基于VXI仪器的电路板故障诊断系统分析

电子工程世界 2010-05-26 a:1:{i:0;s:9:"电路板";}

某机电控制系统采用了集中分布式计算机，其功能强，操作简便，但配置庞大、复杂，所包含的几百块印刷电路板是易发生故障的环节，维修测试技术要求高。为了缩短排除电路板故障的时间，提高维修质量，我们研制了基于VXI总线仪器的电路板故障诊断系统，对上述电路板进行故障检测和诊断，且将故障定位到元器件级。

　　1. 故障诊断系统的硬件

　　VXI(VME bus extension for instrumentation)总线是当前性能最先进的测控系统机箱底板总线之一，具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强、模块可重复使用、众多仪器厂家支持等优点。VXI总线标准及其产品的问世，在国内外自动测试领域掀起了一场新的革命，对国际自动化测试技术的发展产生了重大影响。成为当今测量与控制技术的发展方向口电路板故障诊断系统以系统控制器、VXI总线主机箱及其测试仪器模块为核心，辅以部分IEEE488程控仪器，而待测电路板通过转接器和适配器与系统连接。系统硬件组成方框图见图1。

　　(1)系统控制器。选择外挂式主控计算机，它内配GPIB通信接口卡，通过GPIB-VXI翻译器与VXI总线主机箱相连。内嵌式计算机具有速度快、体积小和使用方便等优点，但其成本太高且不易升级，因此仍选用外挂式。

　　(2)VXI总线主机箱及其测试仪器模块。考虑到VXI总线所具有的优点，研制的电路板故障诊断系统选用了C尺寸13槽HPE8403A高性能VXI总线主机箱，其测试仪器模块可利用槽数为12个。虽然目前采购的测试仪器模块只有4个，但空余的槽为系统的扩充和功能完善提供了可能。

　　在VXI总线主机箱中采用HPE1406A命令模块为零槽模块，它通过GPIB.VXI翻译器与外接控制器相连接，具有翻译器和接口功能，提供公共系统资源和进行资源管理;采用HPE1418A(8通道D/A转换)模块为待测电路板提供所需的模拟信号;采用HPE1458A(96通道数字V0)模块与待测电路板的数据总线、地址总线和控制总线连接，完成对电路板的控制和读写操作;采用 HPE1411B(5位半数字万用表)作为信号参数测试模块。

　　(3)IEEE488程控仪器。为了给待测电路板提供稳定的电压源同时又便于程序控制，选择台式仪器HPE3631A和HPE3632A作为系统的程控激励源。

　　(4)转接器和通用适配器。该部分主要为激励源和测量仪器设备与测试对象之间建立一个基本统一的连接与通信方式。由于待测电路板类型很多，仅仅采用单一适配器是无法满足测试要求的，所以在每一通用适配器与尽可能多的待测电路板相连接的基础上，设计了一个转接器。设计转接器是为了避免在更换通用适配器时电线和电缆的反复插拔和连接。所有激励源、VXI测量仪器模块的引出线都集中连接到转接器上，再通过一个96针接插口和通用适配器相连。由于待测电路板是标准设计，大部分都具有96针阳极接插口，因此通用适配器又可以与多种待测电路板连接，最终将故障诊断系统和待测电路板连接成完整的一体。

　　另外，为给待测电路板提供所需的时钟信号，系统还包括DF1631功率函数信号发生器1台，它通过电缆与转接器连接。以上前3个部分通过GPIB总线连接在一起，构成测试诊断系统的主框架。GPIB(general p11Epose inteRFace bus)是HP公司在70年代发明的一种8位并行接口，它能使上架式和台式仪器相互间，以及与宿主计算机间进行通信。由于它简单灵活，几乎所有的仪器制造商都使用这种接口[口，直到今天，它仍是由独立仪器构成的自动测试系统的首选接口。虽然GPIB总线数据传输率较低，但能够满足研制的测试诊断系统的技术要求。又出于性能价格比的考虑，所以电路板故障诊断系统以台式仪器为主，组成了GPIB和VXI总线混合的集成测试系统。系统使用的VXI卡式测量仪器设备和GPIB程控仪器设备符合国际标准，标准化、通用化、模块化程度较高，兼容性强，易进行系统扩展和更新换代，为以后系统的完善和发展打下坚实的基础。