本实用新型属于电路板检测工装技术领域，具体地说，是涉及一种用于对电路板上的步进电机驱动电路和风机驱动电路进行故障检测的装置。
背景技术：
电子产品中的线路板（电路板）在生产线体上加工制作完成后，都需要对电路板上的各部分功能电路进行故障检测，以挑选出其中的合格品入库或者转入下一级生产线体进行被控负载的组装或者焊接操作。
目前，对生产线体上的电路板进行故障检测通常采用以下两种方式：
一种是人工检测方式。即，采用人工测量的方式通过人为的主观分析，判断出电路板是否存在故障。这种检测方式操作过于复杂，检测时间长且工人易误报，导致产品的不良率增大，给生产和维修带来困难，并且检测速度慢导致生产线产品大量积压，影响生产效率。
另一种是智能工装检测方式。即，将生产线体上的电路板连接至智能工装，利用智能工装控制电路板上的各功能电路依次驱动与电路板连接的被控负载开启，通过观测被控负载的运行状况，判断电路板上的各功能电路是否正常。以冰箱产品中的主控板为例进行说明，在冰箱的主控板上通常都布设有用于控制风门开启或关闭的风门驱动电路以及用于控制风机运转的风机驱动电路。在对冰箱主控板上的风门驱动电路和风机驱动电路进行故障检测时，首先需要将驱动风门开关的步进电机以及风机连接至主控板，即，分别与所述的风门驱动电路和风机驱动电路对应连接上；然后，通过智能工装与主控板上的处理器通信，通过处理器输出控制指令至风门驱动电路和风机驱动电路，进而驱动步进电机和风机运行。若步进电机和风机正常运转，则表示主控板上的风门驱动电路和风机驱动电路正常；否则，判定其存在故障。这种传统的智能工装检测方式，由于需要将被控负载连接至待测的电路板上才能完成对电路板的故障检测任务，因此存在因电路板故障导致被控负载损毁的风险，继而易造成被控负载损耗率增大、检测成本升高等问题。
技术实现要素：
本实用新型针对电路板上的步进电机驱动电路提出了一种电路板检测工装，无需将步进电机连接至电路板，即可对电路板上的该部分功能电路进行故障检测，并获得准确的故障检测结果。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种电路板检测工装，在所述电路板上布设有步进电机驱动电路，所述步进电机驱动电路输出用于驱动步进电机正转或反转的N路脉冲信号；在所述检测工装中设置有用于对所述步进电机驱动电路进行故障检测的电机驱动检测模块；所述电机驱动检测模块包括步进电机检测接口、N路波形整形电路和控制器；所述步进电机检测接口包括用于接收所述N路脉冲信号的N个引脚；所述N路波形整形电路与所述步进电机检测接口的所述N个引脚一一对应连接，对所述N路脉冲信号分别进行整形处理；所述控制器接收整形处理后的N路脉冲信号，并根据整形处理后的N路脉冲信号的时序生成故障检测结果。
优选的，所述步进电机检测接口包括4个用于接收所述脉冲信号的引脚，顺次为第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；在所述第一引脚与第二引脚之间跨接有第一电感，在所述第三引脚与第四引脚之间跨接有第二电感，利用电感仿效步进电机中的绕组，以模拟脉冲信号在步进电机中的传输环境，继而获得更加准确的故障检测结果。
作为所述波形整形电路的一种优选电路设计，本实用新型在每一路所述的波形整形电路中均设置有分压电路、钳位电路和限流电阻，每一路所述的脉冲信号经由分压电路降压、钳位电路限位后，通过限流电阻传输至所述控制器。
优选的，所述控制器优选通过其N路I/O口对应连接所述的N路波形整形电路，接收经所述波形整形电路处理后的N路脉冲信号。
优选的，在所述分压电路中优选设置两个串联的分压电阻，连接在所述步进电机检测接口的所述引脚与地之间；在所述钳位电路中优选设置两个正向串联的二极管，两个二极管串联后阴极连接直流电源，阳极接地，两个二极管的中间节点连接两个分压电阻的中间节点，并通过所述限流电阻连接所述控制器。
为了提高故障检测效率，可以在所述检测工装上设置多组所述的电机驱动检测模块，均连接所述的控制器，由此可以对多个步进电机驱动电路同时进行故障检测，加快故障检测速度。
为了使本实用新型的电路板检测工装在无需将风机连接至电路板，即可对电路板上的风机驱动电路进行故障检测，并获得准确的检测结果，本实用新型在所述检测工装上还设置有用于对所述风机驱动电路进行故障检测的风机驱动检测模块，其包括风机检测接口和继电器；所述风机检测接口包括两个电源引脚和一个反馈引脚，所述的两个电源引脚用于接收所述风机驱动电路输出的用于驱动风机运转的直流供电，所述反馈引脚用于向所述风机驱动电路反馈PWM信号；所述继电器的线圈连接在所述风机检测接口的所述两个电源引脚之间，其常开触点连接在所述风机检测接口的所述反馈引脚与所述控制器的其中一路PWM信号输出管脚之间。
进一步的，在所述继电器的线圈的两端还并联有二极管。
为了提高故障检测效率，可以在所述检测工装上设置多组所述的风机驱动检测模块，多组风机驱动检测模块可以通过一路限流电阻连接所述控制器的所述PWM信号输出管脚，利用控制器输出的一路PWM信号完成对多组风机驱动检测模块的故障检测任务。
为了让线体工人能够直观的看到故障检测结果，本实用新型在所述检测工装中还设置有显示模块，连接所述控制器，所述控制器根据故障检测结果生成故障代码，通过所述显示模块输出显示，以降低误报率。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的电路板检测工装结构简单，操作容易，将其连接至待检测的电路板，无需在电路板上装配步进电机和风机，即可对电路板上的步进电机驱动电路和风机驱动电路完成故障检测任务。由此不仅可以规避因电路板故障导致步进电机和风机损毁的风险，保护被控负载，降低检测成本，而且由于省去了被控负载的装配和拆卸步骤，因此简化了操作步骤，提高了故障检测效率。此外，本实用新型的电路板检测工装可以将检测到的故障直接生成故障代码显示出来，由此可以降低对故障检测人员的专业知识要求，解决人工易误报的问题。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的电路板检测工装的一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
如图1所示，本实施例的电路板检测工装主要用于对步进电机和带有转速反馈功能的风机（或风扇）的驱动电路进行故障检测，包括电机驱动检测模块和风机驱动检测模块两部分。其中，在电机驱动检测模块中设置有步进电机检测接口J11和波形整形电路等主要组成部分，配合检测工装中的控制器MCU可以对电路板上的步进电机驱动电路实现故障检测。在风机驱动检测模块中设置有风机检测接口J21和继电器K1等主要组成部分，配合所述控制器MCU可以完成对电路板上的风机驱动电路的故障检测任务。
由于目前的步进电机，都是根据其接收到的多路脉冲信号来控制其旋转的。这些脉冲信号通常为多路不同时序的脉冲序列，通过改变各路脉冲序列的前后时序，即可改变步进电机的转向，实现对步进电机的正转和反转控制。在布设有步进电机驱动电路的电路板上，往往都设置有用于外接步进电机的插接口（或称步进电机接口），所述步进电机驱动电路通过所述插接口向步进电机输出所述的多路脉冲信号，以实现对步进电机的控制。
为了在不使用步进电机的前提下，完成对电路板上步进电机驱动电路的故障检测任务，本实施例在电机驱动检测模块中设置步进电机检测接口J11，用于连接电路板上的所述步进电机接口，以接收步进电机驱动电路输出的所述多路脉冲信号，然后，根据接收到的所述多路脉冲信号来判断所述步进电机驱动电路是否存在故障，由此无需将步进电机连接到待测电路板，即可对电路板上的步进电机驱动电路完成故障检测任务，达到保护步进电机、简化故障检测操作的目的。
具体来讲，在所述步进电机检测接口J11中设置有多个引脚，分别用于接收步进电机驱动电路输出的、用于驱动步进电机正转或反转的脉冲信号。为了能够兼顾不同类型的步进电机，本实施例优选在所述步进电机检测接口J11中设置4个用于接收所述脉冲信号的引脚，分别为第一引脚c1、第二引脚c2、第三引脚c3和第四引脚c4，最多可接收4路脉冲信号，可以满足对二相四线步进电机、四相五线或四相六线等多种步进电机驱动电路的故障检测要求。本实施例在所述的每一个引脚c1-c4上分别连接一路波形整形电路，用于对接收到的脉冲信号的波形进行整形处理，以消除脉冲信号在传输过程中引入的干扰。将整形处理后的脉冲信号传输至所述控制器MCU进行时序判断，由此可以提高故障检测结果的准确性。
作为所述波形整形电路的一种优选电路设计方案，本实施例在连接每一个所述引脚c1-c4的波形整形电路中均设置有分压电路、钳位电路和限流电阻。以连接引脚c4的波形整形电路为例进行说明，如图1所示，在所述分压电路中可以设置多路分压电阻，用于对接收到的脉冲信号的电压幅值进行分压变换，以满足控制器MCU对输入信号的接收要求。以设置两路分压电阻R102、R104为例进行说明，可以将两路分压电阻R102、R104串联后，一端连接至步进电机检测接口J11的所述引脚c4，另一端接地，将两路分压电阻R102、R104的中间节点连接至钳位电路，输出分压后的脉冲信号。在所述钳位电路中可以设置两个正向串联的二极管D21、D22，将二极管D21的阴极连接至一直流电源，例如+5V直流电源，阳极连接二极管D22的阴极，并与分压电阻R102、R104的中间节点相连接，将二极管D22的阳极接地，这样可以将脉冲信号的电压幅值限制在0-5V之间。将两个二极管D21、D22的中间节点通过限流电阻R103连接至控制器MCU，例如连接控制器MCU的其中一路I/O口A2+，以将分压、限位处理后的脉冲信号传输至所述控制器MCU。所述控制器MCU利用其四路I/O口A2+、A2-、B2+、B2-分别接收通过步进电机检测接口J11的四个引脚c1-c4引入并分别经由4路波形整形电路处理后的四路脉冲信号。其中，分压电阻R105、R107、二极管D23、D24和限流电阻R106构成连接引脚c3的波形整形电路；分压电阻R108、R110、二极管D25、D26和限流电阻R109构成连接引脚c2的波形整形电路；分压电阻R111、R113、二极管D27、D28和限流电阻R112构成连接引脚c1的波形整形电路。控制器MCU根据接收到的四路脉冲信号的时序判断接收到的脉冲信号是用于控制步进电机正转的脉冲序列，还是用于控制步进电机反转的脉冲序列，并与待测电路板实际想要达到的控制目的相比对，若一致，则可判定电路板上的步进电机驱动电路正常；若不一致，则可判定电路板上的步进电机驱动电路存在故障，继而通过控制器MCU生成故障检测结果，例如故障代码等，通过与控制器MCU连接的显示模块P1（例如数码管、液晶屏等）输出显示，使故障检测结果一目了然，解决人工易误报的问题。
为了进一步提高步进电机驱动电路故障检测结果的准确性，本实施例在电机驱动检测模块中还设置有两个电感L3、L4，如图1所示。其中，第一电感L4跨接在步进电机检测接口J11的第一引脚c1与第二引脚c2之间；第二电感L3跨接在步进电机检测接口J11的第三引脚c3与第四引脚c4之间，引脚c1、c2、c3、c4在步进电机检测接口J11中顺次排布，利用电感L3、L4仿效步进电机中的两个绕组，并连接在与步进电机中两个绕组相对应的连接位置上，由此便可以模拟脉冲信号在步进电机中的传输环境，使控制器MCU接收到的脉冲信号更接近于步进电机中主控板所接收到的脉冲序列，这样更有利于控制器MCU生成准确的故障检测结果。
在本实施例的电路板检测工装中可以设置多组所述的电机驱动检测模块，以用于对电路板上布设的多路步进电机驱动电路同时进行故障检测，提高故障检测效率。图1示出了布设有两组电机驱动检测模块的情况，其中，J12为第二组电机驱动检测模块中的步进电机检测接口，分压电阻R90/R92、R93/R95、R96/R98、R99/R101、二极管D13/D14、D15/D16、D17/D18、D19/D20和限流电阻R91、R94、R97、R100构成另外四路波形整形电路，分别连接在第二路步进电机检测接口J12中用于接收四路脉冲信号的四个引脚c1-c4与控制器MCU的另外四路I/O口A1+、A1-、B1+、B1-之间，两个电感L1、L2分别跨接在第二路步进电机检测接口J12的c3、c4引脚之间以及c1、c2引脚之间，以实现对第二路步进电机驱动电路的故障检测。
将本实施例的电路板检测工装应用在冰箱主控板的生产线体中，利用检测工装中布设的两组电机驱动检测模块配合控制器MCU，可以对冰箱主控板上的一个或两个风门驱动电路进行故障检测。
本实施例仅以接收四路脉冲信号的电机驱动检测模块及其故障检测方法为例进行了具体说明，对于需要输出其他数量脉冲信号的步进电机驱动电路来说，可以仿照本实施例的电路及控制流程设计方式进行具体设计，本实施例并不仅限于以上举例。
本实施例在所述电路板检测工装中还设置有风机驱动检测模块，可以代替带转速反馈功能的风机完成对其驱动电路的故障检测任务。
对于目前带转速反馈功能的风机来说，除了要求接收直流供电外，还可以向风机驱动电路反馈一路PWM信号，通过检测PWM信号的占空比，可以计算出风机的当前转速。针对该类风机所对应的风机驱动电路，本实施例在所述风机驱动检测模块中设置有风机检测接口J21，如图1所示，具体包括三个引脚，分别为两个电源引脚d1、d3和一个反馈引脚d2。其中，电源引脚d1、d3用于接收风机驱动电路输出的直流供电，在所述电源引脚d1、d3之间连接有继电器K1的线圈，将继电器K1的活动触点连接在控制器MCU的其中一路PWM信号输出管脚PWM1与风机检测接口J21的反馈引脚d2之间，当待测电路板上的风机驱动电路能够正常输出风机所需的直流供电时，继电器K1的线圈通电，控制其常开触点吸合，此时控制器MCU输出的PWM信号经由继电器K1的常开触点和风机检测接口J21的反馈引脚d2发送至风机驱动电路，若风机驱动电路接收到此PWM信号，则判定风机驱动电路正常；否则,判定风机驱动电路故障。
本实施例在所述继电器K1的线圈的两端还可以进一步并联二极管D10，在继电器K1的所述常开触点与控制器MCU的PWM信号输出管脚PWM1之间还可以进一步串联限流电阻R83，以提高风机驱动检测模块工作的稳定性。
可以在本实施例的电路板检测工装中设置多组风机驱动检测模块，图1示出了设置三组风机驱动检测模块的情况。其中，风机检测接口J22、继电器K2和二极管D11构成第二组风机驱动检测模块；风机检测接口J23、继电器K3和二极管D12构成第三组风机驱动检测模块；三组风机驱动检测模块中的继电器的常开触点可以经由同一路限流电阻R83连接至控制器MCU的同一路PWM信号输出管脚PWM1，利用控制器MCU输出的一路PWM信号即可满足三个风机驱动电路的故障检测要求。
当然，也可以在电路板检测工装中布设任意数量的风机驱动检测模块，以满足不同的测试需求。通过检测工装上的控制器MCU驱动显示模块P1输出故障检测结果，并在检测到有故障存在时，显示故障代码，以指示故障位置。
本实施例的电路板检测工装可以对步进电机驱动电路和风机驱动电路在无需外接步进电机和风机的情况下，完成故障检测任务，检测速度快，误报率低，大大提高了生产效率。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。