一种多芯线缆的测试系统及其测试装置的制作方法

一种多芯线缆的测试系统及其测试装置
【技术领域】
1.本发明涉及一种多芯线缆的测试技术领域，具体地说，是一种多芯线缆的测试系统及测试装置。


背景技术：

2.多芯线缆常用于短距离的电能输送和数据传输。随着设备自动化水平的逐步提高，在舰船、飞机、卫星、航天器以及车辆等大型设备中，多芯线缆的使用率逐渐增多。多芯线缆的芯数多达几百芯，线缆芯线之间的连接关系复杂，工人在生产制作过程中容易出现接线错焊、短路和漏焊等故障。因此工人制作完线缆后需要通过lcr测试设备(lcr测试仪是用于测量电子元件的电感l、电容c和电阻r的电子测试设备)一根一根线的测量，或者采用绝缘电阻测试仪测试两根芯线之间的绝缘电阻，即需要分别测试芯线1与芯线2～n之间，芯线2分别与芯线1、芯线3～n之间的绝缘电阻。
3.这两种测试会随着线缆芯数的增加而成倍增加，人工检测存在工作量大、效率低，费时又费力等问题。故而急需一种自动测试系统来解决此类问题以确保产品的质量。
4.目前市场上对于多芯线缆的测试技术主要针对商业市场，主要存在以下几种问题：
5.其一、线缆测试仪的芯线接口数量一般较少，扩展性不强，无法满足日益增长的线缆测试需要。
6.其二、测试系统采用绝缘电阻测试电路通常使用固定的绝缘电压测试条件，且测试电压一般不会超过100v，对于军工类线缆一般对于500vac类的绝缘电阻测试条件并不能很好的适用。
7.其三、测试过程中使用非校准的专用设备对于测量数据的准确性存在较大的误差值。


技术实现要素：

8.鉴于此，本发明要解决的技术问题，在于提供一种多芯线缆的测试系统及其测试装置，可测量的芯线数量可无限扩展，可以适应各种芯线数量的多芯线缆的测试，从而大大提高检测效率，且无需上位机即可实现智能自动化检测，同时能够对测试结果进行管理分析。
9.为达到前述发明之目的之一，本发明实施例采取的技术方案是：一种多芯线缆的测试系统，包括测试装置、导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪；
10.所述测试装置包括电源电路、主控微处理器、人机交互电路、报警电路、串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路以及检测设备通信电路；
11.所述电源电路分别为所述主控微处理器、所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述导通/绝缘电阻检测电路以及所述检测设备通信电路供电；
12.所述主控微处理器用于测试系统的数据处理及指令控制，且分别连接所述人机交
互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述usb转串口电路以及所述检测设备通信电路；所述串行转并行驱动电路还所述导通/绝缘电阻检测电路；
13.所述串行转并行驱动电路用于测试线缆芯线数量的扩展；
14.所述导通/绝缘电阻检测电路用于在测试过程中执行各芯线在电路中的连接关系的切换动作，控制各芯线处于导通状态或处于绝缘电阻检测的状态；
15.所述导通/绝缘电阻检测电路包括导通电阻测试仪接线端j1、绝缘电阻测试仪接线端j2、第一多芯线缆接线端j3、第二多芯线缆接线端j4以及双刀双掷继电器ki，i＝1、2
…
n，n由待测芯线数量决定；任一双刀双掷继电器ki包括两个电源接线端子、两个常开静触头、两个常闭静触头和两个动触头，所述电源接线端子连接所述电源电路，两个常开静触头连接所述导通电阻测试仪接线端j1，两个常闭静触头连接所述绝缘电阻测试仪接线端j2的一端，所述绝缘电阻测试仪接线端j2的另一端与所述导通电阻测试仪j1的一个端口连接，两个动触头分别连接第一多芯线缆接线端j3和第二多芯线缆接线端j4。
16.所述导通电阻测试仪接线端j1连接所述导通电阻测试仪，所述绝缘电阻测试仪接线端j2连接所述绝缘电阻测试仪。
17.为达到前述发明之目的之二，本发明实施例采取的技术方案是：一种多芯线缆的测试装置，包括电源电路、主控微处理器、人机交互电路、报警电路、串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路以及检测设备通信电路；
18.所述电源电路分别为所述主控微处理器、所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述导通/绝缘电阻检测电路以及所述检测设备通信电路供电；
19.所述主控微处理器用于测试系统的数据处理及指令控制，且分别连接所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述usb转串口电路以及所述检测设备通信电路；所述串行转并行驱动电路还所述导通/绝缘电阻检测电路；
20.所述串行转并行驱动电路用于测试线缆芯线数量的扩展；
21.所述导通/绝缘电阻检测电路用于在测试过程中执行各芯线在电路中的连接关系的切换动作，控制各芯线处于导通状态或处于绝缘电阻检测的状态；
22.所述导通/绝缘电阻检测电路包括导通电阻测试仪接线端j1、绝缘电阻测试仪接线端j2、第一多芯线缆接线端j3、第二多芯线缆接线端j4以及双刀双掷继电器ki，i＝1、2
…
n，n由待测芯线数量决定；任一双刀双掷继电器ki包括两个电源接线端子、两个常开静触头、两个常闭静触头和两个动触头，所述电源接线端子连接所述电源电路，两个常开静触头连接所述导通电阻测试仪接线端j1，两个常闭静触头连接所述绝缘电阻测试仪接线端j2的一端，所述绝缘电阻测试仪接线端j2的另一端与所述导通电阻测试仪j1的一个端口连接，两个动触头分别连接第一多芯线缆接线端j3和第二多芯线缆接线端j4。
23.本发明的优点在于：本发明的测试装置具有串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路，使芯数通道可以无限扩展，且导通/绝缘电阻检测电路的特殊结构，使每个芯线通过一个双刀双掷继电器进行控制，双刀双掷继电器可在测试过程中执行各导线之间复杂的线缆关系的切换动作，再由主控微处理器进行数据处理及指令控制，使测量更加简便，大大提高测试效率；且本发明的测试装置还具有dctodc降压稳压电路系统工作稳定。本发明的测试系统采用专用的测试仪，包括导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪，使测试数据精确度更高；从而填补了国内外市场的空白。电路设计简洁，测试系统集成人机交互电路(按键
与显示窗口或触摸屏等)，测试数据输出直观，可以保障系统在无上位机时依然可以进行测试工作。
【附图说明】
24.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
25.图1是本发明测试系统的结构示意图。
26.图2是本发明测试装置的结构示意图。
27.图3是本发明导通/绝缘电阻检测电路的结构示意图。
28.图4是本发明串行转并行驱动电路的结构示意图。
29.图5是本发明测试系统的另一结构示意图。
30.图6是本发明usb转串口电路的结构示意图。
31.图7是本发明测试系统的测试过程的流程示意图。
【具体实施方式】
32.本发明实施例通过提供一种多芯线缆的测试系统及其测试装置，可测量的芯线数量可无限扩展，可以适应各种芯线数量的多芯线缆的测试，从而大大提高检测效率，且无需上位机即可实现智能自动化检测，同时能够对测试结果进行管理分析。
33.本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：通过串行转并行驱动电路使芯数通道可以无限扩展，通过导通/绝缘电阻检测电路的特殊结构，使每个芯线通过一个双刀双掷继电器进行控制，各个双刀双掷继电器可在测试过程中执行各导线之间复杂的线缆关系的切换动作，再由主控微处理器进行数据处理及指令控制，从而实现每根芯线的导通、绝缘电阻测试，使测量更加简便，大大提高测试效率；且本发明的测试装置还通过dctodc降压稳压电路来保障系统的稳定工作状态。本发明的测试系统采用专用的测试仪，包括导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪，使测试数据精确度更高。电路设计简洁，测试系统集成人机交互电路(按键与显示窗口或触摸屏等)，测试数据输出直观，可以保障系统在无上位机时依然可以进行测试工作，从而填补了国内外市场的空白。
34.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
35.实施例一
36.请参阅图1所示，本实施例提供了一种多芯线缆的测试系统，包括测试装置、导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪。
37.所述测试装置用于对多芯线缆的每根芯线处于导通电阻测试或处于绝缘电阻测试的状态。
38.所述导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪均为专用的测试仪器，系统通过指令控制测试仪器进行功能检测，数据的精确度高。
39.如图2所示，所述测试装置包括电源电路、主控微处理器、人机交互电路、报警电路、串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路以及检测设备通信电路。
40.所述电源电路提供恒流源，分别为所述主控微处理器、所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述导通/绝缘电阻检测电路以及所述检测设备通信电
路供电。
41.所述电源电路包括电源输入接口和dctodc降压稳压电路，所述电源输入接口用于输入12v-24v的直流电源；所述dctodc降压稳压电路用于将12v-24v的直流电压分别转换成所述usb转串口电路、所述主控微处理、所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述导通/绝缘电阻检测电路以及所述检测设备通信电路的正常工作所需的电压。
42.所述主控微处理器用于测试系统的数据处理及指令控制，且分别连接所述人机交互电路、所述报警电路、所述串行转并行驱动电路、所述usb转串口电路以及所述检测设备通信电路；所述串行转并行驱动电路还所述导通/绝缘电阻检测电路。
43.所述串行转并行驱动电路用于测试线缆芯线数量的扩展。
44.所述导通/绝缘电阻检测电路用于在测试过程中执行各芯线在电路中的连接关系的切换动作，控制各芯线处于导通状态或处于绝缘电阻检测的状态。
45.所述人机交互电路用于接受测试人员的操作指令，以及将智能传感器的主要信息进行显示，便于测试人员观察信息。
46.所述报警电路主要用于自动测试过程中出现异常状态时进行报警。所述报警电路为声光报警电路。
47.所述测试装置的上述各个功能电路模块均设计在同一个双面贴片电路板上。制作过程可以是：首先通过smt等焊接技术，将各个电路功能模块的电子元器件焊接到电路板上；最后，将电路板固定到相应的外壳上。
48.如图3所示，所述导通/绝缘电阻检测电路包括导通电阻测试仪接线端j1、绝缘电阻测试仪接线端j2、第一多芯线缆接线端j3、第二多芯线缆接线端j4以及双刀双掷继电器ki，i＝1、2
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n，n由待测芯线数量决定；任一双刀双掷继电器ki包括两个电源接线端子、两个常开静触头、两个常闭静触头和两个动触头，所述电源接线端子连接所述电源电路，两个常开静触头连接所述导通电阻测试仪接线端j1，两个常闭静触头连接所述绝缘电阻测试仪接线端j2的一端，所述绝缘电阻测试仪接线端j2的另一端与所述导通电阻测试仪j1的一个端口连接，两个动触头分别连接第一多芯线缆接线端j3和第二多芯线缆接线端j4。
49.所述导通电阻测试仪接线端j1连接所述导通电阻测试仪，所述绝缘电阻测试仪接线端j2连接所述绝缘电阻测试仪。
50.当双刀双掷继电器k1吸合时，此时在导通电阻测试仪接线端j1检测的导通电阻则为芯线1的导通电阻，在绝缘电阻测试仪接线端j2检测的绝缘电阻为芯线1与芯线(2～n)的绝缘电阻。当双刀双掷继电器k2吸合时，此时在导通电阻测试仪接线端j1检测的导通电阻为芯线2的导通电阻，在绝缘电阻测试仪接线端j2检测的绝缘电阻为芯线2与芯线(1，3～n)的绝缘电阻。按此规律，即可检测所有芯线的导通电阻以及绝缘电阻。
51.如图4所示，所述串行转并行驱动电路包括in端口p1、out端口p2、移位寄存器u8、驱动芯片u9、去耦滤波电容c29、c30以及限流电阻r1至r5；
52.所述in端口p1用于与所述主控微处理器的io口连接,并通过所述限流电阻r1至r5与u8的输入端ds、oe、rck、sck、scls相连；
53.所述out端口p2作为扩展端口，与下一个串行转并行驱动电路的in端口p1连接；
54.所述移位寄存器u8用于实现串行转并行逻辑，且采用74hc595芯片，所述74hc595
芯片的输出端q0至q7分别与所述驱动芯片u9的输入端in1至in8相连；输入端ds、oe、rck、sck、scls分别连接限流电阻r1至r5，限流电阻r1至r5用于u8输入端ds、oe、rck、sck、scls的限流作用，以保障u8的输入端口不会被损坏；
55.所述驱动芯片u9用于提高驱动功率，保证执行部件的准确动作，且采用uln2803芯片，所述驱动芯片u9的电源采用能驱动高于5v电压的继电器，该继电器可选择导通/绝缘电阻检测电路中的双刀双掷继电器；
56.所述去耦滤波电容c29为所述移位寄存器u8去耦滤波；
57.所述去耦滤波电容c30为所述驱动芯片u9去耦滤波。
58.去耦滤波电路c29、c30可有效避免继电器吸合时影响主控微处理器的工作。
59.如图5所示，其中，测试系统可以单独使用，也可以配合上位机使用，从而可以从上位机的usb口将设计编译好的软件程序下载到电路板上的主控微处理器上，以及将数据上传至上位机作进一步处理。
60.如图6所示，所述测试装置还包括用于连接上位机的usb转串口电路，所述usb转串口电路用于将编译好的系统软件下载到微处理上，并在后续的使用中用于与上位机进行数据交互；
61.所述usb转串口电路包括芯片输入口usb1、保险管f1、防静电保护芯片u5、通信转换芯片u6、低通滤波器、串口数据对外接口p3和串口输出高电平选择电路。
62.所述芯片输入口usb1的电源正极引脚vubs通过所述保险管f1连接上位机，用于usb口短路保护防止电路板功耗太大损坏上位机的usb口；用于usb口短路保护防止电路板功耗太大损坏上位机的usb口。
63.所述芯片输入口usb1的信号对引脚d+和d-分别通过防静电保护芯片u5和所述低通滤波器连接所述通信转换芯片u6；u5用于芯片usb输入口的防静电保护，通信转换芯片u6则用于usb转串口的通信转换。所述低通滤波器由r14与c25和r15与c26组成，用于提高通信抗干扰能力。
64.所述通信转换芯片u6还分别连接所述串口数据对外接口p3和所述串口输出高电平选择电路。
65.所述串口输出高电平选择电路由r12与r13组成，用于串口输出高电平的选择，有且仅能使用r12与r13中的一个电阻。
66.如图7所示，本实施例的测试系统的测试过程及测试原理如下：
67.s1、测试系统分别连接导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪；
68.s2、按照图3的线路先将测线缆连接到测试系统的连接器上；
69.s3、测试系统接通电源，并进入工作模式；
70.s4、连接被测线缆的两端；
71.s5、设定测试间隔时间；
72.s6、选择测试模式，通过选择导通电阻测试或绝缘电阻测试模式来执行相应的数据解析程序；
73.若选择导通电阻测试，主控微处理器发送读取导通电阻测试仪的lcr测试指令，将读取的数据后处理送至人机交互电路的显示屏；还可将测试数据发送给上位机；
74.若选择绝缘电阻测试，主控微处理器发送读取绝缘电阻测试仪指令，将读取的数
据处理后送至人机交互电路的显示屏；还可将测试数据发送给上位机；
75.s7、根据芯线数量的设置，自动循环测试，直至被测线缆的所有芯线都测试完毕；
76.s8、回到步骤s3。
77.实施例二
78.请参阅图2所示，本实施例提供的测试装置，即为实施例一中的测试装置。仅包括电源电路、主控微处理器、人机交互电路、报警电路、串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路以及检测设备通信电路；或者还包括用于连接上位机的usb转串口电路。
79.其中各个功能电路模块的具体结构、连接关系以及功能原理请参照实施例一中对应的描述，此处不予重复。
80.本发明的优点在于：本发明的测试装置具有串行转并行驱动电路、导通/绝缘电阻检测电路，使芯数通道可以无限扩展，且导通/绝缘电阻检测电路的特殊结构，使每个芯线通过一个双刀双掷继电器进行控制，双刀双掷继电器可在测试过程中执行各导线之间复杂的线缆关系的切换动作，再由主控微处理器进行数据处理及指令控制，使测量更加简便，大大提高测试效率；且本发明的测试装置还具有dctodc降压稳压电路系统工作稳定。本发明的测试系统采用专用的测试仪，包括导通电阻测试仪和绝缘电阻测试仪，使测试数据精确度更高；从而填补了国内外市场的空白。电路设计简洁，测试系统集成人机交互电路(按键与显示窗口或触摸屏等)，测试数据输出直观，可以保障系统在无上位机时依然可以进行测试工作。
81.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。