本发明涉及烟草设备技术领域，尤其涉及一种烟机电路板故障定位装置。
背景技术：
目前，在卷烟生产线中，烟机设备包括有大量卷烟自动化生产的关键设备，如变频器、水分仪、流量计等，且随着烟草生产自动化的推进，烟机设备采用大规模集成电路板已成为主流。这些设备在运行过程会发生电子故障，此时需对烟机电路板进行测试，从而发现故障元器件，并解决电子故障。现有的烟机电路板测试手段主要是通过万用表或示波器对电路板中的电子元器件进行测量，从而发现烟机电路板中的故障。万用表的测量结果仅能表征待测量元器件信息的一个静态值，如电压值、电流值或电阻值，且万用表仅能检测电阻是否正常，其它元器件无法检测；示波器通常用于测量一段电路的瞬时电压波形或者瞬时电流波形，示波器对电路板的一部分电路进行测量，则根据电压电流的瞬态波形或静态值推断出这部分电路所产生的故障，需要专业的技术人员配合对应的电路图才能完成由于知识产权保护，设备服务商往往不提供烟机设备的电路图，这就导致无法通过万用表或示波器的检测结果，高效准确的得出烟机电路板的故障，也就无法对烟机电路板的进行检修和维护。且示波器需在烟机电路板工作状态下进行测量，在实际的生产中，是无法使用示波器对工作中的烟机进行故障测试的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于在线测试烟机电路板的装置，能够在无图纸的情况下，对烟机中的故障电路板进行故障元器件定位和判断，达到故障检测的目的。
本发明采用的技术方案为：
一种烟机电路板故障定位装置，包括中央处理器、数模转换模块、电流放大模块、用于与元器件端部连接的探针、用于与元器件端部或烟机电路板接地端接地的恒地端、信号采集模块、模数转换模块和显示器，中央处理器的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端连接电流放大模块的输入端，电流放大模块的输出端和信号采集模块的输入端分别连接探针，且探针、待测元器件和恒地端之间构成通路，信号采集模块的输出端连接模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端连接显示器。
所述的烟机电路板故障定位装置中的探针的数目为多个，且所述的烟机电路板故障定位装置还包括时分复用模块和接口面板，所述的接口面板中设置有多个继电器，且继电器与探针一一对应；时分复用模块的输入端与中央处理器的输出端相连接，时分复用模块的输出端分别连接每个继电器的输入端，且每个继电器的输入端还连接电流放大模块的输出端，每个继电器的输出端分别连接对应探针的输入端，所有的探针均连接信号采集模块的输入端。
所述的接口面板中还包括受控地端、用于控制受控地端电压的辅助脉冲模块，辅助脉冲模块的输入端连接中央处理器的输出端，辅助脉冲模块的输出端连接受控地端。
所述的辅助脉冲模块的电路包括芯片4052、辅助脉冲输入外围电路和辅助脉冲输出外围电路；
辅助脉冲输入外围电路包括第一电阻，第一电阻输入端连接中央处理器的输出端，第一电阻输出端连接芯片4052的12脚；
辅助脉冲输入外围电路还包括第二电阻、运算放大芯片第一tl084、第一电容、第三电阻和第四电阻，第二电阻输入端连接中央处理器的输出端，第二电阻的输出端连接第一tl084的6脚，第一tl084的5脚接地，第一tl084的6脚和7脚之间连接第三电阻，第三电阻两端并联第一电容，第一tl084的输出端连接第四电阻，第四电阻输出端连接芯片4052的5脚；芯片4052的9脚连接外部信号，从而控制辅助脉冲模块所输出的脉冲信号的有无，芯片4052的10脚连接外部信号，从而控制辅助脉冲模块所输出的脉冲信号的正负；芯片4052的2脚、4脚、6脚、11端接地；
辅助脉冲输出外围电路包括运算放大器l165，正极电压电路、负极电压电路、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；
负极电压电路包括第一齐纳二极管、第二电容，第一齐纳二极管的正极连接-15v电压源，第一齐纳二极管的负极连接l165的11脚，第二电容的正极接地，第二电容的负极连接l165的11脚；
正极电压电路包括第二齐纳二极管、第三电容，第二齐纳二极管负极连接+15v电压源，第二齐纳二极管的正极连接l165的4脚，第三电容的负极接地，第三电容的正极连接l165的4脚；
芯片4052的3脚连接l165的2脚，l165的3脚接地，芯片4052的13脚分别连接第七电阻的输入端和第八电阻的输入端，第七电阻的输出端连接l165的1脚，第八电阻的输出端接地；l165的1脚连接第六电阻的输入端，且第六电阻的输入端通过第五电阻接地，第六电阻的输出端连接接口面板中的受控地端。所述的数模转换模块由芯片dac0800及其外围电路构成。
所述的模数转换模块由芯片ad7475及其外围电路构成。
所述的电流放大模块包括运算放大芯片lm759及其外围电路,所述的外围电路包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第二十电阻、第四电容和第五电容、第一稳压二极管和第二稳压二极管；
lm759的4脚通过第九电阻连接+15v电压源，lm759的11脚通过第十四电阻连接-15v电压源；
lm759的2脚通过第十二电阻连接数模转换电路的输出端，第十二电阻两端并联第四电容，第十二电阻输出端连接第十三电阻，第十三电阻输出端分为两路，一路接地，另一路连接lm759的3脚；第十三电阻的输入端还通过第十电阻连接外部偏置，第十电阻的输出端连接第十一电阻的输入端，第十一电阻的输入端连接lm759的1脚，lm759的1脚连接第十五电阻的输入端，第十五电阻的输出端接地；第十六电阻与第五电容串联，且第十六电阻与第五电容构成的串联电路并联于第十五电阻两端；第一稳压二极管的正极连接第十五电阻的输入端，第一稳压二极管的负极连接第二稳压二极管的负极，第二稳压二极管的正极接地；第十九电阻与第二十电阻串联，且第十九电阻输入端连接第一稳压二极管的正极，第二十电阻输出端接地；第十七电阻、第十八电阻的输入端均连接十九电阻输入端，第十七电阻输出端输出正弦波信号，第十八电阻输出端输出正弦波信号，第十九电阻输出端输出正弦波信号，第十七电阻输出端、第十八电阻输出端和第十九电阻输出端分别通过继电器连接不同的探针。
所述的信号采集电路包括芯片pga203及其外围电路、运算放大芯片第二tl084和运算放大芯片第三tl084，所述的外围电路包括、滑动变阻器、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第二十六电阻、第二十七电阻；
滑动变阻器的滑片输入端连接+15v电源，滑动变阻器的一端连接芯片pga203的6脚，另一端连接芯片pga203的9脚；芯片pga203的7脚通过第二十一电阻r21接地；芯片pga203的8脚连接探针；芯片pga203的1脚和2脚连接外部控制信号，实现对所采集的电流信号的增益控制，芯片pga203的5脚连接第七电容，第七电容输出端接地，芯片pga203的4脚接地；芯片pga203的10脚连接第六电容，第六电容输出端和芯片pga203的11脚连接芯片pga203的12脚，芯片pga203的12脚连接第二十二电阻的输入端；
设定与第二十二电阻的输出端连接的运算放大芯片tl084为第二tl084，第二十二电阻的输出端连接第二tl084的9脚，第二tl084的10脚接地，第二tl084的9脚连接第二十三电阻的输入端，第二tl084的8脚连接第二十三电阻的输出端，第二十三电阻的输出端连接第二十四电阻r24的输入端；
设定与第二十四电阻的输出端连接的运算放大芯片tl084为第三tl084,第二十四电阻的输出端连接第三tl084的6脚，第三tl084的6脚与外部基准之间串联第二十五电阻；第三tl084的6脚连接第二十六电阻的输入端，第二十六电阻的输出端连接第三tl084的7脚，第三tl084的7脚连接第二十七电阻r27的输入端，第二十七电阻r27的输出端连接模数转换模块的输入端；第三tl084的5脚接地。
本发明通过在故障电路板的任意元器件端部和恒地端之间或任意元器件和恒地端之间分别施加正弦电压信号，采集元器件每个端部相应正弦电压信号下的电流信号，得到元器件每个端部的测试电压-电流特性图，采用同样的方式，得到与故障电路板相同的正常电路板中对应元器件的端部的基准电压-电流特性图，将测试电压-电流特性图和基准电压-电流特性图进行对比，从而判断故障电路板的元器件是否正常，完成对烟机电路板的故障定位。
进一步的，通过设置多个探针以及与探针一一对应的继电器，并通过中央处理器和时分复用模块控制继电器的通断，使得正弦电压信号分时施加于多个元器件的端部，依次得到与多个元器件的端部对应的测试电压-电流特性图，从而可快速判断故障电路板的多个元器件是否正常，大大提升了检测效率。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明所述的辅助脉冲模块的电路图；
图3为本发明所述的数模转换模块的电路图；
图4为本发明所述的电流放大模块的电路图；
图5为本发明所述的信号采集模块的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括中央处理器、数模转换模块、电流放大模块、用于与元器件端部连接的探针、用于与元器件端部或烟机电路板接地端接地的恒地端、信号采集模块、模数转换模块和显示器，中央处理器的输出端连接数模转换模块的输入端，数模转换模块的输出端连接电流放大模块的输入端，电流放大模块的输出端和信号采集模块的输入端分别连接探针，且探针、待测元器件和恒地端之间构成通路，信号采集模块的输出端连接模数转换模块的输入端，模数转换模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端连接显示器。
中央处理器中经过运算，产生逻辑信号，数模转换模块将逻辑信号转换为连续的正弦波电压信号，并通过电流放大模块调节正弦波电压信号的幅值和波形。
本发明的测试过程如下：
探针接入故障电路板的待测元器件的端部，如芯片的任意一个引脚，电阻或者电容的任意一端，故障电路板恒地端接地，即在待测元器件的端部和恒地端之间施加了一个正弦信号，探针和恒地端通过烟机电路板上的电路形成通路。信号采集电路采集探针上对应正弦电压信号下的电流信号，为了精准测试，信号采集电路同时采集探针上的电压信号和电流信号，其中，电压信号是已知的。
信号采集模块采集的信号为模拟信号，经过模数转换电路和中央处理器的处理后，可获得元器件的一个端部和恒地端之间通路中的一个电压-电流特性曲线，设定该曲线为测试电压-电流特性曲线，并在显示器上显示测试电压-电流特性曲线。
将探针接入故障电路板的待测元器件的另一个端部，如芯片的另一个引脚，电阻或者电容的另一端，获得元器件的另一个端部和恒地端之间通路中的另一个测试电压-电流特性曲线，并在显示器上显示该曲线。依次得到待测元器件的所有端部的所有对应的测试电压-电流特性曲线。
重复上述过程，依次将探针接入与故障电路板相同的正常电路板中与待测元器件相同的元器件的所有端部，得到与所有测试电压-电流特性曲线一一对应的电压-电流特性曲线，设定该曲线为基准电压-电流特性曲线。
在待测元器件出现故障的情况下，该待测元器件端部的测试电压-电流特性曲线和正常状态下的基准电压-电流特性曲线相比，会发生显著的变化。将待测元器件每个端部的测试电压-电流特性曲线和对应的基准电压-电流特性曲线一一作对比，若完全相同，则说明待测元器件正常，反之，则说明故障电路板的待测元器件不正常，对烟机电路板的故障定位完成。
或将探针接入故障电路板的待测两端元器件的一个端部，恒地端接入待测两端元器件的另一个端部，即在待测两端元器件两端施加正弦电压信号。此种情况无需再将探针接入故障电路板的待测两端元器件的另一个端部，即可判断出待测两端元器件是否正常。
本发明通过在故障电路板的待测元器件的每个端部施加正弦电压信号，同时采集每个端部的电流信号，得到该测试点的测试电压-电流特性图，同时得到与故障电路板相同的正常电路板中对应元器件每个端部的基准电压-电流特性图，通过将测试电压-电流特性曲线和对应的基准电压-电流特性曲线一一作对比，判断待测元器件是否正常，完成对烟机电路板的故障定位。
测试的过程中，待测元器件的每个端部施加的电流是弱电流，不超过200ma,满足英国国防部制定的标准，不会对器件造成损害，保证了元件在测试过程中的安全。
如图1所示，所述的探针的数目为多个，且所述的烟机电路板故障定位装置还包括时分复用模块和接口面板，所述的接口面板中设置有多个继电器，且继电器与探针一一对应；本实施例中，为了快捷接线，将恒地端设置于接口面板上。时分复用模块的输入端与中央处理器的输出端相连接，时分复用模块的输出端分别连接每个继电器的输入端，且每个继电器的输入端还连接电流放大模块的输出端，每个继电器的输出端分别连接对应探针的输入端，所有的探针均连接信号采集模块的输入端。
由于烟机电路板中通常设置有多个元器件，元器件包括多个芯片、二极管、三极管、电阻、电容等等，特别是芯片引脚数量众多，排布密集，测量不易因此，设置多个探针，多个探针连接至故障电路板的一个或多个元器件的端部，并通过中央处理器对时分复用模块的控制，实现对多个继电器打开与闭合的分时控制，实现正弦电压信号分时施加于多个探针上，并依次得到与多个探针接触的元器件端部的一一对应的测试电压-电流特性图，且所述的测试电压-电流特性图显示器上，从而可快速判断故障电路板的多个元器件或引脚众多的芯片是否正常，大大提升了检测效率。
同时，因元器件端部与电路板恒地端之间的电路可能不相同，对于单个的元件如电容、电阻来说，对电容或电阻的检测需分别检测两端接入点是否正常，比较繁琐。此时，可将电阻或电容一端连接探针，一端连接恒地端，提高检测效率。
如图1所示，所述的接口面板中还包括受控地端、用于控制受控地端电压的辅助脉冲模块，辅助脉冲模块的输入端连接中央处理器的输出端，辅助脉冲模块的输出端连接受控地端。
烟机电路板中存在的元件多种多样，有一些三端元件如三极管在测量时，需要接入受控地端，三极管的三个端部分别连接受控地端、恒地端和探针，具体的连接关系为现有技术，在此不再详述。
受控地端、恒地端和探针相互配合，完成某些特殊元件的故障测量，进一步完善了烟机电路板故障定位装置是测试范围。
下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图2所示，所述的辅助脉冲模块的电路由芯片4052、辅助脉冲输入外围电路和辅助脉冲输出外围电路构成；
辅助脉冲输入外围电路包括第一电阻r1，第一电阻r1输入端连接中央处理器的输出端，第一电阻r1输出端连接芯片4052的12脚；
辅助脉冲输入外围电路还包括第二电阻r2、运算放大芯片第一tl084、第一电容c1、第三电阻r3和第四电阻r4，第二电阻r2输入端连接中央处理器的输出端，第二电阻r2的输出端连接第一tl084的6脚，第一tl084的5脚接地，第一tl084的6脚和7脚之间连接第三电阻r3，第三电阻r3两端并联第一电容c1，第一tl084的输出端连接第四电阻r4，第四电阻r4输出端连接芯片4052的5脚；
芯片4052的9脚连接外部信号，从而控制辅助脉冲模块所输出的脉冲信号的有无，芯片4052的10脚连接外部信号，从而控制辅助脉冲模块所输出的脉冲信号的正负；
芯片4052的2脚、4脚、6脚、11端接地；
辅助脉冲输出外围电路包括运算放大器l165，正极电压电路、负极电压电路、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；
负极电压电路包括第一齐纳二极管sv1、第二电容c2，第一齐纳二极管sv1的正极连接-15v电压源，第一齐纳二极管sv1的负极连接l165的11脚，第二电容c2的正极接地，第二电容c2的负极连接l165的11脚；
正极电压电路包括第二齐纳二极管sv2、第三电容c3，第二齐纳二极管sv2负极连接+15v电压源，第二齐纳二极管上sv2的正极连接l165的4脚，第三电容c3的负极接地，第三电容c3的正极连接l165的4脚；
芯片4052的3脚连接l165的2脚，l165的3脚接地，芯片4052的13脚分别连接第七电阻r7的输入端和第八电阻r8的输入端，第七电阻r7的输出端连接l165的1脚，第八电阻r8的输出端接地；l165的1脚连接第六电阻的输入端，且第六电阻r6的输入端通过第五电阻r5接地，第六电阻r6的输出端连接接口面板中的受控地端。
所述的数模转换模块由芯片dac0800及其外围电路构成，芯片dac0800外围电路连接简单，控制方便，且价格低廉。
本实施例中，如图3所示，所述的外围电路芯片第四tl084和芯片第五tl084，还包括第二十九电阻r29、第三十电阻r30、第三十一电阻r31、第三十二电阻r32、第三十三电阻r33、第三十四电阻r34、第三十五电阻r35和第三十六电阻r36、第八电容c8和第九电容c9。
dac0800的5脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚分别与中央处理器的输出端相连接，dac0800的16脚通过第八电容c8接地，dac0800的15脚通过第二十九电阻r29接地，dac0800的1脚直接接地，dac0800的14脚通过第三十一电阻r31连接外部的参考电压，且dac0800的14脚通过第三十二电阻r32连接参考电压，以调整数模转换电路输出的正线电压信号的幅值。
dac0800的2脚通过第三十电阻r30接地，设定与dac0800的2脚连接的运算放大芯片tl084为第四tl084，且dac0800的2脚连接第四tl084的3脚，dac0800的4脚连接第四tl084的2脚，第四tl084的2脚通过第三十三电阻r33连接第四tl084的1脚。第四tl084的11脚连接电源负极，4脚连接电源负极。
第四tl084的1脚连接第三十四电阻r34的输入端，第三十四电阻r34的输出端连接第三十五电阻r35的输入端，第三十五电阻r35的输出端接地；第三十五电阻r35两端并联第九电容c9；设定与第三十五电阻r35的输出端连接的的运算放大芯片tl084为第五tl084，第三十五电阻r35的输出端连接第五tl084的5脚，第五tl084的6脚连接第三十六电阻r36的输入端，第三十六电阻r36的输出端连接第五tl084的7脚，第五tl084的7脚连接电流放大模块的输入端，即第十二电阻r12的输入端。
如图4所示，所述的电流放大模块包括运算放大芯片lm759及其外围电路,所述的外围电路包括第二+15v电压源和-15v电压源、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十九电阻r19和第二十电阻r20、第四电容c4和第五电容c5、第一稳压二极管d1和第二稳压二极管d2；
第二+15v电压源通过第九电阻r9连接lm759的4脚，-15v电压源通过第十四电阻r14连接lm759的11脚；
lm759的2脚通过第十二电阻r12连接数模转换电路的输出端，第十二电阻r12两端并联第四电容c4，第十二电阻r12输出端连接第十三电阻r13，第十三电阻r13输出端分为两路，一路接地，另一路连接lm759的3脚；第十三电阻r13的输入端还通过第十电阻r10连接外部偏置，第十电阻r10的输出端连接第十一电阻r11的输入端，第十一电阻r11的输入端连接lm759的1脚，lm759的1脚连接第十五电阻r15的输入端，第十五电阻r15的输出端接地；第十六电阻r16与第五电容c5串联，构成滤波电路，且该滤波电路并联于第十五电阻r15两端；
第一稳压二极管d1的正极连接第十五电阻r15的输入端，第一稳压二极管d1的负极连接第二稳压二极管d2的负极，第二稳压二极管d2的正极接地；第一稳压二极管d1和第二稳压二极管d2构成过压保护电路。
第十九电阻r19与第二十电阻r20串联，且第十九电阻r19输入端连接第一稳压二极管d1的正极，第二十电阻r20输出端接地；第十七电阻r17、第十八电阻r18的输入端均连接十九电阻输入端，第十七电阻r17输出端输出电流值为10ma的正弦波信号，第十八电阻r18输出端输出电流值为200ma的正弦波信号，第十九电阻r19输出端输出电流值为0.5ma的正弦波信号，第十七电阻r17输出端、第十八电阻r18输出端和第十九电阻r19输出端分别通过继电器连接不同的探针。
本实施例所述的运算放大芯片lm759及其外围电路可放大数模转换模块输出的正弦电压信号，并设置多个输出端，满足故障电路板上不同特性的元器件的需求。
如图5所示，所述的信号采集电路包括芯片pga203及其外围电路、运算放大芯片第二tl084和运算放大芯片第三tl084，所述的外围电路滑动变阻器r28、第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第二十三电阻r23、第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26、第二十七电阻r27；
滑动变阻器r28的滑片输入端连接+15v电源，滑动变阻器r28的一端连接芯片pga203的6脚，另一端连接芯片pga203的9脚；芯片pga203的7脚通过第二十一电阻r21接地；芯片pga203的8脚连接探针；芯片pga203的1脚和2脚连接外部控制信号，实现对所采集的电流信号的增益控制，芯片pga203的5脚连接第七电容c7，第七电容c7输出端接地，芯片pga203的4脚接地；芯片pga203的10脚连接第六电容c6，第六电容c6输出端和芯片pga203的11脚连接芯片pga203的12脚，芯片pga203的12脚连接第二十二电阻r22的输入端；
设定与第二十二电阻r22的输出端连接的运算放大芯片tl084为第二tl084，第二十二电阻r22的输出端连接第二tl084的9脚，第二tl084的10脚接地，第二tl084的9脚连接第二十三电阻r23的输入端，第二tl084的8脚连接第二十三电阻r23的输出端，第二十三电阻r23的输出端连接第二十四电阻r24的输入端；
设定与第二十四电阻r24的输出端连接的运算放大芯片tl084为第三tl084，第二十四电阻r24的输出端连接第三tl084的6脚，第三tl084的6脚与外部基准之间串联第二十五电阻r25；第三tl084的6脚连接第二十六电阻r26的输入端，第二十六电阻r26的输出端连接第三tl084的7脚，第三tl084的7脚连接第二十七电阻r27的输入端，第二十七电阻r27的输出端连接模数转换模块的输入端；第三tl084的5脚接地。
芯片pga203及其外围电路元器件少，电路结构简单等，通过两个tl084可以将采集的电压变换到0v~1v的信号，便于数模转换电路使用。
在本实施例中，模数转换模块由芯片ad7475及其外围电路构成。所述的时分复用模块由芯片74ls77、芯片cd4051以及外围电路构成。中央处理器由主机测试、单片机和cpld构成，连接关系为现有技术，不再描述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，如采集其它的芯片或运算放大电路实现本发明所述的功能；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。