1.本发明涉及一种电路板检测仪器，更具体地说，涉及集装箱起重机驱动器电路板的检测仪器。
背景技术：2.变频驱动器的产生主要是为了满足对交流电机的调速控制的需求。变频驱动系统的主电路通常由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”也称作“驱动器”。另外，异步电动机需要制动时，有时要附加“制动回路”。
3.逆变器(驱动器)同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。逆变器(驱动器)的功能组成主要分主控板，驱动电路板，igbt模块三部分。
4.其中，驱动器主控板的功能：主控板主要负责将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率，并生成控制指令，并将控制指令发送给驱动器的驱动控制板。
5.随着码头设备使用年限的增加，设备驱动设备维修费逐年攀高，为了降低维修成本，需要建立高效的、便捷的驱动器电路板测试系统。而针对如下问题，更是亟待解决：
6.1、由于线下维修板卡缺乏在线工况检测，导致部分板卡上机测试后，造成驱动器仍然不能正常工作，需要二次拆卸维修；如果是功率原件控制板卡，在不确定测试正常情况下，上机测试，会造成驱动器功率原件二次损害，少则损失几万元，多则十几万元，这种情况在行业内普遍存在。
7.2、在出现驱动器故障后,部分驱动器中所用元件无法检测状态好坏，目前只能被动全部更换掉,否则会导致二次驱动器故障,造成经济损失,如驱动器中所用各种电流互感器，目前驱动器厂家及行业内通用做法采用的都是全部更换方式。
8.3、没有图纸和联机检测条件，是目前器件级故障检测的主要困难，不能进行维修对比测试。不能对超出器件库范围的集成ic以及晶体管和阻容器件进行测试。
技术实现要素：9.本发明提供一种专用的测试设备，主要针对岸桥场桥设备集装箱起重机驱动器的驱动电路板“yaskawa，驱动器型号676h5、676dc5,电路板型号etc615230\etc650330、etc617750\etc650340”，旨在避免误操作带来的损失，如电路板电源选择错误导致电路板烧损。本发明专用测试系统设计简化，便于现场维修人员熟练掌握，便于提升现场的维修效率。
10.为了达到上述目的，本发明提供了一种驱动器驱动电路板的检测平台，包括如下单元：
11.信号发生器，用于为被测驱动器电路板提供频率为20hz，占空比为50％的模拟信
号，触发所述被测驱动器电路板产生待检测的输入信号；
12.连接器，用于对所述输入信号进行变换，生成驱动信号；包括6路隔离输入信号通道，分别生成6路ad输入通道的驱动信号和6路频率输入通道的驱动信号；所述驱动信号为0-3.3v单片机输入信号
13.检测电路系统，包括单片机stm32f103vet6，用于接收所述驱动信号，并与参考数据比较得出检测结果；
14.显示单元，用于检测结果的屏幕显示；
15.电源模块，为检测仪器各个单元供电；
16.其中，信号发生器为pwm信号发生器，提供频率为20hz，占空比为50％的方波型号；
17.所述连接器中，六路所述ad输入通道以及六路所述频率输入通道的电路，包括将插针信号的输入经辅助电路元件第一电容、第一发光二极管和第一电阻，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路元件：四个辅助电阻、第一光电二极管、第一npn型三极管、第一电容辅助下分别产生所述驱动信号；
18.所述驱动信号通过所述单片机内部12位da转换器将电压信号转换为数字信号，12位da转换器采用逐级逼近对信号进行数字化转换；同时利用内部参考的校准电压值和实际读取的内部参考电压值作一个线性关系，将这个斜率对应到测量的通道值，得出被测信号的电压值；
19.参考电压模块，电路包括电容c11104和c12106以及电感l1；
20.此外，检测电路系统还包括：所述单片机的读/写控制电路、系统晶振电路以及参考电压电路；
21.所述读/写控制电路，用于控制单片机内部程序的读写；所述系统晶振电路，为系统提供基本的时钟信号，实现各部分保持同步；所述参考电压电路，用于与被检测电压进行比较计算从而得出采样信号的电压信号；
22.所述电源模块，为设备提供3.3v，5v，9v，12v的电压。所述检测平台还包括系统复位电路，由元件r4、c10、sw-pb组成了上电复位和手动复位电路。
23.优选方式下，连接器还包括2路备用隔离输入信号通道。所述检测电路系统中，比较计算方式以如下测量计算公式实现屏幕状态显示：
[0024]vchannelx
＝3v*v
refint_call
*adc_data/(v
refint_int
*full_scale)
[0025]vchannelx
：被测通道电压
[0026]vrefint_call
：参考电压实测值
[0027]
adc_data：被测通道采样信号数字化数值
[0028]vrefint_int
：参考电压
[0029]
full_scale：分辨率。
[0030]
此外，所述检测电路系统中，所述检测电路系统的单片机选用32位arm cortex-m3处理器stm32f103vet6，其中，pa0～pa5、pb0、pc0～pc5为驱动信号输入引脚；时钟72m；存储器容量：512k flash,64k sram；da:2个12位da转换器；dma：12个dma通道；定时器：4个通用定时器，2个基本定时器，2个高级定时器；1个系统定时器，2个看门狗定时器；通信接口:13个，分别为2个i2c接口，5个串口，3个spi接口，1个can2.0，1个usb fs,1个sdio。
[0031]
优选方式下，承载电路板的测试平台进行了接地处理，选用静电材料，并配置防静
电桌布。
[0032]
本发明专用测试系统，便于现场维修人员熟练掌握，便于提升现场的维修效率，尤其改变了传统需要实物实操的检测方式，提高效率，减少其他元器件发生故障的可能，不会因为微小器件损坏而抛弃整套设备，进而降低维修成本，以最快速找到问题的所在，为后续维修更换打下基础。
[0033]
本发明摒弃了传统设备生产厂家一般不对电路板进行维修的做法，不再电路板出了故障后整个更换，经过检测维修即可满足使用要求。粗略估算，以每块电路板的价值几千到数万元不等计算，如果采取对故障电路板进行维修，一般维修费为原值的15％。同时也节省更换电路板上百万元费用，因此大大降低了成本，提高了利润。
附图说明
[0034]
图1是本发明检测平台中单片机stm32f103vet6的接口布置图；
[0035]
图2是本发明检测平台中参考电压模块的电路图；
[0036]
图3是本发明检测平台中系统晶振电路；
[0037]
图4是本发明检测平台中被测信号与参考电压线性原理图；
[0038]
图5是本发明检测平台中3.3vdc供电单元的电路图；；
[0039]
图6是本发明检测平台中6路ad输入通道的电路图；
[0040]
图7是本发明检测平台中是6路频率输入通道的电路图；
[0041]
图8是本发明检测平台中串口触摸屏接口电路图；
[0042]
图9是本发明检测平台中电源模块的供电电路图；
[0043]
图10是本发明检测平台中单片机的读/写控制电路图；
[0044]
图11是本发明检测平台中配合单片机主控电路图；
[0045]
图12是本发明检测平台的系统复位电路。
具体实施方式
[0046]
本发明一种驱动器驱动电路板的检测平台：通过模拟驱动板工作环境，让驱动板在离线状态下进行工作，通过测定其输出信号，进而判断驱动器电路板的好坏。
[0047]
根据驱动器电路板的工作原理，结合电路板的实际设计，驱动器电路板检测平台的总体设计为通过信号发生器模拟出驱器电路板的输入信号，通过外接电源为电路板提供电源，确保驱动器电路板元件可以正常动作。驱动器驱动电路板在外接电源驱动下，处于工作状态，对给定的模拟输入信号的进行处理，在输出端进行信号输出，本项目的驱动器电路板检测系统通过连线采集驱动器电路板的输出信号，并对输出信号进行测试和显示。通过比对驱动器驱动电路板的输入和输出信号对电路板的好坏进行判断。
[0048]
本发明检测系统平台中采用的是一体化设计,检测箱采用便携式设计,配置220v交流电插孔，只要外接电源后即可进行驱动器电路板检测。检测系统的基本构成，包括信号发生器、输出信号的检测和显示电路、系统供电电源。
[0049]
首先，信号发生器选择的是青岛无治公司出品的pwm信号发生器zk-pp2k。
[0050]
技术参数：工作电压：3.3-30v，带防反接保护功能；
[0051]
频率范围：1hz-150hz，精度1％左右；
[0052]
占空比范围：0-100％，1％步进；
[0053]
输出信号幅值：幅值与供电电压相等。
[0054]
为了方便测试，系统驱动器驱动板的输入信号选择相对便于观察的波形，系统默认为20hz，占空比为50％的方波型号。
[0055]
该型号信号发生器可以满足驱动器电路板的模拟输入信号的需求，测试中可通过对信号发生器的频率、占空比等调整，模拟驱动器电路板的信号输入变化。
[0056]
其次，本系统内部电路板及其电器元件所需电源为直流电源，分别为400vac、24vdc、12vdc、5vdc，本系统选择24v\12v\5v的直流电源和400v的交流电源模块，输出端连接专用连接器对接信号发生器，驱动板，触摸屏和检测电路，保证电源供应，其输入端为三项插座，外接220vac电源。
[0057]
为了确保测试过程中防止驱动器电路板因静电导致驱动器电路板元器件发生静电击穿的问题。在平台的设计中为承载电路板的测试平台进行了防静电设计，对平台进行了接地处理，选用静电材料，并配置防静电桌布。
[0058]
本发明最主要的部分是“输出信号检测电路”，驱动器驱动电路板在接受到输入信号(信号发生器给出的)后，驱动板对输入信号进行信号翻译、变换、放大后生成驱动信号，共计6路信号。通过数据排线将驱动板生成的6路驱动信号提供给系统的检测电路。本系统检测电路是采用以stm32f103vet6为核心搭建的检测系统。通过对stm32f103vet6进行单片机编程，实现对输入信号的检测和输出显示。
[0059]
具体参见附图1～11所示检测系统的电子电路图。
[0060]
如图6和图7所示，6路隔离输入信号通道负责对输入的待检测信号进行处理，将输入信号转换为0-3.3v的单片机可以接受的信号，该过程即为信号采样。同时对输入信号分出一路同步的脉冲信号，触发检测电路通断。共计形成12路信号，通过下表对应引脚输入给单片机stm32f103vet6。其中，图6所示产生6路ad输入通道；图7所示为6路频率输入通道。优选方式下，参照图6和图7所示，本系统配置2路备用隔离输入信号通道。
[0061][0062][0063]
如图6所示所述连接器将插针信号con3、con4的输入输出为六路ad输入通道。
[0064]
第一路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg1、发光二极管dg1和电阻rg1，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg11～rg14，光电二极管dg11、npn型三极管qg11、电容cg11辅助下产生第一路驱动信号；
[0065]
第二路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg2、发光二极管
dg2和电阻rg2，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg21～rg24，光电二极管dg21、npn型三极管qg21、电容cg21辅助下产生第二路驱动信号；
[0066]
第三路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg3、发光二极管dg3和电阻rg3，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg31～rg34，光电二极管dg31、npn型三极管qg31、电容cg31辅助下产生第三路驱动信号；
[0067]
第四路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg4、发光二极管dg4和电阻rg4，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg41～rg44，光电二极管dg41、npn型三极管qg41、电容cg41、电容c1104辅助下产生第四路驱动信号；
[0068]
第五路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg5、发光二极管dg5和电阻rg5，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg51～rg54，光电二极管dg51、npn型三极管qg51、电容cg51、电容c2104辅助下产生第五路驱动信号；
[0069]
第六路所述ad输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg6、发光二极管dg6和电阻rg6，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg61～rg64，光电二极管dg61、npn型三极管qg61、电容cg61、电容c3104辅助下产生第六路驱动信号。
[0070]
如图7所示所述连接器将插针信号con4的输入输出为六路频率输入通道。
[0071]
第一路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg7、发光二极管dg7和电阻rg7，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg71～rg74，光电二极管dg71、npn型三极管qg71、电容cg71、电容c4104辅助下产生第一路驱动信号；
[0072]
第二路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg8、发光二极管dg8和电阻rg8，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg81～rg84，光电二极管dg81、npn型三极管qg81、电容cg81辅助下产生第二路驱动信号；
[0073]
第三路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg9、发光二极管dg9和电阻rg9，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg91～rg94，光电二极管dg91、npn型三极管qg91、电容cg91辅助下产生第三路驱动信号；
[0074]
第四路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg10、发光二极管dg10和电阻rg4，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg101～rg104，光电二极管dg101、npn型三极管qg101、电容cg101辅助下产生第四路驱动信号；
[0075]
第五路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg11、发光二极管dg11和电阻rg11，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg111～rg114，光电二极管dg111、npn型三极管qg111、电容cg111辅助下产生第五路驱动信号；
[0076]
第六路所述频率输入通道，将插针信号的输入经辅助模组的电容cg12、发光二极管dg12和电阻rg12，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路组件rg121～rg124，光电二极管dg121、npn型三极管qg121、电容cg121辅助下产生第六路驱动信号。
[0077]
如图1所示单片机stm32f103vet6，为32位高性能arm cortex-m3处理器，时钟72m，i/o口(100引脚)pa、pb、pc、pd、pe5组；存储器容量：512k flash,64k sram；da:2个12位da转换器；dma：12个dma通道；定时器：4个通用定时器，2个基本定时器，2个高级定时器；1个系统定时器，2个看门狗定时器；通信接口:13个，分别为2个i2c接口，5个串口，3个spi接口，1个can2.0，1个usb fs,1个sdio。
[0078]
如图10所示，为单片机stm32f103vet6的读/写控制电路，其主要负责控制单片机
内部程序的读写。单片机6组接口的定义以及其逻辑关系均是通过单片机内部程序进行定义和规定的，单片机就如同时plc与i/o模块的结合体。配合图5、图12的辅助电路和图11的主控电路，实现整体功能。其中，图5为3.3vdc供电部分，图12为系统复位电路。图5中，元件s2为共阴极双二级管集成电路。元件bt为电池组；元件c13为滤波电容。s2的作用是利用二极管单向导电的特性，将3.3vdc电源与电池组隔离开来，由s2的3脚向外提供电源。图12中，元件r4、c10、sw-pb组成上电复位和手动复位电路，由图中的rst端向系统提供复位信号。
[0079]
如图9所示，为系统功率开关的供电电路，其为系统提供3.3v，5v，9v，12v的电压。
[0080]
如图3所示系统晶振电路，晶振频率的绝对精度可达百万分之五十，其作用为系统提供基本的时钟信号，便于各部分保持同步。
[0081]
如图2所示系统的参考电压模块的电路图，被检测电压通过采样后进入单片机，与系统提供的参考电压进行比较计算从而得出采样信号的电压信号。采样电压信号通过单片机内部12位da转换器将电压信号转换为数字信号，12位da转换器采用逐级逼近对信号进行数字化转换。同时利用内部参考的校准电压值和实际读取的内部参考电压值作一个线性关系，将这个斜率对应到我们需要测量的通道值，即可得出被测信号的电压值。测量计算公式如下(如图4所示公式线性图)：
[0082]vchannelx
＝3v*v
refint_call
*adc_data/(v
refint_int
*full_scale)
[0083]vchannelx
：被测通道电压
[0084]vrefint_call
：参考电压实测值
[0085]
adc_data：被测通道采样信号数字化数值
[0086]vrefint_int
：参考电压
[0087]
full_scale：分辨率。
[0088]
一种实施方式下12位adc分辨率为2＾12-1＝4096-1＝4095。从单片机stm32f103vet6 datasheet中可知，该芯片基准电压的值写在flash中。该值的环境：25℃，vdd＝3v时的情况，可以直接地址访问读取，大概在1670值左右，即vrefint_data＝1670。
[0089]
本系统通过触摸屏进行输出信号显示，驱动器输出信号检测电路将驱动器电路板的输出信号检测后，将其信号数据变化为触摸屏可识别的信号后通过数据排线将检测结果实时的传输给触摸屏。如图8所示串口触摸屏接口电路。
[0090]
现场返回的驱动器驱动电路板，实际连接到检测系统后，通过信号发生器，给驱动器电路板提供频率为20hz，占空比为50％的模拟信号，模拟信号通过连接器提供给驱动板，驱动器在外接电源的供电下运行，对驱动器电路板的输入信号进行变换，生成驱动信号(即输出信号)，输出信号通过驱动器驱动电路板的检测电路，经检测电路系统的检测和运算，最终的检测信号被传输给触摸显示屏。当没有输出波形或波形偏差时，所以可以清楚的判断出，驱动器电路板在驱动信号转换过程中，该路电路故障导致无输出，后续我们只需对该路元器件进行排查故障即可。
[0091]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，包括如下单元：信号发生器，用于为被测驱动器电路板提供频率为20hz，占空比为50％的模拟信号，触发所述被测驱动器电路板产生待检测的输入信号；连接器，用于对所述输入信号进行变换，生成驱动信号；包括6路隔离输入信号通道，分别生成6路ad输入通道的驱动信号和6路频率输入通道的驱动信号；所述驱动信号为0-3.3v单片机输入信号检测电路系统，包括单片机stm32f103vet6，用于接收所述驱动信号，并与参考数据比较得出检测结果；参考电压模块，用于提供的参考电压，实行被测信号的比较，进而获得检测结果；显示单元，用于检测结果的屏幕显示；电源模块，为检测仪器各个单元供电；其中，信号发生器为pwm信号发生器，提供方波型号；所述连接器中，六路所述ad输入通道以及六路所述频率输入通道的电路，每一路通道包括将插针信号的输入经辅助电路元件第一电容、第一发光二极管和第一电阻，连至光电耦合器optoiso1，在所述光电耦合器配合电路元件：四个辅助电阻、第一光电二极管、第一npn型三极管、第一电容辅助下分别产生所述驱动信号；所述驱动信号通过所述单片机内部12位da转换器将电压信号转换为数字信号，12位da转换器对信号进行数字化转换；同时利用内部参考的校准电压值和实际读取的内部参考电压值作一个线性关系，将这个斜率对应到测量的通道值，得出被测信号的电压值；所述参考电压模块，电路包括电容c11104和c12106以及电感l1；此外，检测电路系统还包括：所述单片机的读/写控制电路、系统晶振电路以及参考电压电路；所述读/写控制电路，用于控制单片机内部程序的读写；所述系统晶振电路，为系统提供基本的时钟信号，实现各部分保持同步；所述参考电压电路，用于与被检测电压进行比较计算从而得出采样信号的电压信号；所述电源模块，为设备提供3.3v，5v，9v，12v的电压；所述检测平台还包括系统复位电路，由元件r4、c10、sw-pb组成了上电复位和手动复位电路。2.根据权利要求1所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，连接器还包括2路备用隔离输入信号通道。3.根据权利要求1所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，所述检测电路系统中，比较计算方式以如下测量计算公式实现屏幕状态显示：v
channelx
＝3v*v
refint_call
*adc_data/(v
refint_int
*full_scale)v
channelx
：被测通道电压，对应于所述连接器的输入；v
refint_call
：参考电压实测值adc_data：被测通道采样信号数字化数值v
refint_int
：参考电压full_scale：分辨率。4.根据权利要求1～3任一所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，所述检测
电路系统中，所述检测电路系统的单片机选用32位arm cortex-m3处理器stm32f103vet6，其中，pa0～pa5、pb0、pc0～pc5为驱动信号输入引脚；时钟72m；存储器容量：512k flash,64k sram；da:2个12位da转换器；dma：12个dma通道；定时器：4个通用定时器，2个基本定时器，2个高级定时器；1个系统定时器，2个看门狗定时器；通信接口:13个，分别为2个i2c接口，5个串口，3个spi接口，1个can2.0，1个usb fs,1个sdio。5.根据权利要求4所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，承载电路板的测试平台进行了接地处理。6.根据权利要求5所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，承载电路板的测试平台选用静电材料，并配置防静电桌布。7.根据权利要求6所述驱动器驱动电路板的检测平台，其特征在于，所述平台配置220v交流电插孔。
技术总结本发明公开了一种驱动器驱动电路板的检测平台，包括信号发生器、连接器、检测电路系统、显示单元，以及电源模块。信号发生器，触发所述被测驱动器电路板产生待检测的输入信号；经连接器变换，生成驱动信号；所述驱动信号通过DA转换器将电压信号转换为数字信号；同时利用内部参考的校准电压值和实际读取的内部参考电压值作一个线性关系，将这个斜率对应到测量的通道值，得出被测信号的电压值；最终以图形方式显示。本发明专用测试系统，改变了传统需要实物实操的检测方式，提高效率，减少其他元器件发生故障的可能，降低检修成本。降低检修成本。降低检修成本。
技术研发人员：祁崇波 杜少隆 管战鹰 武继东 曹峻铭 翟晶 邹国亮 石玉峰 丛悦磊 王彦 王琦
受保护的技术使用者：大连集装箱码头有限公司
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
