用于遙控器的射頻測(cè)試站

Author(s):
Sundaram Raghuraman - VI Engineering

Industry:
Telecommunications

Products:
Signal Conditioning, LabVIEW, RF, High-Speed Digital I/O

The Challenge:
為射頻（射頻）遙控組件的生產(chǎn)測(cè)試開(kāi)發(fā)四個(gè)測(cè)試站。

The Solution:
使用LabVIEW和LabVIEW測(cè)試執(zhí)行軟件，僅需關(guān)注個(gè)別測(cè)試，而不必考慮測(cè)試序列體系結(jié)構(gòu)和用戶界面，進(jìn)行快速軟件開(kāi)發(fā)。

被測(cè)UUT是發(fā)送器PCB、接收器PCB、接收器組件和發(fā)送器組件。部分測(cè)試需要使用射頻消音室用來(lái)去除射頻干擾。在測(cè)試站中使用了一些儀器（包括射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻頻譜分析儀、電源、數(shù)字電壓計(jì)、壓力發(fā)送器和光學(xué)編碼器），并且使用GPIB 或RS232 通信接口由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。此外，工作站需要繼電器控制用來(lái)激活螺旋管和開(kāi)關(guān)，這些可以使用PC-ER16 繼電器設(shè)備完成。數(shù)字I/O板卡用于在接收器和發(fā)送器PCB 中讀取/ 寫(xiě)入EEPROM 數(shù)據(jù)。所有的工作站包括底座固定或鉗位定位裝置，用于安裝UUT，提供對(duì)UUT 電氣輸入點(diǎn)和測(cè)試點(diǎn)的訪問(wèn)。發(fā)送器組件測(cè)試工作站使用IMAQ 機(jī)器視覺(jué)軟件、IMAQ 硬件以及相機(jī)用于測(cè)試UUT 的LCD屏幕。

要求
對(duì)于所有測(cè)試站的重點(diǎn)要求是簡(jiǎn)單易用、自動(dòng)測(cè)試序列、用戶可配置測(cè)試序列、測(cè)試門(mén)限、測(cè)試參數(shù)、測(cè)試分支、帶有對(duì)應(yīng)用戶級(jí)別的用戶可配置多安全等級(jí)、自我診斷、用戶可配置維護(hù)計(jì)劃、監(jiān)視與記錄。此外，每個(gè)測(cè)試站還有其自己的測(cè)試需求。

項(xiàng)目管理和軟件設(shè)計(jì)
由于其嚴(yán)格的截止期、較短的開(kāi)發(fā)間隔、設(shè)計(jì)變化、多人團(tuán)隊(duì)參與以及來(lái)自多個(gè)廠商的定制硬件與標(biāo)準(zhǔn)硬件，項(xiàng)目管理是十分重要的。

因此V I Engineering（簡(jiǎn)稱VIE）開(kāi)發(fā)了一種綜合項(xiàng)目計(jì)劃，列出了所有主要軟件任務(wù)、硬件配送日程、資源與截止期，并且根據(jù)依賴關(guān)系建立了項(xiàng)目計(jì)劃。設(shè)計(jì)文檔為每個(gè)測(cè)試站定義了測(cè)試序列和軟件體系結(jié)構(gòu)文檔。它作為工作范圍文檔提供給客戶。軟件體系結(jié)構(gòu)文檔更為具體地描述了測(cè)試序列和測(cè)試。它作為開(kāi)發(fā)者參考文檔，提供給VIE 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。它能夠找出需要建立的測(cè)試VI、測(cè)試子VI 以及通用子VI，還有需要使用的子VI。它定義了需要使用的術(shù)語(yǔ)和軟件規(guī)范，因此所有的團(tuán)隊(duì)成員都可以以統(tǒng)一的方式開(kāi)發(fā)軟件。

選擇使用LabVIEW 測(cè)試執(zhí)行是十分明顯的決定，因?yàn)樗軌驖M足大多數(shù)需求。盡管NI Test Stand 更為強(qiáng)大，我們還是選擇了測(cè)試執(zhí)行軟件，因?yàn)樗菀走M(jìn)行定制。我們使用多種新型特性增強(qiáng)了測(cè)試執(zhí)行，其中包括用戶可配置安全與功能等級(jí)、用戶可配置測(cè)試參數(shù)、預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃與記錄、增強(qiáng)測(cè)試報(bào)告和錯(cuò)誤消息功能與診斷。圖1 顯示了測(cè)試執(zhí)行操作員界面屏幕。

對(duì)于每個(gè)測(cè)試站，測(cè)試序列被分解成一系列測(cè)試，我們可以作為獨(dú)立的LabVIEW 測(cè)試VI 進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這些LabVIEW 測(cè)試VI 使用VIE狀態(tài)隊(duì)列軟件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行建立。這可以首先將每個(gè)測(cè)試分解為一系列測(cè)試步驟，然后將每個(gè)步驟分配到狀態(tài)隊(duì)列中狀態(tài)。可以為測(cè)試前以及測(cè)試后操作建立附加的步驟，并集成到狀態(tài)隊(duì)列中去。其他LabVIEW VI 為前UUT、后UUT、前UUT 循環(huán)、后UUT 循環(huán)操作進(jìn)行建立，并集成到測(cè)試序列中。

典型的測(cè)試序列如下：

● 操作者使用條形碼掃描器掃描UUT，讀取UUT 的ID。

● 軟件檢查主數(shù)據(jù)庫(kù)，查看UUT 是否通過(guò)了所有上行測(cè)試。

● 操作者將UUT放在固定器具中，關(guān)閉器具門(mén)。器具門(mén)上的開(kāi)關(guān)會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)試序列。

● 軟件開(kāi)始通過(guò)控制儀器繼續(xù)測(cè)試序列的進(jìn)行。軟件將通過(guò)或失敗信息顯示給操作者。

發(fā)送器PCB 測(cè)試站
測(cè)試站被設(shè)計(jì)用來(lái)完成包含6 個(gè)測(cè)試的測(cè)試序列。測(cè)試站的主要目的是驗(yàn)證發(fā)送器PCB的組件和功能。發(fā)送器PCB由電源進(jìn)行供電，電氣觸頭是由繼電器進(jìn)行控制的。通過(guò)對(duì)電氣觸頭進(jìn)行控制，發(fā)送器PCB 運(yùn)行在工廠測(cè)試模式下，在這個(gè)模式下，可以發(fā)送射頻信息。射頻發(fā)送信息通過(guò)附帶的天線進(jìn)行接收，并且使用頻譜分析儀進(jìn)行解調(diào)和分析。

測(cè)試包括對(duì)射頻載波強(qiáng)度和頻率進(jìn)行驗(yàn)證、對(duì)調(diào)制信號(hào)頻率和占空比進(jìn)行驗(yàn)證等等。在測(cè)試的最后，數(shù)據(jù)將被利用數(shù)字輸出、繼電器寫(xiě)入發(fā)送器PCB 的EEPROM中。通過(guò)控制電氣觸頭，發(fā)送器PCB就可以發(fā)送射頻信息。射頻發(fā)送信息通過(guò)附帶的天線進(jìn)行接收，并有頻譜分析儀進(jìn)行解調(diào)和分析。

接收器PCB 測(cè)試站
使用的測(cè)試站被設(shè)計(jì)用來(lái)完成12 項(xiàng)測(cè)試組成的測(cè)試序列。測(cè)試站的目的是驗(yàn)證多個(gè)子組件以及接收器PCB的特定功能。接收器PCB使用電源供電。信號(hào)發(fā)生器通過(guò)附帶的天線將射頻指令發(fā)送到接收器PCB 中，完成需要的測(cè)試。從接收器PCB 的EEPROM 得到的數(shù)據(jù)之后通過(guò)光電編碼器進(jìn)行讀取。我們完成了多個(gè)測(cè)試以便對(duì)啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)電壓、電機(jī)電路、風(fēng)扇電路、錯(cuò)誤代碼、射頻靈敏度、關(guān)閉時(shí)間等等進(jìn)行驗(yàn)證。

接收器組件測(cè)試站
測(cè)試站被設(shè)計(jì)用于完成兩個(gè)測(cè)試組成的測(cè)試序列。測(cè)試站的目的是對(duì)接收器組件進(jìn)行標(biāo)定以及完成操作檢查。使用信號(hào)發(fā)生器將射頻指令發(fā)送到接收器組件上，用來(lái)控制其操作。接收器組件閥電機(jī)通過(guò)從高壓到低壓漸變，用于標(biāo)定不同的壓力等級(jí)。之后，軟件通過(guò)驗(yàn)證接收器組件是否能夠達(dá)到每個(gè)標(biāo)定位置的正確壓力等級(jí)，完成操作檢查。

發(fā)送器組件測(cè)試站
測(cè)試站被設(shè)計(jì)用于完成10 項(xiàng)測(cè)試組成的測(cè)試序列。測(cè)試站的目的是驗(yàn)證發(fā)送器組件LCD 屏幕的操作和圖像質(zhì)量。LCD 屏幕上的圖像使用相機(jī)和IMAQ硬件進(jìn)行采集。利用位于鉗位固定裝置上的螺旋管按下適當(dāng)?shù)陌粹o，發(fā)送器組件可以在多種工廠測(cè)試模式下工作。有些測(cè)試用于驗(yàn)證7 段發(fā)光二極管特性（垂直分段、8’s 以及水平分段），并且檢查圖標(biāo)和模式。此外，還有測(cè)試通過(guò)查看LCD屏幕上的顯示，驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否正確存儲(chǔ)在EEPROM 中。

結(jié)論
使用測(cè)試執(zhí)行軟件，能夠在給定較短的時(shí)間內(nèi)，比其他任何方法使射頻測(cè)試站具有更強(qiáng)的功能、更高的魯棒性和一致性。用心地進(jìn)行項(xiàng)目計(jì)劃和管理可以加快大型項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)進(jìn)行了重復(fù)性測(cè)試，能夠按照需要進(jìn)行工作。

致謝
VIE 感謝來(lái)自Honeywell Inc.的Robert Zak、Brent Chiang、Bruce Hill 對(duì)系統(tǒng)給出了眾多建議和貢獻(xiàn)。我們還要感謝V I Engineering的Stan Case 對(duì)測(cè)試執(zhí)行所作的諸多特性增強(qiáng)。