一种针式打印机控制板动态检测装置的制作方法

本实用新型涉及打印机检测设备技术领域，特别是一种针式打印机控制板动态检测装置。

背景技术：

针式打印控制器电路是综合了高速数字电路技术、功率模拟电路技术、精密动圈打印头驱动控制技术、步进电机运动驱动控制技术、光电和温度传感器控制技术、有线与无线通信接口技术等多领域于一体，要实现准确、全面和快速的检测，检测难度大。目前市面上常规采用的一般都是静态检测技术，只能测试控制板静态非通电工作状态下的各元器件的阻容感的特性，这种检测局限性非常大，对于复杂功能电路（如集成电路）无法检测，同时静态检测特性无法覆盖动态的性能，所以会造成一定的漏检和误判。还有市面上有部分采用功能测试的一般都是直接连接到真实打印机上测试，这种测试也同样有很大的缺陷，因没有专用保护措施，如果打印控制器的某些故障可能导致整机的打印头或者驱动电路烧坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种针式打印机控制板动态检测装置，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种针式打印机控制板动态检测装置，提供一被测打印机控制板，包括：一被测板专用供电电源、一动态测试装置供电电源、一测试针床、一模拟负载单元、一信号转换单元、一放电单元、一串口通信转换单元、一板卡类型识别单元、一高速光电隔离单元、一动态测试装置主控制器以及一触摸操作面板；所述被测板专用供电电源分别与所述被测打印机控制板相连；所述动态测试装置供电电源分别与所述测试针床、所述模拟负载单元、所述信号转换单元以及所述高速光电隔离单元相连；所述测试针床分别与所述模拟负载单元、所述放电单元、所述串口通信转换单元以及所述板卡类型识别单元相连；所述模拟负载单元与所述信号转换单元相连；所述信号转换单元、所述放电单元、所述串口通信转换单元、所述板卡类型识别单元分别与所述高速光电隔离单元相连；所述高速光电隔离单元与所述动态测试装置主控制器相连；所述动态测试装置主控制器还与所述触摸操作面板相连；所述被测打印机控制板的触点与所述测试针床的探针对应连接。

在本实用新型一实施例中，所述测试针床包括一底座、一端固定设置于所述底座上表面的竖向支撑臂、固定设置于所述竖向支撑臂侧部且用于设置探针的探针板、一端与所述竖向支撑臂另一端固定连接且与所述竖向支撑臂竖直设置的横向支撑臂、侧部与所述横向支撑臂另一端铰接设置且用于将放置于所述探针板上的被测打印机控制板与探针压紧的压紧摆臂以及设置于所述探针板背部与探针通过电线相连且用于提供外接插脚的连接插座。

在本实用新型一实施例中，所述被测板专用供电电源包括复数个供电通道电路；每个供电通道电路包括一用于提供低纹波稳压输出的稳压电路、一限流保护电路、一提供电源输出的受控开关电路以及一过流检测电路；所述稳压电路分别与所述限流保护电路、所述受控开关电路以及所述过流检测电路相连；所述过流检测电路以及所述受控开关电路经所述高速光电隔离单元与所述动态测试装置主控制器相连。

在本实用新型一实施例中，所述信号转换单元包括复数个信号转换通道电路；每个信号转换通道电路包括一可切换量程的信号分压电路、一数模转化电路以及一比较器；所述信号分压电路以及所述数模转换电路均与所述比较器的输入端相连；所述信号分压电路还与所述模拟负载单元相连；所述数模转换电路还经所述高速光电隔离单元与所述动态测试装置主控制器相连；所述比较器的输出端还经所述高速光电隔离单元与所述动态测试装置主控制器相连。

在本实用新型一实施例中，所述高速光电隔离单元包括复数个高速光电隔离通道电路；每个高速光电隔离通道电路包括一驱动电路以及一高速光耦。

在本实用新型一实施例中，所述串口通信转换单元包括一对光耦。

在本实用新型一实施例中，所述板卡类型识别单元包括若干条检测线路；每条检测线路的一端接地，另一端接VCC电压端；每条检测线路由线路的一端至另一端设置有识别探点、输出端以及检测电阻。

在本实用新型一实施例中，所述放电单元包括一NMOS管。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供了一种针式打印机控制板动态检测装置，结合一针床，可以适应所有类型针式打印机控制板的动态检测，不但可以实现常规的打印机控制板功能检测，还可以准确模拟打印机各个机电一体化零部件的工作特性，更接近用户实际使用的性能检测，保证了产品品质，同时一键快速测试提升了生产测试的效率。

附图说明

图1是本实用新型中针式打印机控制板动态检测装置的原理图。

图2是本实用新型中测试针床结构图。

图3是本实用新型中被测板专用供电电源一个通道的电路图。

图4是本实用新型中模拟负载的一个通道的电路图。

图5是本实用新型中信号转换单元的一个通道的电路图。

图6是本实用新型中主控制器单元电路图。

图7是本实用新型中高速光电隔离单元的一个通道的电路图。

图8是本实用新型中串口通讯转换单元电路图。

图9是本实用新型中板卡识别单元电路图。

图10是本实用新型中放电单元电路图。

图11是本实用新型中检测程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及现有软件，对本实用新型的技术方案进行具体说明。在该说明过程中所涉及的现有软件均不是本实用新型所保护的客体，本实用新型仅保护该装置的结构以及连接关系。

本实用新型提供一种针式打印机控制板动态检测装置，提供一被测打印机控制板，如图1所示，包括：一被测板专用供电电源U1、一动态测试装置供电电源U2、一测试针床U4、一模拟负载单元U5、一信号转换单元U6、一放电单元U7、一串口通信转换单元U8、一板卡类型识别单元U9、一高速光电隔离单元U10、一动态测试装置主控制器U11以及一触摸操作面板U3。

进一步的，测试针床U4的探针直接与被测板的触点连接，然后连接到动态测试仪的各模块上。面板模块U3直接与动态测试装置主控制器模块U11连接，提供交互界面。动态测试装置供电电源单元U2为动态测试仪内部各模块提供多路不同的供电。动态测试装置主控制器U11与信号或者通信模块的连接均通过高速光电隔离单元U10实现光电隔离。放电单元U7通过高速光电隔离单元U10与动态测试装置主控制器U11连接实现放电控制。测试针床U4连接到被测板实现储能放电。串口通信转换单元U8和板卡识别单元U9也是一端通过高速光电隔离单元U10与动态测试装置主控制器U11连接，另一端连接到测试针床U4。模拟负载单元U5与测试针床U4连接，然后经过信号转换单元U6转换检测后连接到高速光电隔离模块U10，最后连接到动态测试装置主控制器模块U11实现检测和控制。

进一步的，被控控制板的检测连接是通过对应的测试针床U4实现与测试装置的连接，不同类型的被测控制板对应不同的针床，针床的探针具有可变行程的特点，适应板上不同的引脚长度；对应不同的测试点，采用不同的针尖类型实现可靠的探接。针床的探针内部通过连线连接到背面的插座上，不同针床的背面插座均为相同的规格和规范的分类，便于不同针床和同一个测试主控装置连接兼容。

如图2所示，测试针床包括一底座1、一端固定设置于底座上表面的竖向支撑臂2、固定设置于竖向支撑臂侧部且用于设置探针3的探针板4、一端与竖向支撑臂另一端固定连接且与竖向支撑臂竖直设置的横向支撑臂5、侧部与横向支撑臂另一端铰接设置且用于将放置于探针板上的被测打印机控制板与探针压紧的压紧摆臂6以及设置于探针板背部与探针通过电线相连且用于提供外接插脚的连接插座7。横向支撑臂位于探针板正上方。压紧摆臂为一杆体或柱体。通过旋转压紧摆臂，将压紧摆臂的一端与被测打印机控制板的上端面相抵接，进而将被测打印机控制板下压，与探针板上的探针紧密接触。

进一步的，被测板专用供电电源，该模块的电源输出经过针床U4给被测板提供受控的供电。主要提供2种电源，一种电源是给被测板功率电路提供电源，另一种电源是给被测板逻辑电路提供电源，功率电路的电压比逻辑电路的电压更高。被测板专用供电电源具备稳压输出功能，过流保护功能，过载检测功能，同时其电源的各路输出有动态测试仪主控平台控制，在对应功能的测试时打开供电，在测试结束后就会关闭供电，同时供电过程实时检测负载情况，如果被测控制器故障导致出现过载，由过载检测电路检测到过载信号反馈给动态测试装置的主控制模块，主控制模块根据反馈信号快速关闭供电输出保护被测板，避免继续供电造成被测板损坏。

在本实施例中，被测控制器板的供电需要专用的供电电源，供电电源具有如下特点：能提供被测板功率电路驱动电源和被测板逻辑电路供电电源，电源具备完善和快速的的保护特性，同时给被测板各模块的供电可以单独按需控制输出。如下图3是该专用供电模块一个通道的电路原理图，其他通道的原理相同。其中，三极管Q1和Q4，电阻R3，滤波电容C2，电阻R1，稳压二极管DZ1组成线性稳压电路，产生低纹波稳压输出，输出电压由DZ1的稳压值决定。R2，R4，Q3一起实现电流限流保护，当被测板出现短路等异常故障时，输出负载可能变大，这时限流保护电路动作，Q4导通，输出关闭；Q2，R7，R8，D1共同组成输出供电受控开关，可以快速开通或者关闭供给被测板各功能模块供电电源，D1实现电源的反向隔离保护作用；R5，R6，R11，R12，DZ2，IC1组成过流检测电路，当发生过流时，由于限流电路动作，关闭Q1使输出电压下降，IC1比较检测到该输出电压下降来进一步判断出现过流，然后动态测试装置主控制器模块U11收到该过流信号后快速关闭给被测板的供电，起到快速保护。

进一步的，动态测试装置供电单元U2，提供多路电源动态测试仪内部各模块供电，因为各模块的功能不同，需要多路的正负电压的供电电源，同时为了保证动态测试仪主控制模块在任何时候都能可靠运行，给动态测试仪主控制模块的供电与其他通道的供电完全的电气隔离。在本实施例中，该动态测试装置供电单元可采用与专用供电电源相同的电路结构。

进一步的，模拟负载单元U5和信号转换单元U6，一起使用实现了对打印机的打印头、步进电机、光电和机械触点传感器、板上电源负载、通讯接口的负载模拟和转换检测。如图4所示，模拟负载主要由不同的功率电感、电阻组合模拟实际负载特性，被测板在接收到动态测试仪的指令后，输出对应模拟负载的驱动，然后由信号转换单元采集被测控制板上各端口波形、根据动态测试装置设定的转换条件，把检测波形转换为对应的检测数字信号反馈给动态测试仪主控制器模块，然后由主控模块根据信号电平以及时序关系来判断对应模块的检测结果是否正确。

在本实施例中，对打印头驱动控制、步进电机驱动控制、光电和温度传感器控制、通信接口等检测，由模拟负载单元U5结合信号转换单元U6实现模拟检测。如图5所示，是信号转换单元一个通道的原理图，图中电阻R1，R2，R3和切换元器件K1组成了可切换量程的信号分压电路。恒压输出信号输入到比较器IC1的正输入端，比较器IC1的负输入端信号来自于数模转换电路的输出，动态测试装置主控制器U11通过数模转换电路（DA转换）产生需要的检测比较电压，比较器的正负输入端的电压比较后输出结果信号，结果信号最后反馈给动态测试装置主控制器U11。动态测试装置主控制器U11根据信号数据以及对应的时序情况对测量结果进行判断。对于量程的切换时通过K1实现，当K1导通时R3倍短路，信号分压由电阻R1和R2决定，用于测量小电压范围的信号；当K1开路时，信号分压由电阻R1、R2和R3决定，用于测量大电压范围的信号。

在本实施例中，对于不同的检测项目和检测条件，需要设定不同的DA转换比较电压，不同的电压比较通过顺序分时检测实现。图5的信号转换只是一个通道的原理图，实际对功能模块的测试需要多个通道同时检测，这个多通道检测是并行方式的。

进一步的，动态测试装置主控制器U11，如图6所示，主控制器模块是动态测试仪的控制中心，与被测控制器板的通信，检测动作步骤，检测采集信号的判断和时序比较等所有测试过程均由主控平台处理控制。检测的人机交互操作由面板模块U3与动态测试装置主控制器U11进行交互，面板模块的按键实现测试的预设值和启动停止动作，测试结果通过面板的图形液晶显示。

进一步的，为了确保检测装置的可靠性，同时因为测试的模块和信号通道数量非常多，为避免测试通道之间的相互影响，动态测试装置主控制器单元U11除了触摸操作面板直接相连外，与其他模块的所有连接均通过高速光电隔离单元U10实现连接。高速光电隔离单元U10具有正向和反向的隔离传输功能，实现常规数字端口，高速数字端口以及通信端口的隔离传输功能。

在本实施例中，动态测试装置主控制器U11与信号转换模块U6，放电模块U7，串口通信转换模块U8，板卡类型识别模块U9的连接均是通过高速光电隔离单元U10，高速光电隔离是由高速光电耦合器和外围电路组成。如图7所示，是单通道的高速光电隔离电路，电路主要有高速光耦OP1和三极管Q1以及电阻R1，R2，R3组成，输入信号通过R2驱动Q1，由Q1通过R1驱动光耦OP1的发射端，光耦内部发射端发光被接收端接收，接收端输出对应的信号，信号的传输是通过光耦内部红外光纤传输，实现了电气上的隔离。图7中所示是单通道单向的光电隔离电路，两个反向组合就可以实现双向的隔离传输功能，多个组合可实现多通道信号隔离传输。

进一步的，串口通信转换单元U8，如图8所示，在整个动态检测过程中，需要被测控制器板与主控制板之间实现指令的通信，这个通信用串口实现。该串口通信转换单元U8实现通信对接和转换保护，转换保护可以避免被测控制器异常故障造成测试通信模块的损坏。

进一步的，板卡类型识别单元U9，如图9所示，由针床上的采用二进制编码方式的探针实现与被测板类型的对应关系。不同的被测板对应不同的探针二进制编码，该编码通过光电隔离模块把检测编码值传送到动态测试装置主控制器模块U11，动态测试装置主控制器模块U11根据编码值判断被测控制器类型，并开始对应的控制测检测过程。

进一步的，放电单元U7，如图10所示，在整个动态检测完成时，由于被测控制器上的容性储能单元会存储有一定的电能，这些存储的电能如果不释放掉，在检测结束后被测控制器板的转运过程如果与导电物体接触将可能引起短路损坏。所以该检测装置设计有被测控制器板的放电单元U7，在动态检测过程中，该放电单元由动态测试装置主控制器U11控制为关闭状态，在动态检测结束时，由动态测试装置主控制器U11启动快速放电，放电结束后才完成整个检测过程。

进一步的，工作流程如图11所示，动态测试装置接收到用户测试按钮启动操作时，首先开始内部初始化，检查动态测试装置的内部各模块状态是否正常；然后开始识别被测控制板类型，如果被测控制板内部与预设定的类型不符合的，跳转到错误处理流程，并在面板图形界面上输出提示信息；如果被测控制板类型识别正确，那么动态测试装置主控制器U11开始与被测板之间进行串口通讯，并且发指令给被测打印机控制板要求打印机控制板执行自检，打印机控制板接收指令后，开始自检测试，把所有可以通过自检检测的项目均测试一遍，然后把自检检测结果通过串口返回给动态测试装置主控制器U11，如果自检结果错误，那么进入错误处理及面板图形显示；如果自检检测正确，那么进入各功能模块的动态模拟和检测，各功能模块按设定顺序模拟检测，如果哪个模块检测错误就进入错误处理流程和面板图形提示；如果检测全部正确就进入下一个流程，进行放电，放电结束后进入结果显示，结束测试。

在整个测试过程中，用户只需要按下启动键即可，过程无需人工干预，测试结果全部通过图形液晶显示，整个测试简单、快速、高效。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。