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基于虚拟仪器的低成本高效率镇流器ATE平台

美国国家仪器(NI)有限公司
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应用领域:
产品测试 
 
挑战:
用 DIO  控制电阻阵,GPIB控制各仪器协同工作,同时用示波器卡实时检测电子镇流器信号的波形.

使用的产品:
LabVIEW 6.0 \  Application Builder\SQL 数据库插件 \NI-DAQ 6070E \NI-DIO-24\ NI-Scope 5112 \NI-GPIB card \研华工控机

工控机机箱实物图

应用方案:
    主要是基于Windows2000 环境下使用Labview 6.0 编写测试软件,通过 GPIB 卡来控制电源和测量仪器工作,用 NI-DIO-24 来控制大规模电阻矩阵,切换组合负载,使用 NI-DAQ,NI-SCOPE 来采集各种电压,频率,波形等参数,同时使用了数据库技术进行数据记录, 进行均值分析,CPK 分析,批号差异分析,不良故障统计等各种工业指数的计算。

介绍:
    是照明系统的一照带载能力来分有一灯绍 : 工控机的配置成网卡,镇流器部分,按丝,两灯丝,三灯丝等几种, 可以120/277V的工频来驱动,主要测试其工作的功率,电流,效率,谐波失真系数,各灯丝的频率,电压。除此之外还有它的启动电压,频率,空载特性等。

系统硬件结构示意图


 
测试系统硬件结构以及介绍
A: 工控机的配置
    工控机主要采用奔腾四主板,带集成显卡集成网卡,带 ISA 和 PCI 插槽的底板,抽拉式键盘鼠标,软驱,光驱, 带USB接口(便于数据库更新,测试数据的读取) ;

B:  NI- GPIB卡
    它基于IEEE-488.2的通信协议,使用于ISA插槽,具有 PLUG&PLAY的特点,主要用来与仪器通信。本系统启用了两台仪器,分别是Agilent 公司的电源6812A,和 Xitron 2503 功率分析仪,前者负责给电子镇流器供电,可以通过GPIB卡向其发送指令调整供电电压,频率,定义电压波形等,过载会自动shutdown保护; 后者负责检测功率,电流等,通过一个电流互感器将电流以十分之一的比例转化成电压信ch2ch10 式 ,choch8,ch1ch9,…..ch7ch15两两组合,形成八路输入通道。范围电压范,10/1 等几种规格,可是通过数位拨码来改变增益。另外有时测试板卡本身也会对号,然后将该信号和电压合 围设置为-10v—10v。但是有成分析出功率,谐波失真系数,功率因数等参数。

测试程序主面板

参数采集程序片断

C: NI DAQ-6070E
    该卡有16个输入通道,本系统采用差分输入方很多时候测试对象的电压不会正好在这范围里面。我们采用自制的电压调整模块来解决这个问题,有1/1000,1/100,1/20,1/10,1/5测试信号产生影响,为消除此影响,又鉴于测试对象是交流信号,本系统还采用了一比一的变压器进行隔离。我们用DAQ读出来的其实是一组波形,还需对波形数组进行分析以取得其频率和有效值,波形失真系数。
    系统还利用了 DAQ 的两路 Counter/times,Counter0产生50Khz占空比为50%的方波,Counter1产生120Hz的方波,程序将其占空比定义成在10%-90%之间可调。为了提高 120Hz 信号的带负载能力,还需通过三极管将其放大。这两路方波信号接入镇流器的控制口(如图示) ,来共同调节它的工作状态。

D: DIO-24控制的电阻矩阵,开关矩阵 
    系统利用DIO发出的24个TTL 电平信号,来控制各个继电器的动作(常开和常闭) 。
    1: 电阻矩阵的实现 
    按照 1,2,4,8,16这样的二进制值的关系选取一系列电阻,各自并上继电器,然后将它们串在一起。这样系统通过 DIO 控制这些继电器的开关就可以得到任意一个阻值。一个通用的可控变阻箱便形成了。

    2:开关矩阵 
    在镇流器测试过程需要进行满载,过载,空载,断电,加电等切换,系统用一系列开关来完成此功能.开发者将它做成一个独立的模块.

E: NI-SCOPE  监控瞬时的电特性 
    镇流器的测试中有些指标非常注重波形特性,如瞬时敛性.以前使用了示波器,但是发现很多弱点:占空间,价格昂贵.后来考虑使用示波器卡,直接插在工控机PCI插槽里,这样把ATE的宝贵空间节省下来了.系统采用示波器卡 5112,同时检测负载电压和灯丝电压的的波形,显示在测试面板上,并且记录成测试数据.  示波器卡与数据采集卡一样,也存在一个隔离问题.

软件的编写和性能评估 
 
    系统基于 LABVIEW6.0编程.另外安装了 Applica Btionuilder, SQL,,NI-scope 等插件.我们使用了两台带有GPIB 接口的仪器,编写者根据的变阻箱驱动和开关矩阵驱动.

A:模块化 
    编写者根据需要自行开发了仪器的驱动程序.还开发了上文提到的变阻箱驱动和开关矩阵驱动.模块,调用DAQ 原始模块整合成了采集各参数的通用模块.

B:SQL 的应用 
    利用 Microsoft  Access  建立一个数据库,包括产品规格,典型样机值,校正误差三个子数据库,我们可以将一系列产品的参数输入进去.这样在开启主测试面板时选择产品型号,然后 SQL模块会将对应机型的参数调入以备使用.

C: Calibration 的设计
     每一套测试软件都必须具.在大批量测试之前, 需要进入校准界面用标准样机进行校准,准确地讲应该是一个计算偏差的过程.首先测试标准样机的值,然后与样机的标值进行对比,产生一个偏差,将它存入数据库的校正误差子库中.这样进入量产测试面板后,在测得值基础上加上偏差,就认为是准确测量值了.

D:软件的可靠性和快速性
可靠性: 
    在测试软件的可靠性时我们任意挑选100个产品, 分别让五个工人测试,然后分析测试结果,计算均值,然后与最高值和最低值进行比较,相差不超过 3%,认为该系统可靠,可以用于大量测试产品.
快速性:
    系统采用了各种板卡,与常规仪器测试系统相比,体现出了快速的优势. 

结束语
    在采用Labview软件之后,工程师开发测试系统的周期大大加快,同时该软件具有良好的可读解性.大量相对仪器非常便宜的测试板卡的使用降低了公司的成本.我想随着集成电路的进一步发展,各类板卡的性能不断提升,此优势将更加明显。


 

状 态: 离线

公司简介
产品目录

公司名称: 美国国家仪器(NI)有限公司
联 系 人: 市场部
电  话: 021-50509800
传  真: 021-65556244
地  址: 上海浦东张江集电港二期张东路1387号第45幢
邮  编: 201203
主  页:
 
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