用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置，包括操作台以及安装在所述操作台上的多种模拟信号与开关信号发生器、显示屏、信号输入接口以及信号输出接口；所述信号输入接口的信号输出端连接所述显示屏的信号输入端，所述信号输入接口的信号输入端连接所述路面机械产品控制系统的控制器的信号输出端；所述多种模拟信号与开关信号发生器的信号输出端连接所述信号输出接口的信号输入端，所述多种模拟信号与开关信号发生器包括电压信号发生单元、电流信号发生单元、波形信号发生单元、PWM信号发生单元、开关量信号发生单元；所述信号输出接口的信号输出端连接所述控制器的信号输入端。本发明还公开了一种测试方法。

说明书

技术领域

本发明属于路面工程机械制造技术领域，尤其涉及一种用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置及测试方法。

背景技术

路面机械(pavementconstructionmachinery)是用于修建公路、城市道路的路面和飞机场道面等的一种机械。路面机械的产品种类很多，通常分为土路面施工机械、碎石路面施工机械、沥青混凝土路面施工机械和水泥混凝土路面铺筑机械四类。其中，土路面施工机械主要是稳定土搅拌机械，稳定土搅拌机械通常用于翻松土壤，并掺入稳定剂搅拌均匀，制成稳定土，再经摊铺和压实，即成土路面(基)；碎石路面施工机械主要是碎石摊铺机，碎石摊铺机通常用于在路基上摊铺碎石，以修筑泥结或水结碎石路面；沥青混凝土路面施工机械主要有沥青储存与熔化和加热设备、沥青喷洒机、沥青混凝土搅拌设备、沥青混凝土摊铺机和石屑撒布机等，其中，沥青喷洒机通常用于以贯入法在细粒碎石层上均匀喷洒沥青来修建沥青路面或者以贯入法在大粒碎石层上均匀喷洒沥青来修筑路面基层；沥青混凝土搅拌设备通常用于将骨料(砂和碎石)、粘结料(沥青等)和填充料(石粉)搅拌均匀成沥青混合料；沥青混凝土摊铺机通常用于将沥青混合料均匀摊铺在路基或路面基层上，加以整形和初步振实，它必须和沥青混凝土搅拌设备配套使用；水泥混凝土路面铺筑机械主要有水泥混凝土路面整型机和水泥混凝土真空快干设备等，通常用于将水泥混凝土摊铺在路基上，并进行振实、整形、切缝、拉毛和填缝、真空快干等工序，使混凝土平整、快凝，并提高其强度。

路面机械产品的可靠性主要体现在设备能够按照设计的时间要求连续工作，不出现故障。但路面机械产品的工作环境恶劣，设备在工地安装以后，经常由于高温或低温、潮湿、多灰尘等因素，路面机械产品投入使用不久，就容易出现这样那样的故障，造成设备和原材料的损失，增加了维护成本和人工成本。在现场出现故障时，还很难准确判断故障的原因，不清楚故障发生的内在机理。因此，为了提高路面机械产品的质量，路面机械产品制造企业需要在出厂前对路面机械产品安全可靠性进行测试，以降低设备在工地出现故障的概率。目前，企业一般会在路面机械产品的设计、制造、生产等各个环节进行连续测试，以提高路面机械产品的稳定性和可靠性，而其中行连续测试的关键就是提高控制系统的可靠性，以保证控制系统的所有动作都能正常有序进行。

然而，由于路面机械产品涉及到摊铺机、铣刨机、平地机、沥青拌和设备、厂拌、水泥摊铺机等，不同的路面机械产品对应的控制器不同，每种控制器的输入、输出信号会存在区别，因此目前现有技术通常采用不同的测试装置来对不同的路面机械产品的控制器进行测试，以适应不同的路面机械产品的控制器的信号需求，例如CN104864963A公开的拌和设备温度和电流测试装置只能用于测试拌和设备的控制器性能；CN102798500A公开的压路机钢轮质心和振幅均匀性测试系统及方法只能用于测试压路机的控制器的设备性能。显然，这种为每种路面机械产品设计不同的测试机的测试方式，测试成本较高，耗时较多，影响了路面机械产品的出厂时间。

因此，需要一种多用途多功能模拟测试装置，能够为各种路面机械产品的控制器提供相应的信号输入，同时能够模拟仿真输出，判断不同控制器的输出动作信号的正确性，以节约测试成本和测试时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置及测试方法，能够为各种路面机械产品的控制器提供相应的信号输入，并测试不同控制器的输出信号的正确性。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置包括操作台以及安装在所述操作台上的多种模拟信号与开关信号发生器、显示屏、信号输入接口以及信号输出接口；所述信号输入接口的信号输出端连接所述显示屏的信号输入端，所述信号输入接口的信号输入端连接待测试的路面机械产品控制系统的控制器的信号输出端；所述多种模拟信号与开关信号发生器的信号输出端连接所述信号输出接口的信号输入端，所述多种模拟信号与开关信号发生器包括电压信号发生单元、电流信号发生单元、波形信号发生单元、PWM信号发生单元、开关量信号发生单元；所述信号输出接口的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述信号输入接口包括分别连接所述显示屏的信号输入端的模拟量信号输入接口和开关量信号输入接口。

进一步的，所述显示屏显示所述模拟量信号输入接口、开关量信号输入接口输入的信号的波形曲线以及频率、幅值、占空比。

进一步的，所述多功能模拟测试装置还包括连接所述信号输入接口和所述多种模拟信号与开关信号发生器的存储器，用于存储所述信号输入接口输入的信号的波形和相关数据以及存储所述多种模拟信号与开关信号发生器的参数设置和输出信号的波形与相关数据。

进一步的，所述显示屏为触摸显示屏，所述触摸显示屏连接所述多种模拟信号与开关信号发生器，用于通过触摸方式设定所述多种模拟信号与开关信号发生器的信号参数。

进一步的，所述操作台包括桌台和所述桌台支撑的操作面板，所述多种模拟信号与开关信号发生器、显示屏、信号输入接口以及信号输出接口均安装在所述操作面板上。

本发明还提供一种利用上述的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置的测试方法，包括：

将一待测试的路面机械产品的控制器的信号输入端接到所述信号输出接口上，将所述控制器的信号输出端接到所述信号输入接口上；

启动所述多功能模拟测试装置，所述多种模拟信号与开关信号发生器输出相应的测试信号给所述控制器；

所述控制器接收所述测试信号后输出多路状态信号至所述信号输入接口；

所述信号输入接口将所述多路状态信号输送至所述显示屏显示。

进一步的，所述测试信号包括电压信号、电流信号、波形信号、PWM信号发、开关量信号中的至少一种；

进一步的，所述多路状态信号包括模拟量信号和开关量信号，所述信号输入接口包括模拟量信号输入接口和开关量信号输入接口，所述模拟量信号输入接口传输所述模拟量信号，所述开关量信号输入接口传输所述开关量信号。

进一步的，所述显示屏显示所述多路状态信号的波形曲线以及频率、幅值、占空比。

进一步的，所述方法还包括，所述信号输入接口将所述多路状态信号的波形与相关数据存储至一存储器。

进一步的，启动所述多功能模拟测试装置之后，调整所述多种模拟信号与开关信号发生器的信号参数，以输出相应的测试信号给所述控制器。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明的技术方案中的多种模拟信号与开关信号发生器可提供多种电压信号、电流信号、脉冲信号、PWM信号、开关量信号等，从而可以为不同的路面机械产品的控制器提供信号输入；而信号输入接口包括分别连接所述显示屏的信号输入端的模拟量信号输入接口和开关量信号输入接口，能对不同控制器的输出信号进行采样，进而通过显示屏观察采样信号的状态，从而检测不同控制器的输出信号的正确性。

2、本发明的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置，仅需要将待测试的路面机械产品的控制器的信号输入端接到信号输出接口，控制器的信号输出端接到信号输入接口，即可对该控制器进行测试，搭建灵活，操作简单。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置的操作面板结构示意图；

图2是本发明一实施例的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置的侧面视图；

图3是本发明一实施例的多种模拟信号与开关信号发生器的结构示意图；

图4A是本发明一实施例的电源信号发生单元的电路原理图；

图4B是图本发明一实施例的电压信号发生单元的电路原理图；

图4C是本发明一实施例的的电流信号发生单元的电路原理图；

图4D是本发明一实施例的的脉冲信号发生单元和PWM信号发生单元的电路原理图。

图5是本发明另一实施例的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置的操作面板结构示意图；

图6是图5所示的多功能模拟测试装置与待测试的路面机械产品控制系统的连接示意图。

具体实施方式

请参考图1至图5，本发明提供一种用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置，包括操作台以及安装在所述操作台上的信号输出接口1、显示屏2、模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4、多种模拟信号与开关信号发生器5。所述操作台包括桌台7和所述桌台7支撑的操作面板6，信号输出接口1、显示屏2、模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4、多种模拟信号与开关信号发生器5均安装在所述操作面板6上。

其中，模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4的信号输出端均连接所述显示屏2的信号输入端，模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4的信号输入端均连接待测试的路面机械产品控制系统的控制器9的信号输出端；所述多种模拟信号与开关信号发生器5的信号输出端连接所述信号输出接口1的信号输入端，所述信号输出接口1的信号输出端连接所述控制器9的信号输入端。本实施例中，显示屏2中能够显示其接收的信号的波形曲线，并能够显示其接收的信号的频率、幅值、占空比等参数。优选的，显示屏2为触摸显示屏，其上有设置多种模拟信号与开关信号发生器5的信号参数的触摸操作界面，用户可在该触摸操作界面上，通过触摸方式来设定所述多种模拟信号与开关信号发生器5的信号参数，以调整多种模拟信号与开关信号发生器5向待测试的控制器9输出的测试信号的状态。在本发明的其他实施例中，显示屏2为带有示波器功能的一般显示屏时，可在操作面板6上设置操作按键，来设定所述多种模拟信号与开关信号发生器5的信号参数，以调整多种模拟信号与开关信号发生器5向待测试的控制器9输出的测试信号的状态。

请参考图3，本实施例的多种模拟信号与开关信号发生器5可包括电压信号发生单元51、电流信号发生单元52、波形信号发生单元53、PWM信号发生单元54、开关量信号发生单元55、电源信号发生单元56等。

请参考图4A，本实施例的电源信号发生单元能够输出多种路面机械产品控制系统的工作电压，如5V、12V、24V、三相电压220V/380V等，同时能够提供恒流源输出。所述电源信号发生单元具体包括变压器电路T1、桥式整流电路D1以及多支并联在所述桥式整流电路两端的±24V稳压电路、±12V稳压电路以及±5V稳压电路。桥式整流电路D1由四个二极管两两对接而成，可以是3N246电路，变压器电路T1两个输出端分别连接桥式整流电路D1的顺接二极管的顺接节点，各个稳压电路分别连接桥式整流电路D1相应的对接二极管的对接节点。

其中，±24V稳压电路可以输出±24V电源信号，包括连接所述桥式整流电路D1的正对接端的+24V稳压电路和连接在所述桥式整流电路的负对接端的-24V稳压电路，所述+24V稳压电路包括从所述桥式整流电路D1的正对接端依次串联的第一开关J1、LM7824CT线性稳压器U1和+24V电源信号输出端，以及并联在所述LM7824CT线性稳压器U1的输入端和地之间的第一电容器C1和第七电容器C7、连接在所述LM7824CT线性稳压器U1的输出端和地之间的第十三电容器C13、与所述第十三电容器C1并联的且由第一LED灯LED1和第一电阻R1串联而成的串联电路，所述第一LED灯LED1的一端接所述LM7824CT线性稳压器U1的输出端，所述第一电阻R1的一端接地；所述-24V稳压电路包括从所述桥式整流电路D1的负对接端依次串联的第六开关J6、LM7924CT线性稳压器U6和-24V电源信号输出端，以及并联在所述LM7924CT线性稳压器U6的输入端和地之间的第六电容器C6和第十二电容器C12、连接在所述LM7924CT线性稳压器U6的输出端和地之间的第十八电容器C18、与所述第十八电容器C18并联的且由第六电阻R6和第六LED灯LED6串联而成的串联电路，所述第六LED灯LED6一端接地，所述第六电阻R6的一端连接所述-24V电源信号输出端。电容器C1、C7、C6、C12均用于输入信号的滤波，C13、C18用于输出信号的滤波，C1、C6均为2200μF，C7、C12均为0.33μF，C13、C18均为1μF。R1和LED1组成的串联电路用于+24V电源信号输出时的指示，R6和LED6组成的串联电路用于-24V电源信号输出时的指示，LM7824CT线性稳压器U1的接地端和LM7924CT线性稳压器U6的接地端分别接地。

±12V稳压电路可以输出±12V电源信号，包括与+24V稳压电路一起并联在所述桥式整流电路D1的正对接端的+12V稳压电路和与-24V稳压电路一起并联在所述桥式整流电路D1的负对接端的-12V稳压电路。所述+12V稳压电路包括从所述桥式整流电路D1的正对接端依次串联的第二开关J2、LM7812CT线性稳压器U2和+12V电源信号输出端，以及并联在所述LM7812CT线性稳压器U2的输入端和地之间的第二电容器C2和第八电容器C8、连接在所述LM7812CT线性稳压器U2的输出端和地之间的第十四电容器C14、与所述第十四电容器C14并联的且由第二LED灯LED2和第二电阻R2串联而成的串联电路，所述第二LED灯LED2的一端接所述LM7812CT线性稳压器U2的输出端，所述第二电阻R2的一端接地；所述-12V稳压电路包括从所述桥式整流电路D1的另一端依次串联的第五开关J5、LM7912CT线性稳压器U5和-12V电源信号输出端，以及并联在所述LM7912CT线性稳压器U5的输入端和地之间的第五电容器C5和第十一电容器C11、连接在所述LM7912CT线性稳压器U5的输出端和地之间的第十七电容器C17、与所述第十七电容器C17并联的且由第五电阻R5和第五LED灯LED5串联而成的串联电路，所述第五LED灯LED5一端接地，所述第五电阻R5的一端连接所述-12V电源信号输出端。电容器C2、C8、C5、C11均用于输入信号的滤波，C14、C17用于输出信号的滤波，C2、C5均为2200μF，C8、C11均为0.33μF，C14、C17均为1μF。R2和LED2组成的串联电路用于+12V电源信号输出时的指示，R5和LED5组成的串联电路用于-12V电源信号输出时的指示，LM7812CT线性稳压器U2的接地端和LM7912CT线性稳压器U5的接地端分别接地。

±5V稳压电路可以输出±5V电源信号，包括与+24稳压电路和+12稳压电路一起并联在所述桥式整流电路D1的正对接端的+5V稳压电路，以及与-24稳压电路和-12稳压电路一起并联在所述桥式整流电路的负对接端的-5V稳压电路。所述+5V稳压电路包括从所述桥式整流电路的一端依次串联的第三开关、LM7805CT线性稳压器和+5V电源信号输出端，以及并联在所述LM7805CT线性稳压器的输入端和地之间的第三电容器和第九电容器、连接在所述LM7805CT线性稳压器的输出端和地之间的第十五电容器和与所述第十五电容器并联的、由第三LED灯和第三电阻串联而成的串联电路，所述第三LED灯的一端接所述LM7805CT线性稳压器的输出端，所述第三电阻的一端接地；所述-5V稳压电路包括从所述桥式整流电路的另一端依次串联的第四开关、LM7905CT线性稳压器和-5V电源信号输出端，以及并联在所述LM7905CT线性稳压器的输入端和地之间的第四电容器和第十电容器、连接在所述LM7905CT线性稳压器的输出端和地之间的第十六电容器、与所述第十六电容器并联的且由第六电阻和第六LED灯串联而成的串联电路，所述第四LED灯一端接地，所述第四电阻的一端连接所述-5V电源信号输出端。

请参考图3，本实施例中，电压信号发生单元51、电流信号发生单元4组成了多种模拟量信号发生单元。请参考图4B，本实施例的电压信号发生单元主要由LM2575-ADJ和多圈可调电阻组成，具体包括变压电路T00、桥式整流电路D00以及连接桥式整流电路D00的两端的电压信号输出电路，所述桥式整流电路D00由四只二极管两两对接而成，两个顺接节点分别连接变压电路T00的两个输出端，正对接节点依次连接有开关J01、LM2575-ADJ开关电源稳压器U01以及正电压信号输出端V0，U01的接地端接地，滤波电容器C01和C03并联在U01的输入端和接地端之间，滤波电容器C01以及由指示灯LED01串联可变电阻R01的串联电路均并联在U01的输出端和接地端之间。桥式整流电路D00的负对接节点依次连接有开关J02、LM2575-ADJ开关电源稳压器U02以及负电压信号输出端-V0，U02的接地端接地，滤波电容器C02和C04并联在U02的输入端和接地端之间，滤波电容器C06以及由指示灯LED02串联可变电阻R02的串联电路均并联在U02的输出端和接地端之间。其中，调节可变电阻R01、可变电阻R02可以对应调节LM2575-ADJ开关电源稳压器U01、U02的输出，且电压信号的变化范围和步进值均可设定。

请参考图4C，所述电流信号发生单元包括第一分压电阻R14、可调电阻R11、第二分压电阻R13、运算放大器U11、限流电阻R16、取样电阻R12以及NPN三极管Q1，第一分压电阻R14、可调电阻R11、第二分压电阻R13依次串联在直流供电端和地之间，形成分压电路，所述运算放大器U11的正输入端连接所述可调电阻R11的调节端，所述限流电阻R16、取样电阻R12依次串联在所述运算放大器U11的负输入端和地之间，所述运算放大器U11的输出端连接所述NPN三极管Q1的基极，所述NPN三极管Q1的发射极连接所述限流电阻R16和取样电阻R12之间的串联节点，所述NPN三极管Q1的集电极为电流信号输出端。本实施例中，VDD为12V，R14为2.5KΩ，R11最大为7.5KΩ，R13为2.5KΩ，R16为47KΩ，R12为500Ω，Q1为2N2221，U1的供电端为VDD(12V)，并且调节R11的阻值，可以调节Q1的集电极输出的电流信号的大小，所述电流信号的可调范围为0～20mA。

请参考图4D，本实施例中，所述PWM信号发生单元主要由单片机U10、限流电阻R10、差分输入运算放大器U4A以及可变电阻RV1组成，所述限流电阻R10连接在所述单片机U10的脉冲输出端口P1.0/T2和所述差分输入运算放大器U4A的负输入端2之间，所述可变电阻RV1连接在所述差分输入运算放大器U4A的负输入端2和输出端1之间，所述差分输入运算放大器U4A的输出端1输出脉冲信号。通过单片机U10的人机界面可以设定参数送入到单片机U10，然后由P1.0/T2口实现输出脉冲幅值、频率和占空比可调。其中，单片机U10可以是AT89C52，限流电阻R10可以为10KΩ，差分输入运算放大器U4A可以是LM324。

请继续参考图4D，本实施例中，所述波形信号发生单元在所述PWM信号发生单元的基础上形成，主要由所述单片机U10、D/A转换集成芯片U12、运算放大器U13和示波器volts组成，所述D/A转换集成芯片U12的输入端D10～D13(即引脚4～7)分别对应连接所述单片机U10的数字信号输出端口D10～D13(即引脚20～24，对应接口P2.0/A8、P2.1/A9、P2.2/A10、P2.3/A11)，所述D/A转换集成芯片U12的两个输出端12、11分别连接所述运算放大器U13的正输入端+和负输入端-，所述D/A转换集成芯片U12的反馈输入端RFB连接所述运算放大器U13的输出端U13(OP)，所述示波器volts的一端(+)连接所述运算放大器U13的输出端U13(OP)，另一端(-)同时连接至所述运算放大器U13的正输入端+和地GND，所述运算放大器U13的输出端U13(OP)输出波形信号。所述D/A转换集成芯片U12优选为DAC0832，通过单片机U10和D/A转换集成芯片U12的配合，可以输出多种波形信号，且波形信号的频率、幅值可以调节。

此外，本实施的开关量信号发生单元55可以主要由多个三态开关组成，能够输出多路开关量信号(路数可达几十甚至上百路)。其中，每个三态开关通常包括信号输入端、控制使能端和信号输出端，当控制使能端输入为0、信号输入端的输入为0时，信号输出端输出为0(低电平)；当控制使能端输入为0、信号输入端的输入为1时，信号输出端输出为1(高电平)；当控制使能端输入为1、信号输入端的输入为0或1时，信号输出端输出均为高阻态(即隔断状态电阻很大，相当于开路)。

请参考图5，本发明的其他实施例中，所述多功能模拟测试装置还包括连接所述模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4和所述多种模拟信号与开关信号发生器5的存储器8，该存储器用于存储所述模拟量信号输入接口3、开关量信号输入接口4接收的信号的波形和相关数据，以及存储所述多种模拟信号与开关信号发生器5的参数设置和输出信号的波形与相关数据。

请参考图6，本发明还提供一种利用上述的用于路面机械产品控制系统的多功能模拟测试装置的测试方法，包括：

将一路面机械产品的控制器9的信号输入端接到所述信号输出接口1上，将所述控制器9的信号输出端接到模拟量信号输入接口3和开关量信号输入接口4上；

启动所述多功能模拟测试装置，所述多种模拟信号与开关信号发生器5输出相应的测试信号给所述控制器9，该测试信号包括电压信号、电流信号、脉冲信号、PWM信号、开关量信号中的至少一种，测试信号的种类可以根据控制器9能够接收信号的种类来设置，该设置可以通过触摸显示屏的操作界面或者操作面板6的操作按键实现，因此在启动所述多功能模拟测试装置之后，可以通过触摸显示屏的操作界面或者操作面板6的操作按键来调整所述多种模拟信号与开关信号发生器5的信号参数，以输出相应的测试信号给所述控制器9；

所述控制器9接收相应的测试信号后，输出多路状态信号至所述模拟量信号输入接口3和开关量信号输入接口4，其中，模拟量信号输入接口3传输所述多路状态信号中的模拟量信号，开关量信号输入接口4传输所述多路状态信号中的开关量信号；

所述模拟量信号输入接口3和开关量信号输入接口4将所述多路状态信号输送至所述显示屏2显示，显示屏2显示所述多路状态信号的波形曲线以及频率、幅值、占空比等信息；同时模拟量信号输入接口3和开关量信号输入接口4还将接收的所述多路状态信号的波形与相关数据存储至一存储器8中。