红外遥控器综合测试装置的设计

红外遥控器作为家用电器的外围配套产品，数量巨大。目前国内遥控器的生产技术成熟，元器件的插接、贴装和焊接基本上由设备完成。遥控器生产完毕后要对所有按键的通断、发射红外码是否正确、发射功率是否达标、红外发射角度是否足够、休眠功耗等各项技术指标进行测试，目前整机测试工作仍然由手工完成。测试环节不完善一方面造成产品质量隐患，质量缺乏保障造成产品信誉度的下降，另一方面影响生产效率，使企业在市场中竞争力下降。
    遥控器测试项目大都与按键操作有关，快速自动按键的设计难度较大，而且不同型号的遥控器的按键数量和布局各不相同，所以遥控器检测装置设计难度较大，目前国内市场上还没有出现这样的设备。本文在分析遥控器整机测试要求的基础上，设计了一种红外遥控器综合测试装置，该装置实现了对红外遥控器的快速按键操作、红外发射编码的验证、红外发射功率的测量、红外发射角度的测量和待机电流的测量，而且通过修改测试文本能够实现对不同型号遥控器的快速测试和筛选。

1 工作原理
    图1是红外遥控器综合测试装置的结构图。被测遥控器通过导轨由入口处送入，测试合格品从出口送至包装工段，不合格的产品由分拣机构送返修工段。工装夹具是定位夹紧机构，当遥控器进入测试工位后，系统会检测到并启动工装夹具将遥控器固定在测试位置。测试平台上按照遥控器的键盘布局安放了相同数量的气动喷嘴，高压气流从喷嘴喷出后会挤压对应位置的按键，模拟人工按键动作，测试平台同时检测红外编码、发射功率、发射角度等。分拣机构用来分离遥控器，当检测到不合格遥控器时分拣机构启动气缸将该遥控器从传输线顶到不合格产品工位。PC控制整个测试装置的运行，它指挥测试平台的气阀动作，读取平台的测试数据，对遥控器是否合格进行判定，发出分拣指令，是整个测试装置的核心，以下按照装置动作步骤予以说明。

    第一阶段为定位。被测遥控器从入口沿运输导轨进入测试装置，系统检测到后会启动工装夹具夹紧遥控器，同时连接供电端子到遥控器的电池仓，至此定位阶段完成。
    第二阶段为预测试。遥控器在整机组装完毕后并不能保证电源电路是正常的，给一只电源系统短路的遥控器供电会导致测试装置的供电电路故障，加入预测试阶段就是为了避免出现这个现象，预测试时给遥控器供电端子加低电压并测试电流，通过计算得到遥控器的输入阻抗，阻抗太小说明遥控器的电源系统有短路故障，阻抗太大说明有断路或接触不良的故障，系统将不再对其测试，而是通过分拣系统直接送返修。
    第三阶段为测试阶段。在测试阶段遥控器处于通电工作状态。测试过程是依照测试文本来执行的，测试一个遥控器的程序由多个步骤组成，每一个步骤称为一个记录。当测试开始时，PC机给测试平台依次送来测试记录，每次一条，记录中会指定打开那一个气动喷嘴，测试平台收到产生相应动作，被测遥控器发射红外信号，红外检测头检测信号波形、发射功率、发射角度等并回送给PC，PC收到后和标准波形数据比较并判定该步骤是否正确，等所有的记录测试完成后，PC判定如合格，则允许遥控器通过；如不合格则发出分拣指令同时打印故障信息。
    第四阶段为分拣阶段。分拣机构接收PC发来的分拣指令，如收到分拣指令则启动气动执行机构将正在通过的遥控器顶下导轨，送返修工段。

2 测试平台
    遥控器测试项目大都与按键操作有关，快速可靠地实现按键操作是该测试装置的关键。图2是按键操作示意图，进气管道连接到气泵，电磁阀控制气流的通断，当电磁阀打开时，气流冲击遥控器键盘，将按键按下，这样就能够用非接触方式对按键进行快速操作。

    在测试平台上有很多喷嘴，测试新型号的遥控器之前，必须对测试平台的喷嘴位置进行调整，被测遥控器每一个按键正下方对应一个喷嘴，喷嘴被惟一编号，装置总共设计有100个喷嘴，能够满足遥控器测试的要求。
    测试控制流程如图3所示，主处理器选用NXP公司ARM7核的LPC2214，该处理器运行速度60 MHz，片上集成有256 KB的FLASH和16 KB的RAM，片上外设有8路10位A／D转换器、PWM输出口、多个可配置GPIO引脚等。

    处理器通过RS 232接口和PC连接，PC通过该接口传送测试指令，测试平台通过该接口返回测试数据；为了便于调试，测试装置设计有本地数码管显示电路，在测试过程中，当前正在进行的测试记录和正在动作的喷嘴编号会显示出来。
    遥控器的红外发射功率决定有效遥控距离，红外发射功率测试就是用来检测这一指标的，电路用敏感红外接收管将遥控器发射的红外信号转化为模拟信号，该信号经过放大后送LPC2214的A／D采集端，由LPC2214转换为数字信号后送给PC，用于判定遥控器的发射功率是否足够。

当某一按键按下后，遥控器就会发射红外编码，遥控器用红外发射时间的长短来表示二进制数据的01，多个01的组合构成一个红外编码，按键不同，则编码不同。装置采用图4电路来接收红外编码，图4中IR_LED即是红外敏感二极管，电路具有红外收发功能，将IR_EN和IR_OUT置为低电平，则可以通过IR_IN端检测红外编码的高低电平，该端子连接到LPC2214的捕获输入引脚，利用捕获功能可以测量高低电平的时间长度。将IR_EN置为高电平，则可以通过IR_OUT发送红外编码信号，发送功能是用来对装置进行校正的，文中不再赘述。

    遥控器发射的红外信号有散射角度，接收者必须处于前方一定角度范围内才能可靠接收。装置在被测遥控器的前方水平布置了12个红外接收管，通过测量这12个红外接收管信号的有无来判断遥控器的发射角度。
装置通过电池仓的连线给遥控器供电，不同的遥控器需要不同的供电电压，装置提供给被测遥控器的是可调直流电源，供电电压由PC设定，通过LPC2214的PWM功能进行调整，在电源输出端接有电流测量电路，用来测量遥控器的发射功耗和静态功耗，测量信号放大后送LPC2214的AD引脚。
    在测试开始后，PC依据测试程序给测试平台发送测试记录，每条记录中指定要打开的喷嘴，LPC2214收到指令后，打开对应电磁阀，模拟按键动作，通电的遥控器会发射红外信号，功率测量、红外编码测试、红外角度测量、功耗测量电路获取相应值并送回给PC，PC和标准值比较后作出判定，如不合格则发出分拣信号，分拣机构执行分拣动作。

3 测试软件
    一个完整的测试由若干条测试记录组成，PC发送的测试记录如图5所示，测试平台返回的记录如图6所示。以下对测试和返回记录的字段予以说明，前导头是异步通信中表示一帧开始的标志，最末校验值字段用来验证一帧传输数据的传输是否正确，设计中采用CRC校验方式。

    图5中的测试指令字段是PC发给测试平台的动作指示，有预测试指令、分拣指令、编码测试指令。前文对预测试和分拣指令的功能已做过说明，在这两条指令中3个阀门号字段无定义。编码测试指令是测试当遥控器某一按键按下后它的红外编码、发射功率、角度、功耗等指标的指令，指令中3个阀门号字段指定了该测试记录中需要打开的电磁阀编号，在一个测试记录中允许有3个电磁阀打开，即遥控器最多允许同时按下3个键。
    图6是测试平台发送给PC的返回记录，包含有发射功率、发射角度、当前功耗、红外编码字段。每个按键按下，遥控器发信号，测试平台测量这四组值并回送给PC。红外编码字段是反映红外高低电平时间长度的所有数据，数据量较大。此外需要说明的是发射功率、发射角度、当前功耗都反映的是当前记录的瞬时值，发射不同红外编码时这些值会有差别，PC在测试完成所有按键后，将这些值平均得到最终判定值。
     PC端程序中存放有测试数据，测试新型号的遥控器之前，数据需要预先录入，数据包括遥控器每个按键和喷嘴编号的对应关系、每个按键按下后遥控器发射红外高低电平时间长度的所有数据、遥控器供电电压、预测试限制电流最大最小值、发射功率、发射角度、发射功耗、静态功耗等的限定值，所有这些数据组成一个测试文本，测试时PC依据它来控制整个测试过程并做出遥控器合格与否的判定。一个遥控器测试完成后，如果合格，PC会累计合格数量，如不合格PC会打印维修建议。
    除上述基本功能外，PC端程序还具有统计功能，能够计算合格率，统计日、月、年报表等。

4 结论
    按上述方法设计的遥控器测试装置经过样机调试，连续测试一个按键的平均测试时间为0．4 s，远远高于人工测试速度，由于测试过程全自动，避免了误测、漏测的可能，通过简单地修改PC的测试文本，就能够做到对多种不同型号遥控器的测试。在样机试验过程中，发现这样的速度完全满足中低速生产线的要求，但对于高速流水线显得稍慢，究其原因，电磁阀的动作速度在系统中偏慢，但样机中所选电磁阀已经是速度指标较高的，多轨并行可能是解决这个问题的惟一出路。