氣流通過時，電橋平衡，無信號輸出；當有氣流通過時，在氣流的作用下，熱絲的溫度降低，電阻減小，引起電橋失衡，產生相應的電壓輸出信號[4]。發熱控制電路，見圖4。

霍尼韋爾公司的一款型號為AWM4300V的氣體質量傳感器及其輸出曲線，見圖5。工作原理是熱絲式的，輸出電壓為0～5V的模擬量信號。

電子流量計的流量采樣及放大電路，見圖6。流量傳感器的產生的電壓信號經運算放大器放大或跟隨后，發給單片機處理。用可調電位器和一個限流電阻可模擬流量傳感器的輸出信號[5]。

電位器和電阻取材方便，容易安裝在測試設備上，與相應的測試程序配合使用，在調節電位器手柄時便可實現電子流量計的模擬，完成對流量放大電路的功能測試。

1.4 輸出負載的模擬實現方法

電磁閥等輸出信號的模擬方案如下：電磁閥由線圈和閥體組成[6]，通過控制線圈電流的通斷或大小，來達到控制閥體內部閥桿的動作，進而達到氣體流動或流量大小的控制。因此，只要實現了對線圈的控制和指示，便實現了對電磁閥的模擬，電磁閥模擬指示電路，見圖7。利用發光二極管與電阻配合[7]，可實現對電磁閥的測試。

1.5 準自動測試軟件結構

基于對測試設備承裝方式、輸入輸出信號的模擬，可以實現準自動化的測試，測試軟件結構框圖，見圖8。

輸出測試結果可在屏幕上列表，如果全部檢驗合格，則在結果欄內顯示ok，如果有不合格項，則會在相應的結果欄內顯示fail[8]。

2 系統測試設備的優點

在PCBA電路板系統測試工程方案下，研制的測試設備具有很多優點，如制作簡單，便于維護，方便改進，一機多用等，還能兼顧到電路板維修的作用，適合小批量、多品種的電路板測試。準自動化的測試設備，還實現了部分的自動化，提高了生產效率。該電路板組件系統測試設備是一種易實現、可操作的工程化的理念，是為企業的發展量身定制的系統化的測試設備。

[1]王侃.用在線測試儀維修醫療設備故障電路板的基本規則[J].中國醫療設備,2010,25(6):127-128.

[2]吳耀宇,劉冬敏.渦輪傳感器在呼吸機上的應用[J].自動化儀表2008,29(7):60-62.

[3]邱召運,劉其濤,李述香,等.一種簡易霍爾旋轉編碼器的設計[J].電工技術,2009,342(6):51-52,62.

[4]鄭方,范從原.麻醉設備學[M].北京:人民衛生出版社,2005:141.

[5]粱恩主,梁恩維.電路設計與仿真應用[M].北京:清華大學出版社,2003.

[6]王秀娟,陸弋.電磁閥氣動符號及工程應用淺析[J].醫藥工程設計,2009,30(3):51-54.

[7]華成英,童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社,2006:22.

[8]劉光.C++Builder程序設計導學[M].北京:清華大學出版社,2005.