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應(yīng)用領(lǐng)域：
產(chǎn)品測試
挑戰(zhàn)：
用 DIO 控制電阻陣，GPIB控制各儀器協(xié)同工作，同時用示波器卡實時檢測電子鎮(zhèn)流器信號的波形.
使用的產(chǎn)品：
LabVIEW 6.0 \ Application Builder\SQL 數(shù)據(jù)庫插件 \NI-DAQ 6070E \NI-DIO-24\ NI-Scope 5112 \NI-GPIB card \研華工控機(jī)
工控機(jī)機(jī)箱實物圖
應(yīng)用方案：
主要是基于Windows2000 環(huán)境下使用Labview 6.0 編寫測試軟件,通過 GPIB 卡來控制電源和測量儀器工作,用 NI-DIO-24 來控制大規(guī)模電阻矩陣,切換組合負(fù)載，使用 NI-DAQ，NI-SCOPE 來采集各種電壓，頻率，波形等參數(shù)，同時使用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄， 進(jìn)行均值分析，CPK 分析，批號差異分析，不良故障統(tǒng)計等各種工業(yè)指數(shù)的計算。
介紹：
是照明系統(tǒng)的一照帶載能力來分有一燈紹 : 工控機(jī)的配置成網(wǎng)卡，鎮(zhèn)流器部分，按絲，兩燈絲，三燈絲等幾種， 可以120/277V的工頻來驅(qū)動,主要測試其工作的功率，電流，效率，諧波失真系數(shù)，各燈絲的頻率，電壓。除此之外還有它的啟動電壓，頻率,空載特性等。
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖
測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以及介紹
A: 工控機(jī)的配置
工控機(jī)主要采用奔騰四主板，帶集成顯卡集成網(wǎng)卡，帶 ISA 和 PCI 插槽的底板,抽拉式鍵盤鼠標(biāo)，軟驅(qū)，光驅(qū)， 帶USB接口（便于數(shù)據(jù)庫更新，測試數(shù)據(jù)的讀取） ；
B: NI- GPIB卡
它基于IEEE-488.2的通信協(xié)議，使用于ISA插槽，具有 PLUG&PLAY的特點，主要用來與儀器通信。本系統(tǒng)啟用了兩臺儀器，分別是Agilent 公司的電源6812A，和 Xitron 2503 功率分析儀，前者負(fù)責(zé)給電子鎮(zhèn)流器供電，可以通過GPIB卡向其發(fā)送指令調(diào)整供電電壓，頻率，定義電壓波形等，過載會自動shutdown保護(hù); 后者負(fù)責(zé)檢測功率，電流等，通過一個電流互感器將電流以十分之一的比例轉(zhuǎn)化成電壓信ch2ch10 式 ,choch8,ch1ch9,…..ch7ch15兩兩組合，形成八路輸入通道。范圍電壓范，10/1 等幾種規(guī)格，可是通過數(shù)位撥碼來改變增益。另外有時測試板卡本身也會對號，然后將該信號和電壓合 圍設(shè)置為-10v—10v。但是有成分析出功率，諧波失真系數(shù)，功率因數(shù)等參數(shù)。
測試程序主面板
參數(shù)采集程序片斷
C: NI DAQ-6070E
該卡有16個輸入通道，本系統(tǒng)采用差分輸入方很多時候測試對象的電壓不會正好在這范圍里面。我們采用自制的電壓調(diào)整模塊來解決這個問題，有1/1000,1/100,1/20,1/10,1/5測試信號產(chǎn)生影響，為消除此影響，又鑒于測試對象是交流信號，本系統(tǒng)還采用了一比一的變壓器進(jìn)行隔離。我們用DAQ讀出來的其實是一組波形，還需對波形數(shù)組進(jìn)行分析以取得其頻率和有效值，波形失真系數(shù)。
系統(tǒng)還利用了 DAQ 的兩路 Counter/times,Counter0產(chǎn)生50Khz占空比為50%的方波，Counter1產(chǎn)生120Hz的方波，程序?qū)⑵湔伎毡榷x成在10%-90%之間可調(diào)。為了提高 120Hz 信號的帶負(fù)載能力，還需通過三極管將其放大。這兩路方波信號接入鎮(zhèn)流器的控制口（如圖示） ，來共同調(diào)節(jié)它的工作狀態(tài)。
D: DIO-24控制的電阻矩陣，開關(guān)矩陣
系統(tǒng)利用DIO發(fā)出的24個TTL 電平信號，來控制各個繼電器的動作（常開和常閉） 。
1: 電阻矩陣的實現(xiàn)
按照 1，2，4，8，16這樣的二進(jìn)制值的關(guān)系選取一系列電阻，各自并上繼電器，然后將它們串在一起。這樣系統(tǒng)通過 DIO 控制這些繼電器的開關(guān)就可以得到任意一個阻值。一個通用的可控變阻箱便形成了。
2：開關(guān)矩陣
在鎮(zhèn)流器測試過程需要進(jìn)行滿載,過載,空載,斷電,加電等切換,系統(tǒng)用一系列開關(guān)來完成此功能.開發(fā)者將它做成一個獨(dú)立的模塊.
E: NI-SCOPE 監(jiān)控瞬時的電特性
鎮(zhèn)流器的測試中有些指標(biāo)非常注重波形特性,如瞬時斂性.以前使用了示波器,但是發(fā)現(xiàn)很多弱點:占空間,價格昂貴.后來考慮使用示波器卡,直接插在工控機(jī)PCI插槽里,這樣把ATE的寶貴空間節(jié)省下來了.系統(tǒng)采用示波器卡 5112,同時檢測負(fù)載電壓和燈絲電壓的的波形,顯示在測試面板上,并且記錄成測試數(shù)據(jù). 示波器卡與數(shù)據(jù)采集卡一樣,也存在一個隔離問題.
軟件的編寫和性能評估
系統(tǒng)基于 LABVIEW6.0編程.另外安裝了 Applica Btionuilder, SQL,,NI-scope 等插件.我們使用了兩臺帶有GPIB 接口的儀器,編寫者根據(jù)的變阻箱驅(qū)動和開關(guān)矩陣驅(qū)動.
A:模塊化
編寫者根據(jù)需要自行開發(fā)了儀器的驅(qū)動程序.還開發(fā)了上文提到的變阻箱驅(qū)動和開關(guān)矩陣驅(qū)動.模塊,調(diào)用DAQ 原始模塊整合成了采集各參數(shù)的通用模塊.
B:SQL 的應(yīng)用
利用 Microsoft Access 建立一個數(shù)據(jù)庫,包括產(chǎn)品規(guī)格,典型樣機(jī)值,校正誤差三個子數(shù)據(jù)庫,我們可以將一系列產(chǎn)品的參數(shù)輸入進(jìn)去.這樣在開啟主測試面板時選擇產(chǎn)品型號,然后 SQL模塊會將對應(yīng)機(jī)型的參數(shù)調(diào)入以備使用.
C: Calibration 的設(shè)計
每一套測試軟件都必須具.在大批量測試之前, 需要進(jìn)入校準(zhǔn)界面用標(biāo)準(zhǔn)樣機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn),準(zhǔn)確地講應(yīng)該是一個計算偏差的過程.首先測試標(biāo)準(zhǔn)樣機(jī)的值,然后與樣機(jī)的標(biāo)值進(jìn)行對比,產(chǎn)生一個偏差,將它存入數(shù)據(jù)庫的校正誤差子庫中.這樣進(jìn)入量產(chǎn)測試面板后,在測得值基礎(chǔ)上加上偏差,就認(rèn)為是準(zhǔn)確測量值了.
D:軟件的可靠性和快速性
可靠性:
在測試軟件的可靠性時我們?nèi)我馓暨x100個產(chǎn)品, 分別讓五個工人測試,然后分析測試結(jié)果,計算均值,然后與最高值和最低值進(jìn)行比較,相差不超過 3%,認(rèn)為該系統(tǒng)可靠,可以用于大量測試產(chǎn)品.
快速性:
系統(tǒng)采用了各種板卡,與常規(guī)儀器測試系統(tǒng)相比,體現(xiàn)出了快速的優(yōu)勢.
結(jié)束語
在采用Labview軟件之后,工程師開發(fā)測試系統(tǒng)的周期大大加快,同時該軟件具有良好的可讀解性.大量相對儀器非常便宜的測試板卡的使用降低了公司的成本.我想隨著集成電路的進(jìn)一步發(fā)展,各類板卡的性能不斷提升,此優(yōu)勢將更加明顯。
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