某消费电子类5V/2A USB 快充模块,需完成出厂功能全检,核心测试项如下:
输入电压 / 电流检测(AC 220V 输入,转换前的电气参数);
输出电压 / 电流检测(DC 5V 输出,空载 / 带载 1A/2A 工况);
纹波电压检测(输出端纹波峰峰值,≤50mV 为合格);
快充协议识别(QC2.0/QC3.0 协议握手是否正常);
过流保护测试(输出短路时是否触发保护,移除短路后能否恢复);
综合判定(所有测试项合格则判定产品 Pass,否则 Fail 并标注失败项)。

需求
测试流程自动化:一键启动测试,自动完成所有工况切换与数据采集;
数据记录:保存每台产品的测试数据(含 SN 码、测试项、结果、时间戳);
实时显示:测试过程中实时展示各项参数曲线 / 数值;
报警与追溯:不合格项高亮提示,支持测试数据导出(Excel)与查询;
硬件兼容:适配数字万用表、电子负载、电源供应器等通用测试仪器。
整体架构
1. 硬件组成
硬件模块 | 型号示例 | 功能说明 |
工控机 | 研华 IPC-610 | 运行 LabVIEW 程序,主控单元 |
可编程交流电源 | 致茂 Chroma 61504 | 提供 AC 220V 输入,精准调压 |
高精度数字万用表 | 安捷伦 34401A | 采集输入 / 输出电压、电流 |
电子负载 | 艾德克斯 IT8512 | 模拟不同负载工况(0A/1A/2A) |
纹波测试仪 | 泰克 TDS2024B | 采集输出纹波电压 |
快充协议分析仪 | 鼎阳 SDL1000X | 检测 QC 协议握手状态 |
继电器模组 | 欧姆龙 G6K-2F-Y | 控制短路保护测试的通断 |
条码扫描枪 | 霍尼韦尔 1900GHD | 扫描产品 SN 码 |
2. 软件架构
采用 LabVIEW 经典的模块化 + 状态机架构,分为 5 层:
界面层(UI):测试参数显示、操作按钮、结果提示;
控制层(State Machine):调度测试流程(初始化→扫码→上电→测试→判定→报告);
驱动层(Instrument Driver):调用 VISA/IVI 驱动控制硬件仪器;
数据层(Data Logging):数据存储、Excel 导出、数据库交互;
异常处理层(Error Handler):硬件通信异常、测试超差的报警与日志。
LabVIEW程序开发
步骤 1:硬件通信初始化
基于 VISA 协议建立仪器通信:
在 LabVIEW 中打开 “VISA 资源名称” 控件,扫描并选择各仪器的 VISA 地址(如ASRL1::INSTR、GPIB0::22::INSTR);
调用仪器厂家提供的 LabVIEW 驱动(或自行编写 SCPI 指令封装函数),例如:
交流电源初始化:发送VOLT 220; FREQ 50; OUTP ON指令,设置 220V/50Hz 输出并开启;
电子负载初始化:发送LOAD:MODE CC; CURR 0,设置恒流模式且初始电流 0A。
编写初始化子 VI,包含硬件自检逻辑(如检测仪器是否通信正常,异常则弹窗提示)。
步骤 2:测试流程状态机设计
采用 LabVIEW “状态机” 架构(While 循环 + Case 结构),核心状态如下:
状态名称 | 功能逻辑 |
待机(Idle) | 等待用户点击 “启动测试” 按钮,扫描 SN 码并写入测试记录表 |
上电(PowerOn) | 控制交流电源输出,延迟 1s 待模块上电稳定,采集输入电压 / 电流初始值 |
空载测试 | 电子负载设为 0A,采集输出电压(要求 4.95~5.05V)、纹波电压 |
1A 带载测试 | 电子负载设为 1A,稳定 2s 后采集输出电压(≥4.9V)、输出电流(0.95~1.05A) |
2A 带载测试 | 电子负载设为 2A,稳定 2s 后采集输出电压(≥4.8V)、输出电流(1.9~2.1A) |
协议测试 | 控制快充协议分析仪发送 QC 握手指令,读取返回的协议版本(需识别 QC2.0/3.0) |
过流保护测试 | 控制继电器模组闭合,模拟输出短路,检测模块是否停止输出;断开继电器后,检测是否恢复输出 |
判定(Judge) | 对比所有测试项与预设阈值,生成 Pass/Fail 结果,标注失败项 |
报告(Report) | 保存测试数据,更新界面结果显示,控制声光报警(Fail 则红灯 + 蜂鸣) |
结束(Quit) | 关闭所有仪器输出,释放 VISA 资源,退出循环 |
步骤 3:数据采集与处理子 VI 开发
电压 / 电流采集:
调用万用表驱动 VI,读取直流电压 / 电流值,例如:MEAS:VOLT:DC?(读取直流电压);
加入数据滤波(如滑动平均滤波,去除采集噪声),确保数据稳定性。
纹波采集:
控制示波器触发方式为 “边缘触发”,设置带宽 20MHz,采集输出端纹波波形;
通过 LabVIEW 的 “波形测量” 函数库,计算纹波峰峰值(Max-Min)。
数据格式标准化:将所有采集数据转换为 “数值 + 单位” 格式,存入数组(索引对应测试项)。
步骤 4:UI 界面设计
LabVIEW 前面板设计遵循 “简洁易用、信息全面” 原则,核心元素:
操作区:SN 码显示框、“启动测试”/“停止测试”/“导出数据” 按钮;
实时监控区:
数值显示控件:输入电压 / 电流、输出电压 / 电流、纹波值、协议版本;
波形图表:实时绘制输出电压随负载变化的曲线;
结果区:Pass/Fail 指示灯、失败项列表(红色高亮);
日志区:显示测试时间、设备状态、异常信息。
步骤 5:数据存储与追溯
本地存储:
调用 LabVIEW “报表生成工具包”,将测试数据(SN、时间、各测试项、结果)写入 Excel 模板,保存路径为测试数据\YYYYMMDD\SN_测试时间.xlsx;
可选:接入 SQLite/MySQL 数据库,将数据写入数据表,支持按 SN / 日期查询。
数据导出:设计 “导出当日数据” 按钮,一键导出当日所有测试记录为 Excel 文件。
步骤 6:异常处理与容错
通信异常:在每个仪器操作后加入错误检测,若通信失败,暂停测试并弹窗提示 “XX 仪器通信失败,请检查连接”;
测试超差:某一项测试不合格时,标记该项目并继续完成剩余测试(可选:用户设置 “超差即停止”);
紧急停止:设计 “急停” 按钮,点击后立即关闭所有电源输出,终止测试流程。
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