專利名稱：電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于PXI 平臺的飛機電源組件控制器上電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)。
背景技術：
目前，隨著大規(guī)模集成電路與超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，幾乎所有設備儀器 的控制部件都由印刷電路板組成，尤其是飛機電源組件控制器上電路板，各電路板承 載著不同的功能模塊，各功能模塊組合在一起實現(xiàn)設備的整體性能。傳統(tǒng)的電路板在 線維修工作過程中，經(jīng)常會遇到這樣的問題由于整個部件各功能模塊之間互相連接 在一起，許多控制信號、反饋信號相互作用于電路板本身，往往從故障的外部表現(xiàn)無 法直觀判斷并確認出故障區(qū)域，而采用傳統(tǒng)的排故及維修方法，作用不甚明顯。尤其 對于功率驅動電路，還有可能因為長時間的帶故障通電致使其他元件損壞，人為擴大
故障區(qū)域。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的，就是提供一種主要應用在飛機電源組件控制器上電路板的在 線功能檢測及排故系統(tǒng)，其可方便地判斷并確認出故障區(qū)域，且能避免在線檢測損壞 其他元件。
為實現(xiàn)上述目的，本電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)包括
一基于PXI總線的系統(tǒng)平臺控制器，內(nèi)裝操作系統(tǒng)與專用應用系統(tǒng)軟件，用以控
制整個檢測及排故過程，設有存儲器可存儲歷史數(shù)據(jù)，兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)庫技術進行專家診斷；交、直流電源程控電源，用于向被測電路板提供電源； 交、直流大功率可編程交流負載，用于向被測電路板提供負載； 具有函數(shù)仿真及任意波形輸出功能的可編程函數(shù)發(fā)生器，用于向被測電路板提供 仿真函數(shù)波形；
電阻、電壓或電流可程控傳感器，用于提供給各功能模塊傳感器信號； 數(shù)據(jù)采集設備，用于接收電阻、電壓或電流等測試數(shù)據(jù)； 程控開關及開關矩陣，用于選擇設備與采集點來采集信號； 適配器，用于將被測電路板與控制器連接。
所有的硬件設備與控制器之間通過PXI總線、GPIB、 RS232、 USB等通訊接口相連。
所述的數(shù)據(jù)采集設備為萬用表卡或示波器卡。
所述的傳感器為可編程程控電阻箱或具有電壓電流輸出功能的DAQ多功能板卡。 所述的執(zhí)行開關為繼電器矩陣板、數(shù)字IO驅動的大功率繼電器板。 有益效果通過模擬電路板運行環(huán)境來判斷電路板功能的好壞，可方便地判斷并 確認出飛機電源組件控制器上電路板的故障區(qū)域，避免整體電路其他部分故障造成對 電路板的危害，同時避免因控制、反饋等錯綜復雜的信號同時加載給電路板造成對工 作者排故思路的影響，通過仿真技術與數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的不斷完善，有效的解決因人員調(diào) 動或記憶局限造成維修經(jīng)驗丟失的現(xiàn)象?？茖W的設備手段能有效的節(jié)約人力成本，同 時提高生產(chǎn)效率。以下結合附圖和實施例對本實用新型測試系統(tǒng)進一步說明。

圖1是本實用新型測試系統(tǒng)的測試系統(tǒng)原理圖；圖2是系統(tǒng)結構圖；圖3是系統(tǒng)軟件流程圖。
具體實施方式

為了克服傳統(tǒng)電路板功能上排故思路與方法的局限，采用分離式排故思路，按電路板進行功能劃分，采用外部資源模擬電路板正常工作的外部環(huán)境，在線時時檢測與測試用以判斷電路板是否功能正常。同時在實際電路通電之前進行電路仿真，以幫助排故工作的順利進展。此實用新型只需要一次歷史數(shù)據(jù)記錄，將數(shù)據(jù)儲存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫當中，以后在維修過程中，利用檢測到的波形或數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對比，采用專家系統(tǒng)給操作者維修工作指引，縮短排故時間，安全、高效的完成測試與維修任務。每次工作后，工作者還可以將自己的新經(jīng)驗，新認識再補充至該系統(tǒng)，保持經(jīng)驗的積累于延續(xù)，在使用中更進一步完善該系統(tǒng)。
本電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)包括
一基于PXI總線的系統(tǒng)平臺控制器，內(nèi)裝操作系統(tǒng)與專用應用系統(tǒng)軟件，用以控制整個檢測及排故過程，設有存儲器可存儲歷史數(shù)據(jù)，兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)庫技術進行專家診斷；采用美國NI公司的PXI平臺，PXI (PCI extensions for Instrumentation,面向儀器系統(tǒng)的PCI擴展)是一種堅固的基于PC的測量和自動化平臺。PXI結合了 PCI的電氣總線特性與Co即actPCI的堅固性、模塊化及Eurocard機械封裝的特性，并增加了專門的同步總線和主要軟件特性。這使它成為測量和自動化系統(tǒng)的高性能、低成本運載平臺。同時配備PXI嵌入式控制器，其具有常見的PC外設接口，如鍵盤/鼠標和監(jiān)視器，以及硬盤，USB，以太網(wǎng)，RS232, GPIB等接口和其它標準PC外設。本實用新型采用Windows XP操作系統(tǒng)。
專用應用系統(tǒng)軟件主要應用NI公司的Labview軟件平臺，該軟件平臺采用直觀圖形化編程方式，應用圖形化數(shù)據(jù)流編程語言和程序框圖式編程方法，能夠很自然地表示數(shù)據(jù)的流程，并直觀地將用戶界面控件映射到數(shù)據(jù)上，具有界面直觀，操作方便，編程簡單等特點。特性齊全的LabVIEW編程語言與傳統(tǒng)的編程語言有著同樣的結構
變量、數(shù)據(jù)類型、對象、循環(huán)、順序結構及糾錯。另外，使用LabVIEW，可以調(diào)用動態(tài)鏈接庫或共享庫文件等已有的代碼資源，并與使用ActiveX、 TCP和其他標準技術的軟件集成使用。本系統(tǒng)結合Teststand、 CVI、數(shù)據(jù)庫與仿真技術實現(xiàn)一套集電路板功能檢測，波形分析，數(shù)據(jù)記錄，專家診斷為一體的在線排故系統(tǒng)。
交、直流電源程控電源，用于向被測電路板提供電源；直流電源采用2路大功率直流程控電源。具體是采用S0RENSEN公司的DLM40-15型號電源，GPIB控制，其具有遠程電壓感應功能；恒壓、恒流操作模式自動切換；可串聯(lián)或并聯(lián)使用；內(nèi)建溫度過高與電壓過載保護等功能；交流電源采用3相115Vac 400Hz可調(diào)電源。本實用新型采用3相中頻電加三相可調(diào)大功率變壓器來實現(xiàn)。
交、直流大功率可編程交流負載，用于向被測電路板提供負載；交流負載采用大功率可編程交流負載，具有恒壓、恒流、恒功率、恒阻抗等操作模式，且功率因素正負可調(diào)，即同時兼?zhèn)淇烧{(diào)容性負載與感性負載功能。具體釆用CaliforniaInstruments的3091LD型產(chǎn)品，其產(chǎn)品特點是操作簡單。可直接加載特定負載條件；具有自動測試功能，可使用IEEE-488或RS232C程控；.具有工業(yè)標準SCPI (可編程儀器標準指令)協(xié)議和儀器驅動；內(nèi)置計量功能；功率等級為3000W;具有恒定電流/恒定功率/恒定阻抗/恒定電壓/短路等操作模式。
直流負載采用大功率可編程直流負載，具有恒流、恒阻操作模式，負載電流可調(diào)，電阻可調(diào)，工作穩(wěn)定，散熱性好。具體采用自制式電阻控制型直流負載箱，該直流負載箱采用遠程開關控制，恒流控制時采用電流反饋自動控制方式，由程序控制遠程開
6光，保證電流恒定；恒阻控制時采用開環(huán)控制方式，由程序直接驅動遠程開關電阻。
信號源為具有函數(shù)仿真及任意波形輸出功能的可編程函數(shù)發(fā)生器，用于向被測電路板提供仿真函數(shù)波形；具體采用NI公司的PXI-5412型任意波形發(fā)生器板卡。該板卡具有多模塊同步，〈20ps的失真，20MHz模擬帶寬，14位分辨率，100 MS/s采樣速率，512 MB的共享波形數(shù)據(jù)和序列指示內(nèi)存，具有函數(shù)發(fā)生器仿真模式。
電阻、電壓或電流可程控傳感器，用于提供給各功能模塊傳感器信號；傳感器應具有電阻、電壓、電流式輸出方式，且可程控調(diào)節(jié)最小精度0. 1Q或0. IV。本實用新型為采用IETLABS公司的可編程程控電阻箱，PRS-200系列與NI具有電壓電流輸出功能的DAQ多功能板卡。該電阻箱具有多功能控制模式，包括指輪開關、IEEE-488.1、IEE-488.2、 RS232C等，可編程"開路"及"短路"狀態(tài)選項，0. 1Q-99MQ任意可調(diào)，9位數(shù)字顯示；該0八9卡具有+-10￥， 16位，多通道模擬輸出。
數(shù)據(jù)采集設備，用于接收電阻、電壓或電流等測試數(shù)據(jù)，具有同步采集與多通道采集與高采樣率波形采集功能。本實用新型釆用2塊PXI-4070 DMM萬用表卡與雙通道PXI-5114 OSC示波器卡。D醒萬用表卡具有10位或23位可變分辨率，6位半精度，高電壓波形采集。OSC示波器卡具有速率為250MS/s的實時采樣速率，125MHz帶寬，可同步采樣雙通道，8M板載內(nèi)存，可以進行邊緣、視窗、滯環(huán)、視頻(包括HDTV)和數(shù)字觸發(fā)，40 mV到40 V輸入范圍。配合NI公司自己的SCXI-1127的MUX多路復用卡，可以進行最多32路通道的循環(huán)采集，解決大批量TPS問題。
程控開關及開關矩陣，用于選擇設備與采集點來采集信號，作為功率器件開關控制機構，不僅應能長時間承載較大電流與電壓，還具有遠程控制功能。本實用新型采用數(shù)字10驅動大功率繼電器板來實現(xiàn)，10通道與繼電器采用隔離方式增強安全性能。執(zhí)行開關應具有數(shù)量龐大，程控方便，動作時間短等特點。本實用新型采用NI公司的SCXI-1166繼電器板，該板具有32個獨立的單刀雙擲非鎖存機電繼電器，115周/秒，觸電可承受最高電壓為300VDC/300VAC， 2A切換/5A傳送，完全可用軟件編程。執(zhí)行開關應具有數(shù)量龐大，程控方便，動作時間短等特點。適配器，用于將被測電路板與控制器連接。
所有的硬件設備與控制器之間通過PXI總線、GPIB、 RS232、 USB等通訊接口相連，數(shù)據(jù)采集設備為萬用表卡或示波器卡，傳感器為可編程程控電阻箱或具有電壓電流輸出功能的DAQ多功能板卡。
圖l是整個系統(tǒng)原理圖以框圖形式說明，圍繞著恃測電路板，向其提供電源、負載、控制信號、反饋信號、傳感器等信號，同時采用DMM萬用表卡與OSC示波器卡采集測試數(shù)據(jù)，PXI控制器(CPU)負責數(shù)據(jù)的記錄與波形分析，同時運用專家控制方式
給操作者界面輸出測試結果與操作指引。
圖2以系統(tǒng)結構圖的方式加以說明，PXI機箱作為系統(tǒng)核心，PXI總線上集成了D固數(shù)字萬用表，0SC數(shù)字示波器，F(xiàn)GEN任意波形發(fā)生器，以及集成AI/A0/DI/D0等功能的DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡等板卡；PXI機箱的擴展插槽集成了 SCXI的繼電器板與MUX多路復用板；PXI控制器上面集成了RS232接口、 GPIB接口、以及其他常見的PC外設接口，如鍵盤/鼠標和監(jiān)視器，以及硬盤，USB 2.0接口等標準PC外設。
使用本系統(tǒng)對電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)的方法步驟如下
對被測電路板按其功能劃分各功能模塊，在各功能模塊之后的相關測試點設置信號采集點；
向被測電路板提供電源與負載等資源；
函數(shù)發(fā)生器向被測電路板加上各種模擬傳感器、模擬反饋等函數(shù)信號；控制器通過矩陣開關元件指引采集卡選擇各采集通道采集被測信號、記錄數(shù)據(jù)與
8波形并顯示；
控制器將從各采集通道采集來的信號與存儲器內(nèi)存儲的該被測電路板上相應采集點的歷史數(shù)據(jù)進行對比并進行分析； '
經(jīng)對比分析后若發(fā)現(xiàn)錯誤則調(diào)用存儲器內(nèi)存儲的專家診斷系統(tǒng)，診斷后給操作者提供維修指引；
參照指引依次手動排除各與歷史正常數(shù)據(jù)不符合的功能故障，直至所有故障被排除。
工作原理首先將待測試電路板從上一級被測部件中分離出來。將外部電源接頭引入電路板的電源接口， 一般為DC12V， DC24V或者士7.5Vdc等不同電源信號，此電源信號均由可編程電源提供。若待測試電路板需要其他傳感器等信號才可以正常工作，則通過傳感器模擬信號提供給待測試電路板相應的信號，以保證模擬待測試電路板在上一級被測部件中的工作環(huán)境。外部資源加載到待測試電路板之后，此時的電路板可以工作在開環(huán)工作模式下，但是還無法檢測此時電路板的帶負載能力以及其他執(zhí)行功能，所以將待測試電路板的輸出端與可編程負載相聯(lián)，調(diào)節(jié)負載來模擬電路板在上一級被測部件中的執(zhí)行機構來檢驗此時電路板的帶負載能力，電路板的帶負載能力是檢驗電路板功能的一項重要指標。 一般情況下電路板帶負載工作以后，電路板上元件消耗的功率會有明顯增加，電源的輸出功率也會相應增加，為保持電路板工作在穩(wěn)定的閉環(huán)工作模式下， 一定要引入反饋環(huán)節(jié)，此時利用任意波形函數(shù)發(fā)生器來模擬電路板在上一級被測部件加載情況下的反饋信號并輸入至電路板上相應的反饋輸入接口，那么此時通電情況下的電路板盡管己脫離其安裝在上一級部件中的工作環(huán)境，但是可以完全模擬其安裝在上一級部件中的工作模式，這樣可以不受其他功能模塊電路板的干擾與影響，單獨判斷此電路板功能的好壞，通過此方式來隔離故障電路板。那么如何來判斷一塊待測試電路板功能的好壞呢，就需要在模擬電路板正常工作的外部環(huán)境的同時，使電路板工作在閉環(huán)工作模式之下，對電路板上的特征測試點以及輸出用萬用表、示波器等設備進行數(shù)據(jù)采集工作，將采集到的數(shù)據(jù)與波形進行波形分析，經(jīng)專家系統(tǒng)診斷后顯示診斷結果，判斷電路板功能好壞或者鎖定故障區(qū)域或故障元件。
權利要求1、一種電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其特征是包括一基于PXI總線的系統(tǒng)平臺控制器，內(nèi)裝操作系統(tǒng)與專用應用系統(tǒng)軟件，用以控制整個檢測及排故過程，設有存儲器可存儲歷史數(shù)據(jù)，兼?zhèn)鋽?shù)據(jù)庫技術進行專家診斷；交、直流電源程控電源，用于向被測電路板提供電源；交、直流大功率可編程負載，用于向被測電路板提供負載；具有函數(shù)仿真及任意波形輸出功能的可編程函數(shù)發(fā)生器，用于向被測電路板提供仿真函數(shù)波形；電阻、電壓或電流可程控傳感器，用于提供給各功能模塊傳感器信號；數(shù)據(jù)采集設備，用于接收電阻、電壓或電流等測試數(shù)據(jù)；程控開關及開關矩陣，用于選擇設備與采集點來采集信號；適配器，用于將被測電路板與控制器連接。
2、 根據(jù)權利要求l所述的電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其特征是所有 的硬件設備與控制器之間通過PXI總線、GPIB、 RS232、 USB等通訊接口相連。
3、 根據(jù)權利要求2所述的電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)采集設備為萬用表卡或示波器卡。
4、 根據(jù)權利要求3所述的電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其特征是所述 的傳感器為可編程程控電阻箱或具有電壓電流輸出功能的DAQ多功能板卡。
5、 根據(jù)權利要求4所述的電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其特征是所述 的執(zhí)行開關為繼電器矩陣板、數(shù)字io驅動的大功率繼電器板。
專利摘要一種基于PXI平臺的電路板在線功能檢測及排故系統(tǒng)，其主要基于PXI平臺，結合虛擬儀器技術、通信技術、數(shù)據(jù)庫等技術搭建起來，控制外部資源模擬電路板正常工作的環(huán)境，在模擬電路板正常工作時進行數(shù)據(jù)采集，數(shù)值分析，數(shù)據(jù)保存，提供排故指引等功能。此實用新型可以避免因人員調(diào)動或記憶模糊所引起的維修經(jīng)驗的流失等問題，對電路板進行功能測試及排故工作的同時，不會造成因被測元件故障導致的不安全事件及故障范圍擴大等現(xiàn)象，同時還可以縮短排故時間，提高工作效率。
文檔編號G01R31/28GK201421487SQ200920057500
公開日2010年3月10日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權日2009年5月31日
發(fā)明者東 曹, 博 李, 李輝憲, 鄭桂芳 申請人:廣州飛機維修工程有限公司