紅外遙控器綜合測試裝置的設(shè)計

摘要：針對紅外遙控器整機手工測試速度慢，容易誤測的缺點，根據(jù)對紅外遙控器的測試要求，設(shè)計了一種能夠配合流水線作業(yè)的快速紅外遙控器測試裝置，給出該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制電路設(shè)計和測試流程圖。樣機試驗表明，該測試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對不同型號紅外遙控器各種技術(shù)指標(biāo)的快速、精確測試和篩選，有效改進遙控器生產(chǎn)線的測試手段，提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：紅外遙控器；測試裝置；氣動噴嘴；測試流程

0 引言
    紅外遙控器作為家用電器的外圍配套產(chǎn)品，數(shù)量巨大。目前國內(nèi)遙控器的生產(chǎn)技術(shù)成熟，元器件的插接、貼裝和焊接基本上由設(shè)備完成。遙控器生產(chǎn)完畢后要對所有按鍵的通斷、發(fā)射紅外碼是否正確、發(fā)射功率是否達標(biāo)、紅外發(fā)射角度是否足夠、休眠功耗等各項技術(shù)指標(biāo)進行測試，目前整機測試工作仍然由手工完成。測試環(huán)節(jié)不完善一方面造成產(chǎn)品質(zhì)量隱患，質(zhì)量缺乏保障造成產(chǎn)品信譽度的下降，另一方面影響生產(chǎn)效率，使企業(yè)在市場中競爭力下降。
    遙控器測試項目大都與按鍵操作有關(guān)，快速自動按鍵的設(shè)計難度較大，而且不同型號的遙控器的按鍵數(shù)量和布局各不相同，所以遙控器檢測裝置設(shè)計難度較大，目前國內(nèi)市場上還沒有出現(xiàn)這樣的設(shè)備。本文在分析遙控器整機測試要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種紅外遙控器綜合測試裝置，該裝置實現(xiàn)了對紅外遙控器的快速按鍵操作、紅外發(fā)射編碼的驗證、紅外發(fā)射功率的測量、紅外發(fā)射角度的測量和待機電流的測量，而且通過修改測試文本能夠?qū)崿F(xiàn)對不同型號遙控器的快速測試和篩選。

1 工作原理
    圖1是紅外遙控器綜合測試裝置的結(jié)構(gòu)圖。被測遙控器通過導(dǎo)軌由入口處送入，測試合格品從出口送至包裝工段，不合格的產(chǎn)品由分揀機構(gòu)送返修工段。工裝夾具是定位夾緊機構(gòu)，當(dāng)遙控器進入測試工位后，系統(tǒng)會檢測到并啟動工裝夾具將遙控器固定在測試位置。測試平臺上按照遙控器的鍵盤布局安放了相同數(shù)量的氣動噴嘴，高壓氣流從噴嘴噴出后會擠壓對應(yīng)位置的按鍵，模擬人工按鍵動作，測試平臺同時檢測紅外編碼、發(fā)射功率、發(fā)射角度等。分揀機構(gòu)用來分離遙控器，當(dāng)檢測到不合格遙控器時分揀機構(gòu)啟動氣缸將該遙控器從傳輸線頂?shù)讲缓细癞a(chǎn)品工位。PC控制整個測試裝置的運行，它指揮測試平臺的氣閥動作，讀取平臺的測試數(shù)據(jù)，對遙控器是否合格進行判定，發(fā)出分揀指令，是整個測試裝置的核心，以下按照裝置動作步驟予以說明。

    第一階段為定位。被測遙控器從入口沿運輸導(dǎo)軌進入測試裝置，系統(tǒng)檢測到后會啟動工裝夾具夾緊遙控器，同時連接供電端子到遙控器的電池倉，至此定位階段完成。
    第二階段為預(yù)測試。遙控器在整機組裝完畢后并不能保證電源電路是正常的，給一只電源系統(tǒng)短路的遙控器供電會導(dǎo)致測試裝置的供電電路故障，加入預(yù)測試階段就是為了避免出現(xiàn)這個現(xiàn)象，預(yù)測試時給遙控器供電端子加低電壓并測試電流，通過計算得到遙控器的輸入阻抗，阻抗太小說明遙控器的電源系統(tǒng)有短路故障，阻抗太大說明有斷路或接觸不良的故障，系統(tǒng)將不再對其測試，而是通過分揀系統(tǒng)直接送返修。
    第三階段為測試階段。在測試階段遙控器處于通電工作狀態(tài)。測試過程是依照測試文本來執(zhí)行的，測試一個遙控器的程序由多個步驟組成，每一個步驟稱為一個記錄。當(dāng)測試開始時，PC機給測試平臺依次送來測試記錄，每次一條，記錄中會指定打開那一個氣動噴嘴，測試平臺收到產(chǎn)生相應(yīng)動作，被測遙控器發(fā)射紅外信號，紅外檢測頭檢測信號波形、發(fā)射功率、發(fā)射角度等并回送給PC，PC收到后和標(biāo)準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)比較并判定該步驟是否正確，等所有的記錄測試完成后，PC判定如合格，則允許遙控器通過；如不合格則發(fā)出分揀指令同時打印故障信息。
    第四階段為分揀階段。分揀機構(gòu)接收PC發(fā)來的分揀指令，如收到分揀指令則啟動氣動執(zhí)行機構(gòu)將正在通過的遙控器頂下導(dǎo)軌，送返修工段。[!--empirenews.page--]

2 測試平臺
    遙控器測試項目大都與按鍵操作有關(guān)，快速可靠地實現(xiàn)按鍵操作是該測試裝置的關(guān)鍵。圖2是按鍵操作示意圖，進氣管道連接到氣泵，電磁閥控制氣流的通斷，當(dāng)電磁閥打開時，氣流沖擊遙控器鍵盤，將按鍵按下，這樣就能夠用非接觸方式對按鍵進行快速操作。

    在測試平臺上有很多噴嘴，測試新型號的遙控器之前，必須對測試平臺的噴嘴位置進行調(diào)整，被測遙控器每一個按鍵正下方對應(yīng)一個噴嘴，噴嘴被惟一編號，裝置總共設(shè)計有100個噴嘴，能夠滿足遙控器測試的要求。
    測試控制流程如圖3所示，主處理器選用NXP公司ARM7核的LPC2214，該處理器運行速度60 MHz，片上集成有256 KB的FLASH和16 KB的RAM，片上外設(shè)有8路10位A／D轉(zhuǎn)換器、PWM輸出口、多個可配置GPIO引腳等。

    處理器通過RS 232接口和PC連接，PC通過該接口傳送測試指令，測試平臺通過該接口返回測試數(shù)據(jù)；為了便于調(diào)試，測試裝置設(shè)計有本地數(shù)碼管顯示電路，在測試過程中，當(dāng)前正在進行的測試記錄和正在動作的噴嘴編號會顯示出來。
    遙控器的紅外發(fā)射功率決定有效遙控距離，紅外發(fā)射功率測試就是用來檢測這一指標(biāo)的，電路用敏感紅外接收管將遙控器發(fā)射的紅外信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，該信號經(jīng)過放大后送LPC2214的A／D采集端，由LPC2214轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送給PC，用于判定遙控器的發(fā)射功率是否足夠。[!--empirenews.page--]
    當(dāng)某一按鍵按下后，遙控器就會發(fā)射紅外編碼，遙控器用紅外發(fā)射時間的長短來表示二進制數(shù)據(jù)的01，多個01的組合構(gòu)成一個紅外編碼，按鍵不同，則編碼不同。裝置采用圖4電路來接收紅外編碼，圖4中IR_LED即是紅外敏感二極管，電路具有紅外收發(fā)功能，將IR_EN和IR_OUT置為低電平，則可以通過IR_IN端檢測紅外編碼的高低電平，該端子連接到LPC2214的捕獲輸入引腳，利用捕獲功能可以測量高低電平的時間長度。將IR_EN置為高電平，則可以通過IR_OUT發(fā)送紅外編碼信號，發(fā)送功能是用來對裝置進行校正的，文中不再贅述。

    遙控器發(fā)射的紅外信號有散射角度，接收者必須處于前方一定角度范圍內(nèi)才能可靠接收。裝置在被測遙控器的前方水平布置了12個紅外接收管，通過測量這12個紅外接收管信號的有無來判斷遙控器的發(fā)射角度。
裝置通過電池倉的連線給遙控器供電，不同的遙控器需要不同的供電電壓，裝置提供給被測遙控器的是可調(diào)直流電源，供電電壓由PC設(shè)定，通過LPC2214的PWM功能進行調(diào)整，在電源輸出端接有電流測量電路，用來測量遙控器的發(fā)射功耗和靜態(tài)功耗，測量信號放大后送LPC2214的AD引腳。
    在測試開始后，PC依據(jù)測試程序給測試平臺發(fā)送測試記錄，每條記錄中指定要打開的噴嘴，LPC2214收到指令后，打開對應(yīng)電磁閥，模擬按鍵動作，通電的遙控器會發(fā)射紅外信號，功率測量、紅外編碼測試、紅外角度測量、功耗測量電路獲取相應(yīng)值并送回給PC，PC和標(biāo)準(zhǔn)值比較后作出判定，如不合格則發(fā)出分揀信號，分揀機構(gòu)執(zhí)行分揀動作。

3 測試軟件
    一個完整的測試由若干條測試記錄組成，PC發(fā)送的測試記錄如圖5所示，測試平臺返回的記錄如圖6所示。以下對測試和返回記錄的字段予以說明，前導(dǎo)頭是異步通信中表示一幀開始的標(biāo)志，最末校驗值字段用來驗證一幀傳輸數(shù)據(jù)的傳輸是否正確，設(shè)計中采用CRC校驗方式。

    圖5中的測試指令字段是PC發(fā)給測試平臺的動作指示，有預(yù)測試指令、分揀指令、編碼測試指令。前文對預(yù)測試和分揀指令的功能已做過說明，在這兩條指令中3個閥門號字段無定義。編碼測試指令是測試當(dāng)遙控器某一按鍵按下后它的紅外編碼、發(fā)射功率、角度、功耗等指標(biāo)的指令，指令中3個閥門號字段指定了該測試記錄中需要打開的電磁閥編號，在一個測試記錄中允許有3個電磁閥打開，即遙控器最多允許同時按下3個鍵。
    圖6是測試平臺發(fā)送給PC的返回記錄，包含有發(fā)射功率、發(fā)射角度、當(dāng)前功耗、紅外編碼字段。每個按鍵按下，遙控器發(fā)信號，測試平臺測量這四組值并回送給PC。紅外編碼字段是反映紅外高低電平時間長度的所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大。此外需要說明的是發(fā)射功率、發(fā)射角度、當(dāng)前功耗都反映的是當(dāng)前記錄的瞬時值，發(fā)射不同紅外編碼時這些值會有差別，PC在測試完成所有按鍵后，將這些值平均得到最終判定值。
     PC端程序中存放有測試數(shù)據(jù)，測試新型號的遙控器之前，數(shù)據(jù)需要預(yù)先錄入，數(shù)據(jù)包括遙控器每個按鍵和噴嘴編號的對應(yīng)關(guān)系、每個按鍵按下后遙控器發(fā)射紅外高低電平時間長度的所有數(shù)據(jù)、遙控器供電電壓、預(yù)測試限制電流最大最小值、發(fā)射功率、發(fā)射角度、發(fā)射功耗、靜態(tài)功耗等的限定值，所有這些數(shù)據(jù)組成一個測試文本，測試時PC依據(jù)它來控制整個測試過程并做出遙控器合格與否的判定。一個遙控器測試完成后，如果合格，PC會累計合格數(shù)量，如不合格PC會打印維修建議。
    除上述基本功能外，PC端程序還具有統(tǒng)計功能，能夠計算合格率，統(tǒng)計日、月、年報表等。

4 結(jié)論
    按上述方法設(shè)計的遙控器測試裝置經(jīng)過樣機調(diào)試，連續(xù)測試一個按鍵的平均測試時間為0．4 s，遠遠高于人工測試速度，由于測試過程全自動，避免了誤測、漏測的可能，通過簡單地修改PC的測試文本，就能夠做到對多種不同型號遙控器的測試。在樣機試驗過程中，發(fā)現(xiàn)這樣的速度完全滿足中低速生產(chǎn)線的要求，但對于高速流水線顯得稍慢，究其原因，電磁閥的動作速度在系統(tǒng)中偏慢，但樣機中所選電磁閥已經(jīng)是速度指標(biāo)較高的，多軌并行可能是解決這個問題的惟一出路。