設備電源與邏輯電路檢測儀設計及分析

孫永清

(南京百花光電有限公司, 江蘇 南京 210000)

1 檢測儀用途及特點

檢測儀主要完成對該設備在生產(chǎn)、修理過程中進行技術狀態(tài)檢測和故障診斷,為修理人員進行該設備維護、保養(yǎng)、修理和修后質(zhì)量檢驗提供手段。

檢測儀主要適用于以下各單元電路檢測使用:(1)電源電路板檢測;(2)邏輯電路板檢測[1]。

檢測儀可操作性強、具有更加規(guī)范等突出特點,完全可以滿足現(xiàn)階段產(chǎn)品出廠檢測,又可以作為修理當中的調(diào)試設備或檢驗其修竣后的效果。該檢測儀的研制,解決了電路板系統(tǒng)在設備上檢修的難題,實現(xiàn)了單板檢測功能。一方面極大地提高設備技術保障檢測設備的水平,另一方面進一步提高檢修人員快速檢排故障的能力,從而進一步延長設備使用壽命,并具有一定的推廣價值[2]。

2 檢測儀整體設計思路

2.1 檢測儀組成及構造

檢測儀主要由主機和檢測臺構成。主機由箱體、支架、控制面板、LED數(shù)碼顯示模塊、CPU單片微機主控電路板等組成,如圖1所示。

圖1 檢測儀全貌

2.2 檢測儀基本工作原理

檢測儀工作原理:被檢測的各單元電路板,由相應的電纜連接從對應的端口接入;再根據(jù)檢測的要求,通過控制面板進行操作,由對應的檢測電路對各個單元電路板上輸入/輸出端口的模擬信號、數(shù)字信號、邏輯控制信號進行采集;CPU單片微機主控電路控制整個檢測工作過程中,可對接收的檢測數(shù)據(jù)進行分析和處理;最后,將檢測結(jié)果在數(shù)字電壓表、數(shù)碼管、LED顯示器上顯示[3]。

3 檢測儀功能及技術特性

檢測儀可以對電源電路板和邏輯電路板共計兩個電路單元板進行檢測,其主要功能及技術特性如下。

(1)電源電路部分。第一,工作電壓:+5 V±10%(4.5 V～5.5 V);第二,電源電壓輸出功能:能通過數(shù)字電壓表和指示燈顯示電源電路組的輸出電壓;第三,電壓調(diào)節(jié)操作功能:通過調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕,可以顯示出電源電路欠壓指示功能。

(2)邏輯電路部分。第一,工作電壓: +5V±10%(正常范圍);第二,測距顯示功能: 調(diào)節(jié)目標電位器顯示相應的目標距離;第三,諸元設置鍵盤的檢查: 對鍵盤進行操作,顯示器顯示相應的諸元代碼及數(shù)值;第四,故障代碼的顯示:通過操作檢測儀,顯示器能顯示E 01、E 02、E 03的故障代碼。

4 檢測儀各模塊設計

4.1 檢測儀電源模塊的設計

電源電路共有3組信號輸入,8組信號輸出。3組信號輸入是電源輸入信號(+12V)、充電信號(CHAR)、觸發(fā)信號(FIRE);八組輸出信號是激光器工作電壓(HV)、滿充指示信號(CHROK)、電池欠壓指示信號(LOWV)、600V中壓、+12V、+5V、-6V3路低壓。檢測儀電路需給被檢測電源電路板提供+12V、充電信號(CHAR)和觸發(fā)信號(FIRE)3路信號。電源輸入信號(+12V)由開關電源提供;CHAR信號是一個由低電平變高電平再變低電平轉(zhuǎn)換的信號;FIRE信號是一個由高電平變低電平再變高電平變換的信號。因CHAR和FIRE是一組邏輯關系相反的信號,所以檢測儀只需通過紐子開關就可以將兩種信號進行自由切換。對于被檢修電源電路板的輸出信號,通過數(shù)字電壓表及發(fā)光二極管指示燈進行指示。

該檢測電路還需要模擬激光器的觸發(fā)電路,觸發(fā)電路由觸發(fā)變壓器、觸發(fā)電容、氙燈等器件組成,檢測儀模擬觸發(fā)控制信號(TRIG)并提供觸發(fā)變壓器的初級電壓(200 V),使觸發(fā)變壓器次極端產(chǎn)生瞬間上萬伏高壓,讓氙燈放電,模擬發(fā)射激光。

4.2 邏輯模塊的設計

邏輯模塊電路的設計,主要是通過薄膜鍵盤進行操作,檢測邏輯電路的各種功能是否正確,并模擬開門、關門兩組信號,檢測邏輯電路板的測距功能,通過發(fā)光二極管的指示燈進行幾種輸出信號的指示。電路通過兩組單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(74HC221)模擬一組開門信號、兩組關門信號。通過調(diào)節(jié)電阻、電容值改變開門、關門信號的脈寬。被檢測邏輯電路板輸出的時間程序增益控制信號(TPG)、觸發(fā)信號(FIRE)由單輸入端的雙D觸發(fā)器(74HC74)進行檢測輸出、兩組多目標(MB1)、(MB2)、電機脈沖信號(CP)由反相器(74HC04)進行檢測輸出,通過檢測儀面板上發(fā)光二極管進行信號輸出指示開門、關門信號。

4.3 顯示模塊的設計

檢測儀的顯示檢測電路由1塊反相器集成電路(74HC04)、4位共陰數(shù)碼管(SM42039)、9個發(fā)光二極管(紅色)組成。該檢測電路的原理是將被檢測的顯示器電路與檢測儀連接,顯示器通過接插件輸入位選信號、段選信號,位選信號經(jīng)過U5(74HC04)的反相輸出給數(shù)碼管的位選段。被檢測顯示器電路輸入的光點信號,經(jīng)過檢測儀內(nèi)部電路板再輸入給9個發(fā)光二極管,進行光點指示。

4.4 霍爾信號的設計

邏輯電路板開機瞬間,需進行系統(tǒng)初始化和裝表。檢測儀的電路中要模擬這兩組霍爾信號,進行邏輯板自檢功能檢測。檢測儀內(nèi)部電路采用51單片機進行編程,輸出兩組霍爾模擬檢測信號。

5 檢測儀操作使用

5.1 電源電路板檢測

第一,在檢測之前,將被檢測的電源電路板與檢測儀對應端口連接,并用螺釘鎖緊;第二,打開電源檢測部分電源開關,數(shù)字電壓表顯示電壓值為0 V;第三,按下觸發(fā)按鈕1S左右時間,檢測儀上“VR”“+5 V”“-6 V”“+12 V”“600 V”指示燈應點亮,通過調(diào)節(jié)電壓選擇開關,數(shù)字電壓表可以顯示相應電壓值,松開觸發(fā)開關,“+5 V”指示燈保持常亮,其余指示燈熄滅;第四,將電壓選擇開關打至“600 V” ,按下觸發(fā)按鈕1s左右時間, 松開觸發(fā)開關,數(shù)字電壓表上顯示的電壓值應快速顯示為0 V左右;第五,關閉電源開關,將電源電路組從檢測儀電源單元接口取下。

5.2 邏輯電路板檢測

第一,在檢測之前,先將被檢測的邏輯電路板用連接電纜與檢測儀對應端口相連接,并用螺釘鎖緊;第二,接通操作面板邏輯單元電源開關,電源指示燈點亮,顯示器顯示4個8 888;第三,按壓“夜間”鍵,檢測儀上9個發(fā)光二極管閃爍顯示;第四,按壓“選通”鍵,通過鍵盤“+”“-”應顯示選通數(shù);第五,按壓“方式”鍵,檢測儀上顯示4種操作方式循環(huán)切換;第六,打開邏輯單元電源開關,將取樣信號選擇開關撥到“無”,按下“測距”按鈕1秒后再松開“測距”按鈕,檢測儀顯示器應顯示故障代碼“E 01”;第七,關掉邏輯單元電源開關,將取樣信號選擇開關撥到“有”,將目標Ⅰ和目標Ⅱ信號選擇開關撥到“無”,打開邏輯單元電源開關,按下“測距”按鈕后再松開“測距”按鈕,顯示器應顯示故障代碼“E 02”;第八,關掉邏輯單元電源開關,將霍爾信號選擇開關撥到“無”,打開邏輯單元電源開關,顯示器應顯示故障代碼“E 03”;第九,關掉邏輯單元電源開關,將取樣信號選擇開關打到“有”,將目標Ⅰ、目標Ⅱ信號選擇開關打到“開”,按下“測距”按鈕1秒鐘后再松開“測距”按鈕,顯示器顯示最小的距離值。調(diào)節(jié)目標Ⅰ、目標Ⅱ旋鈕,再次進行測距操作,應顯示重新調(diào)節(jié)的最小距離值;第十,關閉電源開關,將邏輯電路板從邏輯單元接口取下。

6 結(jié)語

本文介紹了檢測儀的用途及特點,組成及構造,基本工作原理,檢測功能及技術特性,設計原理,操作使用方法。該檢測儀極大地方便該設備生產(chǎn)調(diào)試、維修檢測、教學實驗,現(xiàn)正逐步推廣使用。