无线水表主板电流测试电路、测试台及测试方法

技术领域

本发明属于无线水表主板电流测试领域，具体涉及一种无线水表主板电流测试电路、测试台及测试方法。

背景技术

物联网技术在各行业中的应用比例逐年提高，渗透生产制造、消费电子、零售、汽车等应用行业。万物互联的时代正以极其迅速的脚步走进我们的生活，基于物联网技术的智慧水务正在蓬勃的发展中。

NB-IoT是物联网技术领域中一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。因此，基于NB-IoT物联网技术的无线水表凭借其具有的功耗低、信号传输远、连接容量大、通信安全可靠等优点，成为了目前市场主导的智能水表。

水表主板在抄表时会有唤醒工作和睡眠待机两种状态。无线水表主板通常在上传数据时工作，而水表主板工作电流的稳定性是保证数据上传正常执行的基础，只有工作电流稳定才能顺利获取表数并对外传输。为顺利确保无线水表的产品，故对于水表主板的工作电流的测试就显得十分关键和重要。

目前针对水表主板电流的测试手段都是：完整测试三个工作周期的唤醒电流和睡眠电流来分析水表主板是否合格，但在生产加工时，水表主板的测试工作实际并不需要对所有工作周期都进行测试，这样会限制测试效率的提升。而现有测试工装在不能改变水表主板的工作模式(由主板控制芯片上预置程序决定)的情况下，难以实现单个周期的工作电流测试(包含唤醒和睡眠)的快速测试。

为此，申请人在前期提出了申请号“CN202111237828.5”，名称为“一种水表工作电流测试工装及测试方法”的专利申请，该方案中主要采用了将水表主板放入工装中测试的方式，在针对每个主板的测试过程如下，打开电流测试工装压板→将需要电流测试的产品PCB放入工装内→闭合电流测试工装压板→测试人员等待电流测试完成(电流测试完成则工装对应合格或不合格指示灯亮起)→打开电流测试工装压板并将产品PCB取出。

但是，以上技术方案在实际使用过程中仍存在以下不足之处：

以上测试操作环节较多、较为繁杂，测试人员需频繁操作电流测试工装压板，劳动强度较大，容易出现疲劳与误操作(如手动选择了错误的测试电流档位)。并且测试工装由于加工精度较差以及其自身结构限制，容易出现排插接触不到位的情况，降低了测试效率。

基于此，申请人考虑设计一种能够简化测试工人操作，提高测试效率的无线水表主板电流测试电路、测试台及测试方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够简化测试工人操作，提高测试效率的无线水表主板电流测试电路、测试台及测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

无线水表主板电流测试电路，其特征在于，包括以下三个子电路：

到位通电子电路，用于检测无线水表的待测水表主板是否装载至测试工位，当待测水表主板装载后控制测试回路通电并通入初始测试电流；

匹配电流子电路，用于调节测试回路中的测试电流大小至与待测水表主板的工作电流相匹配；

输出结果子电路，用于检测判断待测水表主板的工作电流中的唤醒电流值和睡眠电流值是否处在合格数值区间后，输出测试结果。

无线水表主板电流测试台，其特征在于：包括测试台主体(1)，具有台面(10)和操控面板(11)，所述台面(10)上设有多个测试工位，每个测试工位均设有权利要求1至8中任一项所述的无线水表主板电流测试电路；

所述操控面板(11)上具有与测试工位一一对应设置的状态指示灯板。

无线水表主板电流测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、判断待测水表主板是否装载至测试工位，如不是，则不动作；如是，则进行第二步；

第二步、测试工位所在的测试回路通电，给待测电路板供入初始测试电流；

第三步、主控单片机测算测试回路中的实际电流值；控制测试回路中的测试电流值处在适合的大小档位；

第四步、主控单片机内预设有唤醒电流或睡眠电流的合理区间值，主控单片机通过采集与计算测试回路中的电流值，判断待测电路板的唤醒电流和睡眠电流是否处于合格数值区间；如合格，则输出提示；如不可格，则输出不合格提示；

第五步、测试结束。

本技术方案中的无线水表主板电流测试电路的操作人员使用过程为：

第一步、操作人员将待测水表主板装载至测试工位(待测水表主板的排插插入测试工位上的排插)；

第二步、(看到测试指示灯)测试完成后，从测试工位上拆下水表主板，根据输出结果将水表主板分装至合格品放置处与不合格品放置处。

由上可见，采用本技术方案中，操作人员只需装载待测水表主板至测试工位以及待测试过程完成并输出测试结果后，将水表主板从测试工位上拆下即可完成测试。整个操作过程十分简单便捷、降低了操作测试人员的工作强度，提高了电流测试效率和测试结果的正确性。

附图说明

图1为本技术方案中无线水表主板电流测试电路的主控单片机的电路图；

图2为本技术方案中无线水表主板电流测试电路的测试供电电源的电路图；

图3为本技术方案中无线水表主板电流测试电路的可变电阻回路的电路图；

图4为本技术方案中无线水表主板电流测试电路的测试电流显示子电路的电路图；

图5为本技术方案中无线水表主板电流测试台的结构示意图；

图6为图5的轴测图；

图7为本技术方案中无线水表主板电流测试台的正视图；

图8为待测水表主板测试位处的结构示意图；

图9为本技术方案中无线水表主板电流测试方法的逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

无线水表主板电流测试电路，包括以下三个子电路：

到位通电子电路，用于检测无线水表的待测水表主板是否装载至测试工位，当待测水表主板装载后控制测试回路通电并通入初始测试电流；

匹配电流子电路，用于调节测试回路中的测试电流大小至与待测水表主板的工作电流相匹配；

输出结果子电路，用于检测判断待测水表主板的工作电流中的唤醒电流值和睡眠电流值是否处在合格数值区间后，输出测试结果。

本技术方案中的无线水表主板电流测试电路的操作人员使用过程为：

第一步、操作人员将待测水表主板装载至测试工位(待测水表主板的排插插入测试工位上的排插)；

第二步、(看到测试指示灯)测试完成后，从测试工位上拆下水表主板，根据输出结果将水表主板分装至合格品放置处与不合格品放置处。

由上可见，采用本技术方案中，操作人员只需装载待测水表主板至测试工位以及待测试过程完成并输出测试结果后，将水表主板从测试工位上拆下即可完成测试。整个操作过程十分简单便捷、降低了操作测试人员的工作强度，提高了电流测试效率和测试结果的正确性。

同现有技术相比较，本技术方案中的无线水表主板电流测试电路的工作原理及优点是：

1、电路构成较为简单，易于批量部署使用

本方案包括到位通电子电路、匹配电流子电路和输出结果子电路三个子电路，每个单独的子电路的具体实现方式较多且较为现有(组合应用于本领域是创新方案，产生了很少的应用效果)，故易于批量生产实现、部署与使用。

2、操作人员介入度更低，测试过程更为智能化

因采用了到位通电子电路和匹配电流子电路后，测试过程无需操作人员根据经验或操作提示手动选择测试电路大小档位，使得测试操作更为简便和智能化，减少了操作人员在测试过程中的介入程度，使得测试过程更加智能化。

所述到位通电子电路包括到位通电回路，所述到位通电回路中串联接有测试供电电源、带有排插的测试工位、电控开关和匹配电流子电路；其中，所述测试供电电源为3-3.6VDC；所述排插具有接入该到位通电回路的两个电性触点，在待测水表主板插入该排插后两个电性触点导通；

无线水表主板电流测试电路，还包括物体检测传感器，所述物体检测传感器能够利用待测水表主板插入排插前后的变化参数触发电控开关闭合来导通到位通电回路。

如图2所示示出了采用芯片型号LM25765的测试供电电源，图2中电路图右侧的“SW1A”处即为电控开关，图中触点2与1(接地)即为开断，但电控开关动作即触点2与3导通，则整个回路通电。

以上位通电回路的结构较为简单，易制造与使用；且在物体检测传感器检测到待测水表主板插入排插后，即可自行导通(立即导通或延时导通)整个回路，故使用起来十分方便，减少操作人员以往自行再按启动测试按钮的操作，能帮助提升测试效率。

实施时，所述物体检测传感器可采用实施例：

第一种实施例：变化参数为介电常数；所述物体检测传感器为独立控制的电容式接近开关模块(即无需与主控单片机配合使用)依靠自身在获得触发信号后控制电控开关的闭合。所述物体检测传感器的检测头能够与插入所述排插的待测水表主板的板面正对并检测待测水表主板是否装入。

第二种实施例：变化参数为重力参数；物体检测传感器为支撑安装在所述排插下方的重力检测传感器；物体检测传感器的输出端接入主控单片机上对应的输入引脚，主控单片机上的输出引脚与电控开关电性连接并实现对电控开关的控制。

第三种实施例：变化参数为距离参数；所述物体检测传感器也可采用反射式或对射式光电传感器，或者，所述物体检测传感器为测距传感器。这样物体检测传感器需与主控单片机配合使用：物体检测传感器的输出端接入主控单片机上对应的输入引脚，主控单片机上的输出引脚与电控开关电性连接并实现对电控开关的控制。所述物体检测传感器的检测头能够与插入所述排插的待测水表主板的板面正对并检测待测水表主板是否装入。

所述匹配电流子电路包括可变电阻回路和微级电力参数测量模块；所述微级电力参数测量模块的测量值传输至主控单片机，且所述微级电力参数测量模块通过测量加载在可变电阻回路上的电压值来间接求得到位通电子电路回路中的电流值。

本技术方案之所以通过测量加载在可变电阻回路上的电压值来间接求得到位通电子电路回路中的电流值(根据：I＝U÷R公式)，这样即可避免因为直接采集电流值的电流表需串接在回路中，所导致的回路电阻发生变化的情形，进而影响测试结果的精准度。故以上技术方案可更好确保测试结果的检测精度，更好确保测试结果的正确性。

本技术方案的匹配电流子电路的工作过程如下：

首先，主控单片机根据内置预设程序，控制可变电阻回路至第一阻值；随后主控单片机可立即输出测试不合格的情形：

如可变电阻回路的电压值为0，则主控单片机可判断出待测水表主板断路(自身存在故障)，则测试不合格；

如测得可变电阻回路的电压值就等于3-3.6VDC测试供电电源，则主控单片机可判断出待测水表主板存在短路，测试不合格。

其次，主控单片机将内部存储的各类待测水表主板的额定工作电流(唤醒电流和睡眠电流)与求得到位通电子电路回路中的测量电流值相比较，如测量电流值大于额定工作电流，则主控单片机控制可变电阻回路提升阻值；反之，则主控单片机控制可变电阻回路降低阻值；直至测量电流值等于或接近于额定工作电流，则此时的测量电流值为测试电流。

由上，即实现了测试电流与待测水表主板的额定工作电流相匹配的操作，避免人为选择测试电流档位容易引发的操作错误与工作疲劳度。

可变电阻回路的第一种实施方式是：

参见申请号CN201610060110.6，名称为“一种程控多通道可变电阻器及其电阻值调整和控制方法”中提及的技术方案。

可变电阻回路的第二种实施方式是：

所述可变电阻回路包括多个电阻调节支路，所述多个电阻调节支路的输入侧与测试工位的排插的输出侧电性连接；每个电阻调节支路包括输入至输出侧依次串联有采样电阻和三级管的发射极与集电极后接地；多个电阻调节支路中的采样电阻的阻值均为不同，且多个电阻调节支路中的三级管与主控单片机上的多个输出引脚一一对应连接；

所述微级电力参数测量模块包括基准电压测试支路、变化电压测试支路和ADC 12位通道；

所述基准电压测试支路的输入侧与测试工位的排插的输出侧电性连接；所述基准电压测试支路中具有一个电压测试触点；

每个所述电阻调节支路中电性连接有一个所述变化电压测试支路；每个所述变化电压测试支路中具有一个电性连接于采用电阻与三极管之间的电压测试触点；

以上每个电压测试触点各自均串联稳压电容后接地，且每个电压测试触点与主控单片机自带多个的ADC 12位通道一一对应电性连接；

所述主控单片机为型号STM32F103RDT的单片机。

ADC 12位通道的测量范围为0-3.3V，分辨率设置为12位，则能测出来的最小电压就是3.3V除以2的12次方，也就是3.3/4096＝0.000805V；故能够实现更精准的电压测量并使得测试电流的计算能够更为精准。

型号STM32F103RDT的单片机自带51个IO引脚，以及16个ADC 12位通道，故完全能够满足要求。

与此同时，本技术方案采用型号STM32F103RDT的单片机作为主控单片机，能够充分利用其自动引脚与功能，并降低测试电路的电子元件，大幅简化电路与降低成本，能够更好确保测试的可靠性与经济性。

主控单片机可通过输出引脚控制各个电阻调节支路的逐一导通，从而改变测试电流，并根据变化电压测试支路中测得电压与基准电压测试支路中测得电压的差值来除以采样电阻即快速求得测试电流；后将测试电流与主控单片机内部的待测水表主板的工作电流比较，即可调控至适合的电阻调节支路来输出匹配的测试电流，实现了测试电流根据待测水表主板的唤醒电流和睡眠电流的自适应，能更好避免人为误切换档位导致的错误测试和延时，帮助提升了无线水表电流测试的效率和准确率。

参见图3中所示，基准电压测试支路的电压测试触点为图中“PC0”位置，对应与图1中主控单片机上的“PC0”引脚电性连接，以此可知，变化电压测试支路中各电压测试触点“PC X”与主控单片机上的“PC X”引脚电性一一对应连接。

多个电阻调节支路为五个电阻调节支路，五个电阻调节支路各自采样电阻的阻值分别是：10K欧、1K欧、100欧、10欧和1欧。

如图3所示即为五个电阻调节支路，图中：R24为10K欧、R23为1K欧、R22为100欧、R5为10欧和R6为1欧。

采用以上五个电阻调节支路即可使得测试电流形成从0.1微安到999.9毫安分为5个档位，分别是：

0.1微安到100微安(对应控制10K欧采样电阻所在的电阻调节支路导通)；50微安到500微安(对应控制1K欧采样电阻所在的电阻调节支路导通)；

400微安到10毫安(对应控制100欧采样电阻所在的电阻调节支路导通)；

5毫安到110毫安(对应控制10欧采样电阻所在的电阻调节支路导通)；

100毫安到999.9毫安(对应控制1欧采样电阻所在的电阻调节支路导通)。

由上可见，以上五个电阻调节支路，能够完全满足待测水表主板的唤醒电流(常见电流范围：10-20毫安)与睡眠电流(常见电流范围：10-20微安)的测试电流要求。与此同时，还使得相邻两个档位之间还形成有一定的重合范围，本方案可在主控单片机内置程序中便捷的设置，一旦处在重合范围区间，自动控制更大采样电阻所在电阻调节支路导通(即自动快速切换到电流区间更小的档位)，降低匹配电流的程序设计难度，并能够加快匹配测试电流的进程，具有更好的使用效果。

所述输出结果子电路包括状态指示灯板，所述状态指示灯板包括合格指示灯和不合格指示灯；所述主控单片机具有与合格指示灯和不合格指示灯一一对应电性连接的输出引脚。

这样一来，主控单片机在测试完成后，即可将测试结果通过对应的输出引脚输出高电平来驱动对应的指示灯亮，从而告知测试人员测试结果。

无线水表主板电流测试电路，还包括测试电流显示子电路，所述测试电流显示子电路包括输出显示器，所述输出显示器为数码显示管或电子显示屏，所述输出显示器与主控单片机上对应的输出引脚电性连接。

本领域技术人员知晓，数码显示管或电子显示屏作为电子输出设备，其与单片机之间的接线属于现有技术，在此不作赘述。

采用以上测试电流显示子电路后，即可供操作人员或利用上位机观察比较同时测量的每个无线水表主板的测试电流，一旦单个测试工位的唤醒电流或测试电流与其余同批次测试工位的唤醒电流或测试电流的数值差异较大，即可快速判断出该较大差异的待测水表主板属于“异常”，从而可判断出该“异常”与同批测量的其余水表主板不属于同型号产品，帮助实现同型号产品的判断、筛查与分类。

无线水表主板电流测试台，包括测试台主体1，具有台面10和操控面板11，所述台面10上设有多个测试工位，每个测试工位均设有权利要求1至8中任一项所述的无线水表主板电流测试电路；

所述操控面板11上具有与测试工位一一对应设置的状态指示灯板。

采用以上方案，测试时，直接将待测无线水表主板插入排插，通过距离传感器检测到有无线水表主板，则触发测试电路开始供电进行工作，在规定时间内返回测试结果，并通过状态指示灯进行结果显示，完成测试后人工直接拔出无线水表主板则可进行下一个无线水表主板的测试，相对传统测试工装而言，避免反复开合测试工装压板，以此提高测试效率，利用距离传感器触发测试电路开始测试，测试过程更可靠。

作为优选：所述台面中部具有沿其长度方向设置的凸起部，凸起部的两侧构成两个操控面板，所述测试工位位于凸起部的两侧，并沿台面的长度方向分布，所述距离传感器、测试主板和排插沿远离凸起部的方向依次排布。采用以上方案，有利于提高测试台的利用效率，且布局合理，便于操作。

作为优选：所述台面上具有沿其长度方向设置的传感器支架，所述距离传感器均故设于该传感器支架上，且所述距离传感器的感应头与排插上的标准供电接口朝向垂直。采用以上方案，便于距离传感器的模块化拆装，提高拆装效率，且能够充分保证距离传感器的工作可靠性。

作为优选：所所述传感器支架上具有与距离传感器一一对应设置的条形孔，所述距离传感器安装于对应条形孔内。采用以上方案，便于安装距离传感器，并对其高度位置进行微调，以适应待测无线水表主板的高度。

作为优选：所述操控面板上设有电源开关和急停开关。

采用以上方案，有利于提高操作便捷性。

作为优选：所述台面上对应测试主板均设有主板盒，所述测试主板位于主板盒内。采用以上方案，可对测试主板起到防护作用，防止触碰或者粉尘污损等。

作为优选：所述测试台主体底部两侧分别设有储物柜和电控柜，其中电控柜两侧均设有散热风扇。采用以上方案，增加储物柜可进一步提高测试台整体利用效率，同时通过散热风扇对电控柜进行散热，有利于延长使用寿命，减少过热故障等。

作为优选：采用以上方案，两侧的测试工位可通过分别调节档位从而达到分别测试不同种类产品的目的，这样同一时间可以测试四种电流型号的产品，满足多种测试需求，有利于进一步提高测试效率。

本方案中无线水表主板电流测试台的有益效果是：

采用本发明提供的无线水表主板电流测试台，采用直插式结构，相对传统测试工装的操作步骤而言，减少了测试操作所需步骤，降低人员劳动强度的同时大大提高检测效率，改善检测结果可靠性。

参考图5至图8所示的无线水表主板电流测试台，主要包括测试台主体1，如图所示，该测试台主体1具有台面10和操控面板11，台面10上设有测试工位，台面10上对应每个测试工位均设有测试主板2，以及与该测试主板2电性连接的排插3和距离传感器4。

其中测试主板2具有测试电路(可参考专利号为：2021112378285，名称为：“一种水表工作电流测试工装及测试方法”的专利)，其主要由单片机、供电模块和测试控制模块构成，排插3具有与待测无线水表主板适应的标准供电接口30，且该标准供电接口竖直朝上，能够供待测无线水表主板向下插入其中，距离传感器4用于判断排插3上有无待测无线水表主板，并与测试电路相连，即通过距离传感器4可触发测试电路工作。

具体实施时，测试台主体1底部两侧分别设有储物柜16和电控柜17，其中电控柜17两侧均设有散热风扇18，其中电控柜17设有电源接驳口5，电源接驳口5主要用于与电网连接，并为测试台主体1上各部件供电，操控面板11上具有与测试工位一一对应设置的状态指示灯板19和数码显示管12，数码显示管12和状态指示灯板19均与测试电路电性连接。

本申请中，为充分提高测试台的利用效率，缩减制造成本，故台面10中部具有沿其长度方向设置的凸起部13，凸起部13的两侧构成两个操控面板11，且两个操控面板11呈镜像设置。

每个操控面板11上均设有电源开关14和急停开关15，电源开关14均与电源接驳口5电性连接，并受急停开关15控制，在操控面板11上还具有与电影开关14对应设置的电源指示灯140。

本实施例中，在凸起部13的两侧各设八个测试工位，并对单侧的八个工位进行分组控制，每组含四个测试工位，分别为左侧第一工位组A1、左侧第二工位组A2、右侧第一工位组B1和右侧第二工位组B2，与此同时，测试台上设有为各工位组以及散热风扇18供电的供电电路，供电电路主要包括在设置于电控柜17内的四个开关电源A和一个开关电源B，开关电源B143位于两个电源开关14的电源控制路上，即两个电源开关14均可控制开关电源B143，四个开关电源A则分成两组，分别被两个电源开关14控制，两个开关电源A分别对应同侧的两组测试工位，即与对应测试工位的部件电性连接，能够在接通电源之后为对应部件进行供电，本实施例中开关电源A为12V开关电源，而开关电源B为24V开关电源，主要用于为散热风扇18供电。

本申请中状态指示灯板19主要包括测试灯合格指示灯和不合格指示灯。

如前所述，本实施例中测试工位位于凸起部13的两侧，并沿台面10的长度方向均匀分布，距离传感器4、测试主板2和排插3沿远离凸起部13的方向依次排布。台面10上具有沿其长度方向设置的传感器支架40，距离传感器4均故设于该传感器支架40上，且所述距离传感器4的感应头与排插3上的标准供电接口朝向垂直。

在此基础之上，传感器支架40上具有与距离传感器4一一对应设置的条形孔400，距离传感器4安装于对应条形孔400内，该条形孔400还可用于走线，保证整个台面的整洁性。

实施时，台面10上对应测试主板2均设有主板盒20，测试主板2位于主板盒20内，其部分伸出主板盒20，排插3则固设于伸出部分上，伸出部分下方利用支撑块对其进行支撑，上方则利用压块对其进行压紧固定。

本实施例中在电控柜中还设有备用插座6，以及对应该备用插座6设置的空气开关B60，和对应电源开关14设置的空气开关A。

将待测无线水表主板插入对应的排插3上的标准供电接口，距离传感器4为常用光电传感器，检测到对应测试工位存在无线水表主板后，延迟预设时间后，通过距离传感器4的信号触发测试主板2开始工作，测试灯点亮，表示进入测试状态，同时如合格指示灯点亮则判断对应的无线水表组办电流检测合格，如不合格指示灯则判断对应的无线水表主板电流检测不合格。

测试结束后，取下无线水表主板，状态指示灯板19上的指示灯均熄灭，即可进行下一产品检测，检测结束后，关掉电源开关14。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。