一種led指示燈測試儀的制作方法

一種led指示燈測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED指示燈測試儀，包括FPGA模塊，均與FPGA模塊連接的電源模塊、存儲器模塊、人機界面模塊，還包括有測試輸出模塊，均與FPGA模塊連接的串口通信模塊、顏色傳感器模塊、模擬信號輸入輸出模塊、輸入輸出分配模塊，所述模擬信號輸入輸出模塊與所述FPGA模塊中的AD/DA控制模塊連接組成一模擬信號產生模塊，所述輸入輸出分配模塊與所述FPGA模塊的IO口連接，所述輸入輸出分配模塊以及所述模擬信號輸入輸出模塊的輸出端均與所述測試輸出模塊連接。本實用新型提供的LED指示燈測試儀，具有可同時測量電參數和光色參數的功能，且還具有多個測試通道，具有測試速度快，測試效率高等優點。
【專利說明】一種LED指示燈測試儀

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測試儀，具體涉及一種LED指示燈測試儀。

【背景技術】
[0002]LED具有亮度高、色純度高、成本低、節能環保等優點，早已在照明、顯示器、指示燈等方面廣泛應用。在LED指示燈應用的生產企業中，如電腦主機指示燈線板生產企業中，其動化程度已經非常高(達90%以上)，且已基本上實現LED的入料、沖壓、成型、焊接、組裝、輸出等步驟一體化、機械自動化生產，但在產品檢測方面卻停留在半自動化階段，甚至需要人工參與的階段。宄其原因，是因為檢測電腦主機指示燈線板時，不僅需要判斷指示燈是否能亮，還要判斷亮的顏色是否正確，顏色純度(即亮度，飽和度，色相)是否足夠。而如果使用能夠檢測LED亮度，飽和度，色相的專業LED參數測試儀時，則由于通信接口不統一，測試速度慢，儀器價格高，從而影響了企業的生產效率和生產成本。因此，在對LED指示燈的產品檢測方面通常需要人工參與檢測，通常是現有用具有LED測試功能的線材測試機去測量LED的電參數(包括導通壓降，導通電流，反向電流，反向壓降)，然后再用人眼去測量光色參數(包括亮度、飽和度和色相)。但是由于人眼測量存在著檢測速度慢，不能定量參數指標，無法出測試報告等缺點，從而影響產品的品質和生產效率；而現有的LED指示燈測試儀，要么只檢測電參數，要么只檢測光色參數，且存在通信接口不統一，測試通道少，測試速度慢，儀器價格高等缺點，大大影響了企業的生產效率和生產成本。因此，現有的LED指示燈測試亟需改進。
實用新型內容
[0003]為克服現有技術的不足及存在的問題，本實用新型提供一種LED指示燈測試儀，該測試儀具有可同時測量電參數和光色參數的功能，且還具有多個測試通道，具有測試速度快等優點。
[0004]本實用新型是通過以下技術方案實現的:一種LED指示燈測試儀，包括FPGA模塊，均與FPGA模塊連接的電源模塊、存儲器模塊、人機界面模塊，還包括有測試輸出模塊，均與FPGA模塊連接的串口通信模塊、顏色傳感器模塊、模擬信號輸入輸出模塊、輸入輸出分配模塊，所述模擬信號輸入輸出模塊與所述FPGA模塊中的AD/DA控制模塊連接組成一模擬信號產生模塊，所述輸入輸出分配模塊與所述FPGA模塊的1 口連接，所述輸入輸出分配模塊以及所述模擬信號輸入輸出模塊的輸出端均與所述測試輸出模塊連接。
[0005]進一步的，所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的反饋輸入輸出模塊；優選地，所述輸入輸出分配模塊包括繼電器A與繼電器B，繼電器A的常閉端與繼電器B的常開端并聯連接后與信號源連接，繼電器A的常開端與繼電器B的常閉端并聯連接后通過電阻網絡接地，所述繼電器A、繼電器B的公共端與所述測試輸出模塊中的繼電器的常閉端或常開端連接。
[0006]進一步的，所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的網絡接口模塊。
[0007]優選地，所述顏色傳感器模塊為美國TAOS公司生產的TCS230顏色傳感器。所述串口通信模塊包括有RS232接口和/或RS485接口，且所述串口通信模塊通過光耦與FPGA模塊連接。
[0008]優選地，所述反饋輸入輸出模塊的反饋輸入接口端的輸入信號采用光耦隔離輸入，反饋輸出接口端的輸出信號采用繼電器干接點輸出；所述測試輸出模塊具有32個測試端口 ；所述的反饋輸入輸出模塊具有至少16路反饋輸出接口及至少8路反饋輸入接口。
[0009]與現有技術比較，本實用新型提供的LED指示燈測試儀，具有可測量電參數和光色參數的功能，很好地解決了現有LED指示燈測試儀只能測試單一參數的問題；同時該LED指示燈測試儀還具有多個高速測試通道，測試速度快，可大大提高生產效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型實施例中LED指示燈測試儀的結構示意框圖；
[0011]圖2是本實用新型實施例中電源模塊的結構示意框圖；
[0012]圖3是本實用新型實施例中網絡接口模塊的結構示意框圖；
[0013]圖4是本實用新型實施例中顏色傳感器模塊的接口示意圖；
[0014]圖5是本實用新型實施例中模擬信號產生模塊的結構原理框圖；
[0015]圖6是本實用新型實施例中測試輸出模塊的結構示意框圖；
[0016]圖7是本實施例中反饋輸入輸出模塊的結構原理示意圖及其與測試輸出模塊的連接結構示意圖；
[0017]圖8是本實用新型實施例中反饋輸入輸出模塊的部分結構原理示意框圖；
[0018]圖9是本實用新型實施例中當LED指示燈在測試輸出模塊進行測試電參數時的原理示意圖。

【具體實施方式】
[0019]為了便于本領域技術人員的理解，以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0020]如附圖1所示，一種LED指示燈測試儀，包括FPGA模塊，均與FPGA模塊連接的電源模塊、存儲器模塊、人機界面模塊、串口通信模塊、顏色傳感器模塊、模擬信號輸入輸出模塊、輸入輸出分配模塊；所述模擬信號輸入輸出模塊與所述FPGA模塊中的AD/DA控制模塊連接組成一模擬信號產生模塊，所述輸入輸出分配模塊與所述FPGA模塊的1 口連接，還包括有測試輸出模塊，所述輸入輸出分配模塊以及所述模擬信號輸入輸出模塊的輸出端均與所述測試輸出模塊連接。
[0021 ] 作為對上述技術方案的改進，所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的反饋輸入輸出模塊。
[0022]作為對上述技術方案的進一步改進，所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的網絡接口模塊。
[0023]以下對LED指示燈測試儀的各功能模塊作詳細的描述說明:
[0024]FPGA模塊是本LED指示燈測試儀的核心模塊，對LED指示燈的測試工作主要在該FPGA模塊內完成。考慮到產業化問題，該LED指示燈測試儀將要大規模地應用于生產線上，因此FPGA模塊中的FPGA芯片在性價比和系統穩定性方面要綜合考量，以及還要考慮芯片長期供貨情況；在本實施例中，FPGA芯片采用Altera公司的Cyclone V系列的FPGA—5CGXFC7D6F31C7NES，該芯片有非常高的性價比，擁有149.5K個邏輯單元(LE)、56，480個自適應邏輯模塊(ALM)、7，696 KB片內存儲器、9個高速收發器、7個鎖相環(PLL)、312個18x18乘法器、560個引腳，最多能提供480個1 口。該FPGA芯片為現有應用成熟的芯片，其組成結構、功能原理等不再詳述。
[0025]電源模塊負責將交流工頻220V的市電轉換成穩定的土 12V和5V的電壓源，為各功能模塊提供電源。±12V電壓源主要供給模擬信號系統，5V電壓源分獨立的兩路，一路給模擬系統，另一路給數字系統，其結構示意圖如圖2所示。
[0026]人機界面模塊包括鍵盤模塊與顯示模塊，在本實施例中，鍵盤模塊采用5*5矩陣鍵盤結構，給用戶提供25個按鍵使用，而顯示模塊則選用640*480分辨率16位色的TFT液晶屏。
[0027]存儲器模塊，用于負責提供程序存儲和數據存儲，包括有FLASH存儲器和DDR3存儲器。
[0028]串口通信模塊，負責與上位機或是其它自動化設備聯動測試的通信接口，其既包括有RS232接口也包括有RS485接口，串口通信模塊通過光耦與FPGA模塊連接，用以進行光電隔離的保護。
[0029]網絡接口模塊，負責以太網通信，由FPGA模塊中的以太網驅動器IP核，外接千兆以太網PHY芯片88E1111組成，如圖3所示，實現千兆以太網的網絡通信，可提供網絡通信，儀器網絡化互聯，遠程升級等功能。
[0030]以上所述的電源模塊、人機界面模塊、存儲器模塊、串口通信模塊、以及網絡接口模塊等均為現有技術可實現的功能模塊，不再對其詳細說明。
[0031]顏色傳感器模塊，用于LED指示燈的光色參數(包括亮度、飽和度和色相)的測量。本實施例中，顏色傳感器模塊選用美國TAOS公司生產的TCS230顏色傳感器，其接口示意圖如附圖4所示。TCS230顏色傳感器將要檢測的LED指示燈的光信號進行采集，將采集到的RGB(紅綠藍三基色)的分量信號轉換為HSL(亮度、飽和度、色相)信號然后供FPGA模塊進行判斷。該顏色傳感器具有分辨率高、可編程的顏色選擇與輸出定標、單電源供電等特點；它把可配置的硅光電二極管與電流頻率轉換器集成在一個單一的CMOS電路上，同時在單一芯片上集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器，是業界第一個有數字兼容接口的RGB彩色傳感器。TCS230的輸出信號是數字量，可以驅動標準的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其他邏輯電路相連接。
[0032]模擬信號輸入輸出模塊與FPGA模塊中的AD/DA控制模塊連接組成一模擬信號產生模塊，用于產生恒壓、恒流等模擬信號并采集LED指示燈的電參數，從而達到測量LED指示燈電參數(如LED指示燈的導通壓降、導通電流、反向電流、反向壓降等電參數)的目的。本實施例中模擬信號產生模塊的結構組成原理圖如附圖5所示，其采用高精密DAC加運放射極推動三極管的方式來產生恒壓信號，具體為產生0-10V/50mA，分辨率為1mV,步進為20mV的恒壓信號；采用高精密DAC加運放與三極管分壓的方式產生恒流信號；具體為產生0-50mA/10V,分辨率為0.1mA,步進為0.2mA的恒流信號。
[0033]本實施例中的測試輸出模塊具有32個測試端口，每兩個測試端口測試一個LED指示燈，因此其具有16路測量回路，最多可同時支持16個LED指示燈的測試(包括光色參數與電參數的測試)，每一測試端口包括有兩選擇器與兩繼電器，其結構原理圖如附圖6所不O
[0034]所述輸入輸出分配模塊，用于對測試輸出模塊的32個測試端口中的16路測量回路進行切換分配，其采用時分復用原理，以實現同時測試16個LED指示燈。如附圖7所示，輸入輸出分配模塊主要由繼電器A與繼電器B兩個繼電器組成，繼電器A的常閉端與繼電器B的常開端并聯連接后與信號源(如所述模擬信號產生模塊中產生的恒壓恒流信號源)連接，繼電器A的常開端與繼電器B的常閉端并聯連接后通過電阻網絡接地，繼電器A的公共端與測試輸出模塊中所有的繼電器的常閉端(或常開端)連接，而繼電器B的公共端與測試輸出模塊中所有的繼電器的常開端(或常閉端)連接。繼電器A、繼電器B是本輸入輸出分配模塊的核心，這兩個繼電器是反向工作的，即一個閉會時，另一個就將斷開，從而保證了當一個繼電器作為輸出時，另一個繼電器就只能作為輸入。
[0035]附圖7中右邊所示的測試輸出模塊實際上為附圖6中的測試輸出模塊所有繼電器的簡化模塊示意圖，在測試輸出模塊中，其所有的繼電器的常閉端均連接在一起，然后與輸入輸出分配模塊中的其中一個繼電器(如繼電器A)的公共端連接；測試輸出模塊中所有的常開端也都連接在一起，然后再與輸入輸出分配模塊中的另一個繼電器(如繼電器B)的公共端連接，如附圖7所示(為方便起見，該圖中僅畫出測試輸出模塊中的兩個繼電器)。
[0036]本實施例提供的LED指示燈測試儀，其還配置有反饋輸入輸出模塊，用于反饋測試LED指示燈的測試結果。由于本實施例提供的測試輸出模塊具有16路測量回路，最多可同時支持16個LED指示燈的測試，因此該反饋輸入輸出模塊相應地配置了至少16路反饋輸出接口，各路反饋輸出接口用于將測試結果反饋給與LED指示燈測試儀配合使用的機器(如LED指示燈自動生產機)，各路反饋輸出接口反饋的信號可根據測試結果配置為測試合格輸出信號或測試不合格輸出信號；此外，該反饋輸入輸出模塊還同時配置了多路反饋輸入接口，其用于接收與LED指示燈測試儀配合使用的其他機器發送的控制信號，如用于接收啟動測試，停止測試，暫停測試等控制信號的輸入，由于這些測試信號是所有測量回路可以同時使用的，因此本反饋輸入輸出模塊中只配置了 8路反饋輸入接口，即可滿足工作需要。
[0037]本實施例例中，反饋輸入輸出模塊的反饋輸入接口端的輸入信號采用光耦隔離輸入，反饋輸出接口端的輸出信號采用繼電器干接點輸出，其結構原理組成圖如附圖8所示。由于各路反饋輸出接口的電路結構相同，各路反饋輸入接口的電路結構也相同，為方便起見，該附圖7中只畫出了部分的反饋輸出接口端電路結構與反饋輸入接口的電路結構?’另夕卜，各元器件的連接關系如附圖8所示，在此不再詳述。
[0038]以下對利用本實施例提供的LED指示燈測試儀進行測試的工作過程或工作原理作簡要的說明:如附圖9所示，附圖9為當將LED指示燈置于測試輸出模塊進行電參數測試時的原理示意圖。測試輸出模塊采用串聯4線制測試原理來對LED指示燈進行電參數的測試，其信號源為恒壓或恒流源信號(該信號源來自所述模擬信號產生模塊中產生的恒壓恒流信號源)，信號源輸出信號到被測LED的正端，同時還連接到MS接口 ；LED的負端則通過采樣電阻網絡接地，同時還與SR接口連接。采樣電阻網絡(即并聯的多個電阻)的上下兩端分別接RFR接口和RFG接口(測量回路的兩個接口)。然后MS與SR兩路信號經差分放大處理后可得出被測LED兩端的電壓Vx，RFR與RFG兩路信號經差分放大處理后得出采樣電阻兩端的電壓VtjPA Vx即為LED的導通壓降，由It = Vt/R即可得出LED的導通電流。至于LED的反向電流和反向壓降的測試，反向電流、反向壓降與導通電流、導通壓降的測試原理相同，只是測試端口的輸出信號相反，在此不再對其進行詳述。
[0039]如在測試時，若選取測試端口 Al與測試端口 A32兩個測試端口(詳見附圖6所示的測試輸出模塊)進行配對作為一個測量回路來測試一個LED，信號源的恒壓或恒流信號是從測試端口 Al的第一個繼電器輸出，并通過第一個選擇器到了 MS接口，然后信號經過LED到了測試端口 A32，此時信號只能從測試端口 A32的第二個繼電器進入，同時通過第二個選擇器將信號連接到SR接口。信號源的信號從測試端口 Al的第一個繼電器輸出，而輸入到測試端口 A32時，卻只能從第一個繼電器進入，是由所述輸入輸出分配模塊來配置實現的，輸入輸出分配模塊的信號分配的工作原理上述已作說明，在此不再贅述。
[0040]LED指示燈的光色參數測試過程則相對比較簡單，在對LED指示燈的導通壓降進行測試的同時，通過顏色傳感器模塊中的TCS230顏色傳感器獲取LED指示燈的光信號，FPGA模塊即可通過TCS230顏色傳感器獲得LED指示燈的光色參數。本實施例中，由于測試輸出模塊具有I6各測量回路，即16各測試通道，因此本實施例中的顏色傳感器模塊相應地配置了 16個TCS230顏色傳感器。
[0041]本實用新型提供的LED指示燈測試儀，具有可同時自動測量LED指示燈的光色參數與電參數的功能，且配備有多個高速測試通道(最多可同時測量16個LED指示燈的電參數與光色參數)，具有測試速度快，測試效率高等優點。目前，在生產電腦主機等LED指示燈線板生產企業中，大多是用具有恒壓恒流輸出功能的線材測試機來測試LED指示燈的電參數(導通壓降、導通電流、反向電流和反向壓降)，而用人眼去觀測光色參數(亮度、飽和度和色相)來進行LED指示燈的品質檢測。由于本實用新型提供的LED指示燈測試儀有可同時自動測量LED指示燈的光色參數與電參數的功能，將其應用于企業生產線上，可有效地代替現有企業生產中用人工進行檢測LED指示燈的光色參數的檢測，從而實現LED指示燈光色參數的自動化檢測，提高企業的生產效率。現有的一些生產電腦主機指示燈線板生產企業中，一臺自動化機一般同時生產4組包含2個雙色LED指示燈線板，若不用人工的觀測法來檢測LED指示燈的光色參數，則需要采用配置8臺專業的LED光色參數測試儀來進行檢測。當多臺專業LED光色參數測試儀與一臺線板機聯合生產測試時，由于通信接口不統一，難以協調，以致一臺自會化機通常只能配一臺專業LED光色參數測試儀，從而大大影響了企業的生產效率。而本實用新型提供的LED指示燈測試儀，則針對該自動化機生產的特點，配置了具有32個測試輸出端口，可同時支持16個LED指示燈的測試；因此，將本實用新型提供的LED指示燈測試儀應用于企業生產線上，可快速地，大規模的對LED指示燈進行品質檢測，從而大大提高企業的生產效率。
[0042]上述實施例為本實用新型的較佳的實現方式，并非是對本實用新型的限定，在不脫離本實用新型的發明構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種LED指示燈測試儀，包括FPGA模塊，均與FPGA模塊連接的電源模塊、存儲器模塊、人機界面模塊，其特征在于:還包括有測試輸出模塊，均與FPGA模塊連接的串口通信模塊、顏色傳感器模塊、模擬信號輸入輸出模塊、輸入輸出分配模塊，所述模擬信號輸入輸出模塊與所述FPGA模塊中的AD/DA控制模塊連接組成一模擬信號產生模塊，所述輸入輸出分配模塊與所述FPGA模塊的1 口連接，所述輸入輸出分配模塊以及所述模擬信號輸入輸出模塊的輸出端均與所述測試輸出模塊連接。
2.根據權利要求1所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的反饋輸入輸出模塊。
3.根據權利要求2所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述LED指示燈測試儀還包括有與所述FPGA模塊連接的網絡接口模塊。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述顏色傳感器模塊優選為美國TAOS公司生產的TCS230顏色傳感器。
5.根據權利要求4所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述串口通信模塊包括有RS232接口和/或RS485接口，且所述串口通信模塊通過光耦與FPGA模塊連接。
6.根據權利要求2所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述測試輸出模塊具有32個測試端口 ；所述的反饋輸入輸出模塊具有至少16路反饋輸出接口及至少8路反饋輸入接□ O
7.根據權利要求6所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述反饋輸入輸出模塊的反饋輸入接口端的輸入信號采用光耦隔離輸入，反饋輸出接口端的輸出信號采用繼電器干接點輸出。
8.根據權利要求2所述的LED指示燈測試儀，其特征在于:所述輸入輸出分配模塊包括繼電器A與繼電器B，繼電器A的常閉端與繼電器B的常開端并聯連接后與信號源連接，繼電器A的常開端與繼電器B的常閉端并聯連接后通過電阻網絡接地，所述繼電器A、繼電器B的公共端與所述測試輸出模塊中的繼電器的常閉端或常開端連接。
【文檔編號】G01R31/44GK204154883SQ201420521093
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】陳平平, 楊雷, 張志堅 申請人:東莞理工學院