一种燃气热水器控制板智能检测仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种燃气热水器控制板智能检测仪，其解决了现有人工手动检测燃气式热水器的控制电路板时效率低、检测成本高的技术问题，其包括PC机、ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片设有FPGA芯片接口模块、模拟开关模块、串口通信模块和液晶信号采集模块，FPGA芯片设有ARM芯片接口模块、占空比检测模块、打火频率检测模块、模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块，占空比检测模块、打火频率检测模块、模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块分别与ARM芯片接口模块连接，ARM芯片接口模块和FPGA芯片接口模块连接，PC机与串口通信模块连接，其可广泛应用于燃气式热水器控制板的在线检测。
【专利说明】一种燃气热水器控制板智能检测仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置，具体说是一种燃气热水器控制板智能检测仪。
【背景技术】
[0002]燃气式热水器已广泛应用于日常生活中，而且使用量越来越多，由于燃气式热水器相对于其它热水器安全性要求更高，因此准确的测试出热水器控制电路板的工作状态十分重要。由于该控制电路板相比其它电加热式热水器的电路板复杂度更高，需检测的关键点更多。然而目前的检测手段还主要依靠人工手动对控制板的测试点进行逐个测量，检测的工作量很大，工作效率十分低下，检测成本很高。
【发明内容】
[0003]本发明就是为了解决现有人工手动检测燃气式热水器的控制电路板时效率低、检测成本高的技术问题，提供一种检测效率高、检测成本低的燃气热水器控制板智能检测仪。
[0004]本发明的技术方案是，提供一种燃气热水器控制板智能检测仪，包括PC机、ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片设有FPGA芯片接口模块、模拟开关模块、串口通信模块和液晶信号采集模块，FPGA芯片设有ARM芯片接口模块、占空比检测模块、打火频率检测模块、模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块，占空比检测模块、打火频率检测模块、模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块分别与ARM芯片接口模块连接，ARM芯片接口模块和FPGA芯片接口模块连接，PC机与串口通信模块连接。
[0005]优选地，占空比检测模块的数量是12个，打火频率检测模块的数量是4个，模拟风压传感器模块的数量是4个，模拟水流传感器模块的数量是4个，模拟开关模块为12路模拟开关模块。
[0006]优选地，12路模拟开关模块由M74HC4316M1R芯片组成。
[0007]优选地，串口通信模块为UART接口，FPGA芯片输出的信号电平为3.3V电平，3.3V电平经过转换芯片SN74HCT244DW转化成5.0V电平后输出。
[0008]本发明的有益效果是，实现对燃气式热水器控制板的智能在线检测，并且可同时检测两块燃气式热水器控制板，检测速度为瞬时，大幅度提高了检测效率，节省了人力，降低了作业成本。
[0009]本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的【具体实施方式】的描述中，得以清楚地记载。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的原理框图；
[0011]图2是12模拟开关模块的电路原理图；
[0012]图3是占空比检测信号输入电路图；
[0013]图4是占空比检测模块的电路原理图；
[0014]图5是图4所示电路的原理图；
[0015]图6是模拟风压和水流部分的电路原理图；
[0016]图7是模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块的原理图；
[0017]图8是工作电源电压电路图。
[0018]图中符号说明:
[0019]1.PC机；2.ARM芯片；3.FPGA芯片；4.ARM芯片接口模块；5.FPGA芯片接口模块；6.12路模拟开关模块；7.串口通信模块；8.第I液晶信号采集模块；9.第2液晶信号采集模块；U1.LM2576S-5.0 芯片；U3.REGl 117-3.3 芯片；U4.REGl 117-2.5 芯片；U7.LM3674MF-1.2 芯片；U10.PESD5V014UG 芯片；Ull.PESD5V014UG 芯片；U12.M74HC4316M1R 芯片;U15.M74HC4316M1R 芯片;U18.M74HC4316M1R 芯片；U21.M74HC4316M1R芯片；RP8.第8排阻；RP9.第9排阻；RP10.第10排阻；RP11.第11排阻。
【具体实施方式】
[0020]以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明，以两块待测燃气式热水器控制板为例。
[0021]如图1所示，本发明包括PC机1、ARM芯片2和FPGA芯片3，ARM芯片2设有FPGA芯片接口模块5、12路模拟开关模块6、串口通信模块7、第I液晶信号采集模块8和第2液晶信号采集模块9。
[0022]FPGA芯片3设有ARM芯片接口模块4、12个占空比检测模块、4个打火频率检测模块、4个模拟风压传感器模块和4个模拟水流传感器模块，其中，12个占空比检测模块分别是第I占空比检测模块、第2占空比检测模块、第3占空比检测模块、第4占空比检测模块、第5占空比检测模块、第6占空比检测模块、第7占空比检测模块、第8占空比检测模块、第9占空比检测模块、第10占空比检测模块、第11占空比检测模块、第12占空比检测模块，4个打火频率检测模块分别是第I打火频率检测模块、第2打火频率检测模块、第3打火频率检测模块、第4打火频率检测模块，4个模拟风压传感器模块分别是第I模拟风压传感器模块、第2模拟风压传感器模块、第3模拟风压传感器模块、第4模拟风压传感器模块，4个模拟水流传感器模块分别是第I模拟水流传感器模块、第2模拟水流传感器模块、第3模拟水流传感器模块、第4模拟水流传感器模块。
[0023]12个占空比检测模块、4个打火频率检测模块、4个模拟风压传感器模块和4个模拟水流传感器模块分别和ARM芯片接口模块4连接，ARM芯片接口模块4和FPGA芯片接口模块5连接，PC机I与串口通信模块7连接。
[0024]PC机I发出控制指令给ARM芯片2，ARM芯片2通过12路模拟开关模块6驱动FPGA芯片3的12个占空比检测模块输出12路开关信号给两块被测燃气式热水器控制板，用以模拟用户对燃气式热水器控制板的按键操作(这些按键操作对应的功能是对燃气式热水器的开机操作、关机操作、设定水温操作等)。12个占空比检测模块检测到两块被测燃气式热水器控制板反馈的6路PWM信号(频率约60kHz)、6路PWM信号(频率约100Hz)的占空比，并将该信号通过串口通信模块7上传PC机I。
[0025]PC机I发出控制指令给ARM芯片2，ARM芯片2驱动FPGA芯片3的4个打火频率检测模块输出高压信号，4个打火频率检测模块检测到两块被测燃气式热水器控制板输出的4路打火高压信号的频率(约20Hz)，并将该信号通过串口通信模块7上传PC机I。
[0026]PC机I发出控制指令给ARM芯片2，ARM芯片2驱动FPGA芯片3的4个模拟风压传感器模块输出4路脉冲信号(频率为50Hz左右)给两块被测燃气式热水器控制板，用以模拟风压传感器信号。
[0027]PC机I发出控制指令给ARM芯片2，ARM芯片2驱动FPGA芯片3的4个模拟水流传感器模块输出4路脉冲信号(频率为50Hz左右)给两块被测燃气式热水器控制板，用以模拟水流传感器信号。
[0028]第I液晶信号采集模块8、第2液晶信号采集模块9用于采集两块被测燃气式热水器控制板的液晶显示信号，并上传PC机I。
[0029]串口通信模块7可以是UART接口。
[0030]PC机I设有显示屏及控制按键，用于与人进行交互、按设置的参数将指令下传到ARM芯片2、读取ARM芯片2上传的各种检测数据、对ARM芯片2上传的数据进行分析判断两块燃气式热水器控制板是否正常、如果两块燃气式热水器控制板异常则进行报警、根据ARM芯片2上传的数据模拟出两块燃气式热水器控制板上的液晶的显示效果。
[0031]通过ARM芯片2捕获控制板的液晶信号线的数据，然后发送给PC机I进行数据解析，可知液晶的准确显示效果。通过设于在PC机I内的软件的界面上构造一个液晶显示图，每当捕获到新的液晶数据后，更新软件界面上的液晶显示图，以再现液晶最新的显示效果，测试人员通过对比软件界面的液晶显示图和真实的液晶显示效果是否一致，进而可判定液晶工作是否正常。
[0032]如图2所示，12路模拟开关模块6可以使用M74HC4316M1R芯片实现，M74HC4316M1R 芯片 U12、M74HC4316M1R 芯片 U15、M74HC4316M1R 芯片 U18、M74HC4316M1R 芯片U21的第5引脚、第6引脚、第14引脚和第15引脚分别与ARM芯片2的输出引脚连接。当M74HC4316M1R芯片U12的第15引脚被ARM芯片2高电平驱动时，则M74HC4316M1R芯片U12的第I引脚和第2引脚间导通，等效成按键被用户按下接通；否则，M74HC4316M1R芯片U12的第I引脚和第2引脚间为高阻，等效成按键被用户释放断开。其他M74HC4316M1R芯片工作过程相同，不再赘述。
[0033]如图3所示的占空比检测信号输入电路，占空比检测信号为5V，被第8排阻RP8、第9排阻RP9、第10排阻RP10、第11排阻RPll构成的分压电路分压，分压后的电压值为5 X 1k+ (10k+5.1k)，等于3.31V为FPGA芯片3的安全输入电压，分压后的信号再与FPGA芯片3输入引脚连接。PESD5V014UG芯片U10、PESD5V014UG芯片Ull具有浪涌抑制功能，可防止工业场合的在强电磁的干扰。
[0034]如图4和图5所示，占空比检测模块对10Hz左右的PWM信号进行检测，此模块可同时检测出PWM信号的频率和占空比。其中:n_reSet信号为模块复位信号，用于将模块复位；pwm_in信号为需检测的PWM信号；clk_20k为本模块的工作时钟；valide信号指示本模块是否完成检测；pwm[7..0]为8位数据，用于输出占空比检测结果；CyCle_50US[7..0]为8位数据，用于输出频率检测结果。图5为占空比和频率检测原理图，一旦PWM信号的上升沿有效，立即通过20k的工作时钟对PWM信号进行采样，直到下一个上升沿有效立即停止采样，假设采样的数据中，高电平为m个，低电平为η个，则占空比=m+n，频率=20k+ (m+n)。
[0035]如图6所示，由于FPGA芯片3输出的信号电平为3.3V电平，经过电平转换芯片SN74HCT244DW转化成5.0V电平后输出。
[0036]如图7所示的FPGA芯片3内部的模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块的结构图，其中n_reSet为本模块的复位信号；clk_50k为本模块的工作时钟信号；frequence [7..0]为8为数据，为本模块的输出频率控制信号；pulse_out为本模块的脉冲输出信号。工作原理是通过将clk_50k信号对应的50kHz的工作时钟进行分频实现的。例如要输出50Hz的脉冲信号，则frequence[7..0]数据对应的十进制数为50，则分频数=50k-50 = 1000，即分频数为1000。本模块通过将模块内部的分频器的分频系数设置为1000即可实现50Hz的脉冲输出。
[0037]如图8所示，所需工作电压电路由LM2576S-5.0芯片U1、REGl117-3.3芯片U3、REGl117-2.5芯片U4和LM3674MF-1.2芯片U7构成，外部输入电源与LM2576S-5.0芯片Ul连接，经LM2576S-5.0芯片Ul转换成5V电压，LM2576S-5.0芯片Ul输出分别连接、REGl117-3.3 芯片 U3、REGl117-2.5 芯片 U4 和 LM3674MF-1.2 芯片 U7，其中 REGl117-3.3芯片U3输出3.3V电压，REGl117-2.5芯片U4输出2.5V电压，LM3674MF-1.2芯片U7输出1.2V电压。
[0038]以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种燃气热水器控制板智能检测仪，其特征是，包括PC机、ARM芯片和FPGA芯片，所述ARM芯片设有FPGA芯片接口模块、模拟开关模块、串口通信模块和液晶信号采集模块，所述FPGA芯片设有ARM芯片接口模块、占空比检测模块、打火频率检测模块、模拟风压传感器模块和模拟水流传感器模块，所述占空比检测模块、所述打火频率检测模块、所述模拟风压传感器模块和所述模拟水流传感器模块分别与所述ARM芯片接口模块连接，所述ARM芯片接口模块和所述FPGA芯片接口模块连接，所述PC机与所述串口通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器控制板智能检测仪，其特征在于，所述占空比检测模块的数量是12个，所述打火频率检测模块的数量是4个，所述模拟风压传感器模块的数量是4个，所述模拟水流传感器模块的数量是4个，所述模拟开关模块为12路模拟开关模块。
3.根据权利要求2所述的燃气热水器控制板智能检测仪，其特征在于，所述12路模拟开关模块由M74HC4316M1R芯片组成。
4.根据权利要求3所述的燃气热水器控制板智能检测仪，其特征在于，所述串口通信模块为UART接口，所述FPGA芯片输出的信号电平为3.3V电平，所述3.3V电平经过转换芯片SN74HCT244DW转化成5.0V电平后输出。
【文档编号】G05B23/02GK104238550SQ201410542428
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】史振国, 田玮, 王建强, 张永臣, 于娟, 何春芝, 乔秋晓, 李德和, 姜昌海 申请人:威海北洋光电信息技术股份公司