超声水表PCB电路在线检测装置的制作方法

本实用新型属于流量自动检测技术领域，涉及一种超声水表PCB电路在线检测装置。

背景技术：

随着智慧城市建设的进一步完善，智慧水务已经成为水流量计量领域的发展趋势。目前水流量计量行业，应用在智慧水务的水计量仪表主要是机械式水表，大部分产家在机械式水表上安装电子采集装置，实现远传自动抄表、在线监测用户用水量等功能。机械水表在使用的过程中，机械计量元件磨损大，长时间使用导致水表计量精度降低，并且不能测量小流量。

超声水表作为一种新型的智能化仪表，与其他水计量仪表相比，超声水表具有精度高、灵敏度高、重复性好、压损低、量程比大以及双向测量等特点，并且测量管道内无任何运动部件，对被测介质几乎无要求。超声水表作为一种智能水表，本身的优越性将极大的促进智慧水务的建设。超声水表的研发与生产，已经成为水计量行业的发展趋势，如果超声水表代替各家各户的机械式水表，其需求量将是巨大的。

超声水表的生产过程中，能否快速高效的检定超声水表电路板的好坏，也是超声水表生产过程中的一道重要检测工序。目前，大部分产家检测超声水表电路板是否合格的主要方法是：将超声波换能器连线焊接到待测的电路板上，换能器安装在充满水的管道上，待测电路板上电之后观察液晶是否正常显示，液晶显示是否报错，利用万用表测量待测电路板上不同模块的工作电压和电流，从而判断待测电路板是否合格。该检测方法操作复杂、效率低下，无法满足大批量超声水表的生产要求。待测电路板在以上检测的过程中，任何一个不合理的检测操作，都会引起后面连续的生产问题。整台超声水表安装完成之后，直到做实验标定时才能发现问题，影响了整个生产的效率，大大浪费了人力和物力，也增加了制造的成本。

技术实现要素：

本实用新型针对现有超声水表电路板检测技术中操作复杂、效率低下等不足，提供了一种快速简单、高效、稳定的超声水表PCB电路在线检测装置。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

本实用新型包括用于读取待测超声水表PCB主板工作电压和工作电流的测试系统电路模块；提供待测PCB主板与测试系统电路模块电源的开关电源模块；固定待测PCB主板的支撑架与压针；控制压针上下运动的手柄；连接待测PCB板中待测点的探针；所述探针与开关电源、测试系统电路模块、M-BUS模块连接；充满水的超声水表管道，超声水表管道上的换能器通过数据线与待测PCB主板上换能器安装的位置点连接以及上位机。

所述的测试系统电路模块包括430单片机最小系统、AD芯片处理模块电路、485通讯模块电路；具体是：

单片机U10的AVcc端与3.3V电源端、电容CD10的“+”端、电容C10的一端连接；单片机U10的DVcc端与3.3V电源端、电容CD10的“+”端、电容C10的一端连接；电容CD10的另一端与数字地DGND连接；电容C10的另一端与数字地DGND连接。

单片机U10的RST端与电阻R10的一端、电容C11的一端连接；电阻R10的另一端与电源3.3V连接；电容C11的另一端与数字地DGND端连接。

单片机U10的晶振XIN端与晶振的X10的一端、电容C12的一端连接；单片机U10的晶振XOUT端与晶振的X10的另一端、电容C13的一端连接；电容C12的另一端与数字地DGND端连接；电容C13的另一端与数字地DGND端连接。

单片机U10的P2.0端与485通讯芯片U16的/RE端、485通讯芯片U16的DE端连接；单片机U10的TXD0端与485通讯芯片U16的DI端连接；单片机U10的RXD0端与485通讯芯片U16的RO端连接。

单片机U10的P1.1端与AD芯片U11的/CS端连接；单片机U10的P1.2端与AD芯片U11的SCLK端、AD芯片U12的SCLK端连接；单片机U10的P1.3端与AD芯片U12的/CS端连接；单片机U10的P1.4端与U11的DIN端、AD芯片U12的DIN端连接；U10的P1.5端与AD芯片U11的DOUT端、AD芯片U12的DOUT端连接；

所述的单片机U10采用MSP430F437芯片；AD芯片U11、AD芯片U12采用AD7799芯片；485通讯模块芯片U16采用MAX3485芯片。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型简化了现有超声水表电路板的检测流程，解决了原有检测技术复杂、效率低等问题，实现了快速、高效检测，一体化显示待测电路板是否合格等功能，提高了检测效率，降低了生产成本。

附图说明

图1是超声水表PCB电路在线检测装置电路整体框图；

图2是超声水表PCB电路在线测试系统模块具体电路图；

图3是超声水表PCB电路在线检测装置机械示意图。

具体实施方式

为更清晰地表达本实用新型，以下结合附图作进一步说明。

图1是超声水表PCB电路在线检测装置电路整体框图。结合图1简述该超声水表PCB电路在线检测装置的电路设计原理：该装置检测电路采用220V交流电源供电，电源通过开关电源模块（12）转化为5V直流电压，再通过稳压电路转化为3.3V的直流电压给待测超声水表PCB主板（15）与测试系统电路模块（13）供电，M-BUS模块（14）由M-BUS主机供电。测试系统电路模块（13）的核心控制芯片选用单片机MSP430F437，利用AD7799读取待测超声水表PCB主板（15）的工作电压、工作电流，待测主板上的CPU最小系统、流量测量模块、温度测量模块的工作电压以及M-BUS模块（14）的工作电流。将测试电路模块（13）获得的数据通过USB串口通讯传送给上位机（11），利用上位机（11）实时监测待测超声水表PCB主板（15）各关键模块的工作电压与工作电流以及M-BUS模块（14）的工作电流是否正常。此外，待测超声水表PCB主板（15）通过M-BUS主机及M-BUS模块（14）连接到上位机（11），上位机（11）实时采集超声换能器的时差、温度传感器信息，可监测流量测量模块、温度测量模块是否工作正常；上位机（11）读取待测超声水表PCB主板（15）的存储芯片信息，在线检测待测超声水表PCB主板的存储芯片是否工作正常。

图2是超声水表PCB电路在线测试系统模块具体电路图。其中区域1为430单片机最小系统电路连接示意图；区域2为AD芯片处理模块电路连接示意图；区域3为待测主板电路PCB、待测M-BUS电路PCB的检测点连接示意图；区域4为M-BUS主机模块连接示意图；区域5为485通讯模块电路连接示意图；区域6为上位机模块连接示意图。该在线测试系统模块的CPU最小系统的单片机U10采用MSP430F437；AD芯片U11、U12采用24位高精度的AD7799芯片；485通讯模块芯片U16采用MAX3485芯片。各区域模块具体连接方式如下：

如图2所示区域1中的单片机U10的AVcc端与3.3V电源端、电容CD10的“+”端、电容C10的一端连接；U10的DVcc端与3.3V电源端、电容CD10的“+”端、电容C10的一端连接；电容CD10的另一端与数字地DGND连接；电容C10的另一端与数字地DGND连接。

单片机U10的RST端与电阻R10的一端、电容C11的一端连接；电阻R10的的另一端与电源3.3V连接；电容C11的另一端与数字地DGND端连接。

单片机U10的晶振XIN端与晶振的X10的一端、电容C12的一端连接；U10的晶振XOUT端与晶振的X10的另一端、电容C13的一端连接；电容C12的另一端与数字地DGND端连接；电容C13的另一端与数字地DGND端连接。

单片机U10的P2.0端与485通讯芯片U16的/RE端、U16的DE端连接；U10的TXD0端与U16的DI端连接；U10的RXD0端与U16的RO端连接。

单片机U10的P1.1端与2区域的AD芯片U11的/CS端连接；U10的P1.2端与U11的SCLK端、U12的SCLK端连接；U10的P1.3端与U12的/CS端连接；U10的P1.4端与U11的DIN端、U12的DIN端连接；U10的P1.5端与U11的DOUT端、U12的DOUT端连接。

如图2所示区域2中的AD芯片U11的PSW端与U11的REF-端连接；U11的DVdd端与电源3.3V连接；U11的AVdd端与电源3.0V端连接；U11的REF+端与电源3.0V端连接；U11的GND端与DGND端、外接精密电阻R11的一端、U11的AIN3-端连接；AD芯片U11的AIN1+端与3区域待测主板电路PCB的DVCC1检测点连接；U11的AIN1-端与待测主板电路PCB板的DGND1检测点连接；U11的AIN2+端与待测主板电路PCB板的AVCC1检测点连接；U11的AIN2-端与待测主板电路PCB板的AGND1检测点连接；U11的AIN3+端与待测主板电路PCB板的DGND1检测点、外接精密电阻R11另一端连接。

如图2所示区域2中的AD芯片U12的PSW端与U12的REF-端连接；U12的DVdd端与电源3.3V连接；U12的AVdd端与电源3.0V端连接；U12的REF+端与电源3.0V端连接；U12的GND端与DGND端连接；AD芯片U12的AIN1+端与待测M-BUS电路PCB的M-端、外接精密电阻R12的一端连接；U12的AIN1-端与M-BUS主机的“-”端、外接精密电阻R12的另一端连接；

如图2所示区域3中的待测主板电路PCB的U1+检测点与换能器A的一端连接；待测主板电路PCB的U1-检测点与换能器A的另一端连接；待测主板电路PCB的U2+检测点与换能器B的一端连接；待测主板电路PCB的U2-检测点与换能器B的另一端连接；待测主板电路PCB的PT1000+检测点与外接电阻R13的一端连接；待测主板电路PCB的PT1000-检测点与外接电阻R13的另一端连接；待测主板电路PCB的TXD端与待测M-BUS电路PCB的TXD端连接；待测主板电路PCB的RXD端与待测M-BUS电路PCB的RXD端连接；待测主板电路PCB的3.3V检测点与电源3.3V连接。待测M-BUS电路PCB的M+端与M-BUS主机的“+”连接。

如图2所示区域4中的M-BUS主机通过两根USB通讯线与6区域的上位机连接。5区域的通讯芯片U16的VCC与电源3.3V连接；U16的GND与DGND地连接；U16的A端与B端分别通过485数据线转换成USB连接到6区域的上位机。

其中AD芯片U11主要读取待测主板电路PCB各检测点的电压值；通过外接精密电阻R11读取待测主板电路PCB的工作电流。待测主板电路PCB U1+、U1-检测点通过连接装在管道上的换能器A， U2+、U2-检测点连接装在管道上的换能器B，通过获取相关静态时差值，显示待测主板电路PCB的时间测量电路模块是否工作正常。待测主板电路PCB的PT1000+、PT1000-检测点通过连接外部固定电阻值的R13获得固定温度值，检测温度测量模块是否工作正常。

图3是超声水表PCB电路在线检测装置机械示意图。结合图3简述该超声水表PCB在线检测装置的原理：装置通过开关（21）接通220V交流电源，该交流电通过开关电源（22）转化为稳定输出的3.3V直流电源给待测超声水表PCB电路板与测试系统电路模块（23）供电。下压手柄（213），活动杆（210）带动活动压板（29）下压，压针（28）抵住PCB支撑板（26）以及放在支撑板上的待测PCB电路板，压针（28）与弹簧（24）将PCB支撑板（26）与待测PCB板固定，探针（25）从PCB支撑板（26）内部小孔穿出，连接到待测PCB板上的检测点，此时待测电路PCB板通电，测试电路模块（23）测得待测PCB板的各模块检测点的相关数据，并通过485转USB通讯电路将数据发送到上位机（214）。固定在装置一侧的超声水表管道（27）充满水，管道（27）上的换能器通过数据线与待测PCB电路板上换能器安装的位置点连接。上位机（214）通过M-BUS主机与待测M-BUS电路模块相连，上位机（214）通过M-BUS模块实时读取超声水表PCB电路上时间测量模块的时差数据，发送到上位机上显示；上位机（214）通过M-BUS模块读取待测电路PCB电路板上存储芯片内的相关信息，显示在上位机（214）上。上位机（214）实时采集的相关数据与预设在上位机（214）里面的超声水表PCB电路正常工作的相关数据进行对比，可实时一体化显示超声水表PCB各模块的工作情况以及自动判断显示待测PCB电路板是否合格。

相较于目前对超声水表电路板的检测技术，本超声水表PCB电路在线检测装置只需在测试时更换待测超声水表PCB主板及待测M-BUS电路PCB即可快速、稳定的检测出各PCB电路板是否合格，极大地节省了人力物力，提高了生产效率，可给工厂大批量生产超声水表提供了检测技术保障。