一种宽带载波单相模块测试装置的制造方法
【专利摘要】一种宽带载波单相模块测试装置，包括与上位机连接的主机单元、衰减器及从机单元，所述主机单元通过衰减器与所述从机单元相连；所述主机单元包括设置于电路基板上的路由模块、单/双端转换电路、USB转UART电路以及电源模块，所述路由模块分别与所述USB转UART电路及单/双端转换电路相连，所述USB转UART电路接收来自上位机的信号，所述单/双端转换电路与衰减器相连；所述从机单元包括设置于电路基板上的单/双端转换电路、单片机以及电源模块，待测单相模块分别与所述单/双端转换电路及单片机相连，所述单/双端转换电路与衰减器相连。本实用新型可以批量对宽带载波单相模块进行测试，提高了生产效率。
【专利说明】
一种宽带载波单相模块测试装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电力线宽带载波通信技术领域，尤其涉及一种可以批量测试宽带载波模块的测试装置。
【背景技术】
[0002]电力线载波通信是一种高频载波信号通过高压或低压电力线传输信息的通信方式。与其他通信传输方式相比较，如总线485、无线、光纤等，电力线载波具有不需要重复布线、容易扩展、普及方便等特点，使得电力线载波通信控制逐步进入了智能家居控制或物联网领域。近年来，随着高通创锐讯和华为海思相继推出应用于能源管理和家庭自动化的电力线宽带载波芯片，宽带电力线载波技术以更稳定、更高速的优势逐渐取代窄带电力线载波技术，宽带载波通信模块也越来越多地应用在无线抄表、安防报警、家居及工业自动化等领域。
[0003]大规模的应用导致生产效率成为宽带载波模块推广的瓶颈。为保证生产质量，降低次品出货率，载波模块出厂前需要对产品进行性能测试。目前无论是生产测试还是研发测试，都是采用屏蔽箱进行测试，屏蔽箱价格昂贵，且只能一对一测试，并且需要反复开关门及连接电气线路，极大影响效率，人力、物力成本都很高。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种低成本的，可以批量对宽带载波单相模块进行测试的测试装置，以提高生产效率。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案:
[0006]—种宽带载波单相模块测试装置，包括:与上位机连接的主机单元、衰减器及从机单元，所述主机单元通过衰减器与所述从机单元相连;所述主机单元包括设置于电路基板上的路由模块、单/双端转换电路、USB转UART电路以及电源模块，所述路由模块分别与所述USB转UART电路及单/双端转换电路相连，所述USB转UART电路接收来自上位机的信号，所述单/双端转换电路与衰减器相连;所述从机单元包括设置于电路基板上的单/双端转换电路、单片机以及电源模块，待测单相模块分别与所述单/双端转换电路及单片机相连，所述单/双端转换电路与衰减器相连。
[0007]进一步的，所述主机单元包括至少一个路由模块，每一路由模块分别与一USB转UART电路及一单/双端转换电路相连，每一单/双端转换电路与一衰减器相连，所述从机单元连接的待测单相模块的数量与路由模块数量对应，每一待测单相模块分别与一单/双端转换电路和一单片机相连。
[0008]进一步的，所述USB转UART电路采用型号为CP2102的集成芯片。
[0009]进一步的，所述芯片的4脚和5脚上分别连接有用于滤除高频干扰的滤波电阻。
[0010]进一步的，所述芯片的3脚和4脚之间以及5脚和6脚之间分别设置有防静电管。
[0011]进一步的，所述单/双端转换电路采用型号为ADT2-1T的RF耦合器。
[0012]进一步的，所述电源模块为220VAC转12VDC的AC-DC电源。
[0013]进一步的，所述电路基板位多层电路板，电路板的每一层只布一个通道的走线。
[0014]进一步的，所述主机单元设置于金属外壳内。
[0015]进一步的，还包括转接工装，所述转接工装包括与待测单相模块相连的接口电路，所述接口电路中用于供电及传输串口信号的管脚通过飞线与从机单元电路基板上的电源模块及单片机相连，接口电路中用于传输电力线信号的管脚通过高频屏蔽线与从机单元电路基板上的单/双端转换电路相连，高频屏蔽线外皮分别接从机单元电路基板的地和待测单相模块的地。
[0016]由以上技术方案可知，本实用新型测试装置可以对宽带载波单相模块进行批量测试，极大地提高了生产效率，而且防串扰性强，可以准确测试出不合格产品，保证了产品的良率。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本实用新型实施例的结构框图；
[0019]图2为本实用新型实施例2x6脚的双排插座的电路示意图；
[0020]图3为本实用新型实施例2x4脚的双排插座的电路示意图；
[0021 ]图4为本实用新型实施例USB转UART电路的电路示意图；
[0022]图5为本实用新型实施例单端转双端电路的电路示意图；
[0023]图6为本实用新型实施例单片机的电路示意图。
[0024]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，本实施例的宽带载波单相模块测试装置包括主机单元1、衰减器2和从机单元3，主机单元I通过衰减器2与从机单元3相连，主机单元I通过数据线与上位机4相连。
[0026]主机单元I包括设置于电路基板上的路由模块5、单/双端转换电路6、USB转UART电路7以及为前述模块及电路供电的电源模块(未图示)。其中，USB转UART电路7、路由模块5及单/双端转换电路6依次相连，USB转UART电路7接收来自上位机4的信号，信号再通过路由模块5及单/双端转换电路6传递给衰减器2。本实施例中在主机单元的电路基板上设置了 4个路由模块5，每一路由模块5均分别与一 USB转UART电路7及一单/双端转换电路6相连，每一单/双端转换电路6与一衰减器2相连。电源模块为220VAC转12VDC的AC-DC电源，可提供1W电能，纹波小于200mV。
[0027]路由模块5通过路由模块接口电路设置于主机单元的电路基板上，本实施例的路由模块接口电路为两组排母，如图2所示，路由模块5通过2x6脚的XS4插座与主机单元的电路基板上的电源模块及USB转UART电路7相连，电源模块通过XS4插座接口为路由模块5供电。如图3所示，路由模块5通过2x4脚的XS2插座与主机单元的电路基板上的单/双端转换电路6相连，XS2插座及XS4插座上各管脚根据《Q-GDW 1355-2013单相智能电能表型式规范》中关于路由模块管脚定义要求来定义。XS2插座用于传输电力线信号，XS4插座用于进行UART信号交流和PLC信号交流，XS4插座包括用于供电的电源接口以及用于电路基板上的USB转UART电路与路由模块间通信的串口接口。本实用新型的路由模块和待测的宽带载波单相模块的硬件电路完全一样，路由模块内烧录路由程序，可根据待测单相模块的版本号更改路由模块的版本号。
[0028]如图4所示，本实施例的USB转UART电路7采用型号为CP2102的集成芯片，除了在芯片的4脚和5脚上分别连接用于滤除高频干扰的滤波电阻Rlll和R112，以及在芯片的3脚和4脚之间以及芯片的5脚和6脚之间设置防止芯片被击穿的防静电管V45和V46外，芯片外围电路使用的元器件均为CP2102官方datasheet的必需元件。本实施例中电路基板上设置了 4个路由模块，因此采用具有四个通道的USB转UART电路。为了避免出现COM 口冲突的现象，实现每个通道的独立性，在首次使用时，上位机分别为每个CP2102芯片重新分配流水号，并固化在芯片内部，从而即使4个CP2102同时连接在一台电脑上时，COM 口流水号也不会发生冲突。
[0029]如图5所示，本实施例的单/双端转换电路采用型号为ADT2-1T的RF耦合器，单/双端转换电路的两个接口 J68和J69分别与XS2插座的L_PLC1&N_PLC1端相连，路由模块5的差分信号通过XS2插座后，直接流向单/双端转换电路，再通过SMA接口连接衰减器，再传送至从机单元。
[0030]本实用新型的路由模块(或待测单相模块)通过高频差分信号进行信号的传输，采用差分信号，即L、N两根线都传输信号，在远距离传输时有助于提高抗干扰能力，传输信号更稳定。但在实际生产测试中，由于场地、效率限制，通过衰减器模拟现场长距离衰减现象。本实用新型在主机单元I和从机单元2间增加衰减器，即在短距离通道加上衰减器可以模拟长距离环境，以此检测性能指标是否达到标准，从而评判产品性能的优劣。
[0031]由于高频信号空间辐射强，短距离传输时可以通过空间辐射交互信息，如果没有任何空间阻碍措施条件下使用衰减器没有意义，本实用新型将差分信号通过单/双端转换电路转化成单端信号，将双端差分信号转化为单端信号后再传输出去，将所有信号都约束在屏蔽线里且信号只能从衰减器通过，可以较好地模拟现场长距离情况，准确的筛选出劣质产品，而且结构简单，成本低，也不需要考虑衰减器的对称问题。
[0032]从机单元2包括设置于电路基板上的单/双端转换电路6、单片机9以及为前述模块及电路供电的电源模块。待测单相模块8与从机单元2相连，从机单元2中的电源模块及单/双端转换电路与主机单元的相同，不再赘述。从机单元2中的单/双端转换电路6、待测单相模块8、单片机9依次连接，单/双端转换电路6与衰减器2相连。从机单元2的电路基板上同样设置有4个待测单相模块，每一待测单相模块8分别与一单/双端转换电路6和一单片机7相连，待测单相模块8可和路由模块一样通过XS4和XS2插座直接插在从机单元的电路基板上，XS4和XS2插座各管脚的连接关系与主机单兀中的一样。
[0033]或者，为了进一步提高效率和避免信号干扰，在从机单元的电路基板上不设置待测单相模块的接口电路，而是通过转接工装来连接待测单相模块和从机单元的单/双端转换电路及单片机。转接工装包括XS4插座及XS2插座，XS4插座及XS2插座为与待测单相模块相连的接口电路，XS4插座及XS2插座与主机单元的XS4插座及XS2插座相同，待测单相模块可直接插在转接工装的XS4插座和XS2插座上。XS4插座的管脚通过飞线与从机单元电路基板上的电源模块及单片机相连，XS2插座的管脚通过高频屏蔽线与从机单元电路基板上的单/双端转换电路相连(连接在图5的J68J69)，高频屏蔽线外皮分别接从机单元电路基板的地和待测单相模块的地，从而有效阻隔从机单元的电路基板到待测单相模块的空间辐射。
[0034]图6所示为本实施例单片机的电路图，本实施例的单片机的型号为R5F21284，单片机中烧录有电表程序，可以完成电表通信的所有功能，待测单相模块通过UART信号和单片机通信。
[0035]下面对本实用新型测试装置的测试流程进行说明:
[0036]上位机4下发命令，将信号发送给主机单元I，主机单元I的USB转UART电路7将白名单信号转换为UART信号发送给每个路由模块5，路由模块5各自分别将信号发送给单/双端转换电路6，单/双端转换电路6将差分信号转换为单端信号后，经过衰减器2发送给从机单元3，从机单元3的单/双端转换电路6将单端信号转换为差分信号发送给待测单相模块8，待测单相模块8判断命令格式是645报文后，通过串口下发给从机单元的单片机9(虚拟表)，最后信号原路返回至上位机，如果上位机接收到信号则显示PASS;如果其中任一环节出问题，电脑都会报错NG。
[0037]本实用新型的路由模块和待测单相模块组网是通过白名单进行的，如果不是路由模块中保存的白名单，路由模块会将待测单相模块踢出，即在从机单元的单片机中存储4个待测单相模块的地址，四个地址互不相同，上位机给路由模块下发白名单，每个路由模块根据自己的白名单查找待测单相模块，踢出非白名单以内的待测单相模块，这样，即使不合格产品通过合格产品中继，也不会与主机单元的路由模块组网，从而解决了不同通道的串扰问题。
[0038]本实用新型的测试系统用于从批量产品中找出不合格产品，不合格产品包括不能通信的产品，以及可以通信但性能不满足要求的产品。对于不能通信的产品，由于通信功能缺失，无法实现连接组网，因此很容易测试出来，但对于通行功能完好而性能不合格的产品，由于待测单相模块具有中继功能，虽然性能不合格产品不能连接到对应的路由模块，但可通过其它合格的待测产品中继到主机单元上，从而导致无法识别出性能不合格的待测单相模块;或者两个性能合格产品因争用同一通道而引起上位机误报。为了解决串扰问题，通道之间的隔离性能是本实用新型测试装置的关键，本实用新型的测试装置从以下几个方面保证隔离效果:
[0039]1、在主机单元和从机单元之间设置单/双端转换电路，以解决主、从机单元间的干扰。由于路由模块、待测单相模块是通过差分传输信号，如果路由模块和待测单相模块直接相连，空间会有很强的辐射，主、从机单元就会通过空间组网，通过单/双端转换电路，把路由模块端的双端信号(差分信号)转化为单端信号，再将信号通过高频屏蔽线的线芯(屏蔽线外端接地)传送，通过衰减器传送给从机单元，可以有效的防止信号的空间辐射。
[0040]2、主机单元和从机单元的电路基板采用多层电路板，电路板的每一层上只布一个通道的走线，以从布线上对信号进行隔离。本实施例的电路基板为四层板，只有四个路由模块(待测单相模块)，因此电路板的每一层只布一个通道的走线，走线的两端用地或VCC包裹，两个通道之间的隔离度可以达到80dB，有效地防止了电路基板上通道之间的干扰，解决了信号串扰的问题。
[0041]3、采用转接工装，通过高频射频线解决从机单元电路基板和待测单相模块之间干扰，对从机单元电路基板和转接工装的用于传输电力线信号的管脚采用高频屏蔽线连接，屏蔽线外皮两端分别接电路基板的地和待测单相模块的地，由此将每个信号都保护起来，本身不易受界干扰，同时也不会对外界产生如何“污染”。
[0042]4、将主机单元设置于金属外壳内，以减少了主机单元对外部的空间辐射，进一步杜绝了主机单元与从机单元之间通过空间耦合组网，增强了测试结果的可靠性。
[0043]以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。
【主权项】
1.一种宽带载波单相模块测试装置，其特征在于，包括:与上位机连接的主机单元、衰减器及从机单元，所述主机单元通过衰减器与所述从机单元相连； 所述主机单元包括设置于电路基板上的路由模块、单/双端转换电路、USB转UART电路以及电源模块，所述路由模块分别与所述USB转UART电路及单/双端转换电路相连，所述USB转UART电路接收来自上位机的信号，所述单/双端转换电路与衰减器相连； 所述从机单元包括设置于电路基板上的单/双端转换电路、单片机以及电源模块，待测单相模块分别与所述单/双端转换电路及单片机相连，所述单/双端转换电路与衰减器相连。2.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述主机单元包括至少一个路由模块，每一路由模块分别与一 USB转UART电路及一单/双端转换电路相连，每一单/双端转换电路与一衰减器相连，所述从机单元连接的待测单相模块的数量与路由模块数量对应，每一待测单相模块分别与一单/双端转换电路和一单片机相连。3.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述USB转UART电路采用型号为CP2102的集成芯片。4.如权利要求3所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述芯片的4脚和5脚上分别连接有用于滤除高频干扰的滤波电阻。5.如权利要求3所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述芯片的3脚和4脚之间以及5脚和6脚之间分别设置有防静电管。6.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述单/双端转换电路采用型号为ADT2-1T的RF耦合器。7.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述电源模块为220VAC 转 12VDC的 AC-DC电源。8.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述电路基板位多层电路板，电路板的每一层只布一个通道的走线。9.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:所述主机单元设置于金属外壳内。10.如权利要求1所述的宽带载波单相模块测试装置，其特征在于:还包括转接工装，所述转接工装包括与待测单相模块相连的接口电路，所述接口电路中用于供电及传输串口信号的管脚通过飞线与从机单元电路基板上的电源模块及单片机相连，接口电路中用于传输电力线信号的管脚通过高频屏蔽线与从机单元电路基板上的单/双端转换电路相连，高频屏蔽线外皮分别接从机单元电路基板的地和待测单相模块的地。
【文档编号】H04B3/46GK205681414SQ201620545873
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201620545873.5, CN 201620545873, CN 205681414 U, CN 205681414U, CN-U-205681414, CN201620545873, CN201620545873.5, CN205681414 U, CN205681414U
【发明人】崔宇昊, 吕俊, 郑广财
【申请人】珠海慧信微电子有限公司