彩色、黑白电视机用回扫变压器自动测试系统的可靠性设计与测试方法
2003-07-02 15:15:05
来源：国际电子变压器
彩色、黑白电视机用回扫变压器自动测试系统的可靠性设计与测试方法
摘要：本文针对彩色、黑白电视机用回扫变压器自动测试系统中对动态参数的测试和系统设计的可靠问题进行了分析和合理设计。该系统由彩色、黑白自动测试台和IBM-PC/XT微机构成。用于自动测量彩色和黑白电视机中各种型号规格不同品种的回扫变压器的主要工作特性，并进行数据处理、分析、数据随时可调用。
关键词：彩色、黑白回扫变压器（FBT）、可靠性、模拟行扫电路、STD总线板。
1 问题的提出
近几年来，本所承担历届全国黑白、彩色用回扫变压器（FBT）的质量评比和集中检测任务及产品质量监督和生产许可证测试及工作。过去对该产品的检测，国内对其进行测试的方法，停留在手工测量阶段，样品比对。采用封样样品检验工装后再测试的办法，可靠性差，人为误差大，方法落后，测试速度慢，测试人员多，公正性、准确性差。因此迫切需要一种科学、可靠的测试该产品的仪器。
2 测量原理
根据彩电回扫变压器的测试要求和黑白回扫变压器的测试要求，按照该品种的测试需要，我们将两种回扫变压器的测量容为一体进行设计。为了解决彩行、黑白行能兼容测试，模拟动态测试中采用模拟回扫电路配合不同品种的负载电路，精心设计，其精度完全符合国内外各种不同规格品种型号的彩电与黑白回扫变压器的质量评比和集中检测的要求。[1]该系统在微机控制下，能自动完成国内目前生产的各种的彩电与黑白回扫变压器的测试，能预置测试企业标准；能对测试结果进行误差判别分选；荧屏显示及数码显示；测试结果能完成平均值、均方差、失效统计及环境试验变化率计算等数据处理，能打印数据报表，数据能长期储存。该系统符合彩电回扫变压器的测试标准GB9367-88的要求和黑白电视机用回扫变压器SJ2587部标准的要求。[2]
3 主要技术指标
3.1 工作环境
温度：+10℃～35℃
相对温度：<80%
大气压力：860mbar～1060mbar
电源适应性：AC 220V±10%
电源功耗：<150VA
3.2 彩电回扫变压器测试主要项目
（1）调试参数性能：
逆程时间：0～20ms±0.2
+B电压：0～200V DC±0.1%
束电流：0～2mA±2.5%
（2)测试参数性能：
阳极高压：0～30kV ±1%
视放电压：0～1000V ±0.5%
初级逆程脉冲：0～1500Vpp
±2%
初级电流：0～1000mA±0.5%
高压调整率：0～100%±0.3%
3.3 黑白回扫变压器测试主要项目
（1）调试参数性能
逆程时间：0～20μs ±0.2
+B电压：0～20V DC±0.2%
束电流：0～100mA ±2.5%
（2）测试参数性能
提升电压：0～30V ±0.5%
阳极高压：0～18KV ±1%
视放电压：0～1000V ±0.5%
4 系统方框图及测量方法
4.1 系统测量原理
该系统主要由微机系统构成测控中心，被测物FBT自动测试台及STD总线模块CPU与通用接口（MS-2104）构成IBM-PC/XT通信三大部分组成。其原框图见图1：系统原理方框图。
工作原理简述如下：现以被设物彩电回扫变压器FBT为例：首先依据面板选择彩电回扫变压器测试部位后，电路自动进入彩行回扫变压器的测试。黑白回扫变压器测试方法也同彩行方法一样，不同的就是选择“黑白”。接着将被测彩电回扫变压器根据企标要求，切换引脚插入，在预置企业标或标准后，在微机控制下通过接口控制电路可以选择测试项目或全测项目。被测量通过输入电路后经过32次测试，剔除其中最大值和一个最小值，取30次累计数求平均。剔除最大值和最小值是使测试的数据消除随机误差带来的不准确性，保证数据的可靠性。测试后的量经过A/D转换电路，送STD总线通用MS-2104串行板送入IBM-PC/XT微机系统进行控制和数据处理，显示与打印，储存。
4.2 测量方法
如果要使各种FBT的技术指标能使用同一系统测试对FBT的动态进行模拟测试，显然其测试电路及参数不能是固定不变的，而应根据被测FBT灵活设置。图2：彩电通用FBT工作状设置电路图。方框图由行振板、行推动板，行输出板与负载板构成了预置动态测试系统。测试插座脚上都接有一只单刀十一位开关，共有10只即K1～10。减少测试误差将各开关同一编号的动触点接在同一部分测试电路上。 联接方法图2所示：11脚均为触点空脚；10脚触点为S校正电容；9脚触点均为逆程电容等等。FBT的测试，先将FBT按照图3：FBT功能脚排列，插入FBT产品应将功能脚排列和企业标准进行分辨，使FBT的功能与K1～K10的功能脚分别接通相应电路。例某一彩电FBT第四脚应接阻层二极管和逆程电容，第三脚应接行输管集电极……操作时必须与设备台各开关状态相对应是：K4接通9号触点，K3接通10接点……空脚一律接通11号触点。
这种设计可以满足各种规格型号不同品各的FBT动态参数的纽态下测试。为了提高产品的可靠性不许带电操作，加电前必须再次检查，检查正常后可以测试。
电路参数的设置根据图2将逆程电容和S校正电容BCD码排列，只要适当接通KC1至KC11中若干开关，就能组合得到该测FBT应需要的容量。行偏转线圈电感量的选择可以将KL开关接到多插头线圈Lg的插头位置就能得到行偏转线圈的等效电感，测试中FBT所需的聚焦。加速极电压等均用可调的电阻网络做内等效负载，这样就能够把测试电路元件设置在需要的参数上。
4.3 电路设计要求
该系统所测的电参数有直流参数，交流参数及波形参数三部分。因此，针对三部分的测试有不同的要求：
直流参数的测量比较简单，主要是将被测电流变为电压量，同直流电压测试一样，经过放大，A/D转换，由微机数据处理后，便得出被设电压和电流的大小值。高压测试电路如图4所示。图中R1、R2构成高压比例衰减器，经过衰减的小电压可以通过W1进行节通过线性放大器，将被测讯号通过A/D转换，变成直流数。C1、C2分别为高频测试电路的滤波器。
交流量的测量要复杂一些。目前交流电压可以用峰值、平均值、有效值来表征。
峰值是一个交流电压在所观察的时间或一个周期内所能达到最大值，记为Up。
平均值U在书写上的定义为：
对于周期信号而言，通常将T取为该信号的周期值。从交流电压测量的观点来看，平均值一般是指经过检波后的平均值，且通常指的是全波平均值。
即：
由于交流信号失真大，按一般峰值与平均值来检测彩行和黑白行输出变压器FBT，会带来很大的误差，故采用测量真有效值的办法。
式中：Vrma-真有效值电压
U（1）-任意波形电压的瞬时值，T—平均时间
当被测电压U（1）在一个周内被采用样K次，则：
当△1为—常数时，则
但是，只测一个周期精度往往不够，必须在数个周期内进行采样，故上式写为：
式中：N-周期数。
因此，电压的真有效值的运算，在理论上要完成对输入信号U（t）进行平方，平均及开方的运算。这一过程完全由软件进行数字处理。
波形参数的测量，采用高速峰值检波电路，如AFC脉冲，触发脉冲，初级逆程中均达到设计要求。
5 硬、软件的可靠性设计
该系统的准确度和可靠性取决于模拟行扫电路和A/D转换电路，STD总线模块的可靠性的设计。
模拟行扫描电路中模拟管6K4B代替彩电显像管，行扫描电路采用符合国内各种不同规格型号的彩电回扫变压器的通用电路从彩电31cm到96cm都能兼容。只需在测试中按图2的要求改变调试参数性能和+B电压值与更换不同品种彩电回扫变压器的引脚，就可以适应任何FBT的测试。测量准确度必须保证电路的可靠性好，重复性好，这种电路才能用于测量。
5.2 A/D转换电路与STD总线模块
由于本电路既能测量直流和交流，又能测波形参数。这就要A/D转换电路适应能力强，转换精度高，转换速度快，稳定性与重复性好。A/D片选用应注意：分辨率，量化误差，偏移误差，线性度，满刻度误差。A/D转换与STD总线模块的连接。STD总线由：MS-9102A工业控制单板机，具有较强的信号驱动能力，高抗干扰性能和可靠性。系统时钟：4MHz、EPROM2718（16位×8位）、SRAM6261。适当提高A/D转换的时钟频率，即可提高测试精度又简化电路。MS-4301A光隔离开关量输入接口板是为实现工业现场各种过程环境的触点检测以及完成成计算机、自动测试台与现场隔离而设计接口板共设有4组32路光隔离输入通信。MS-4031A配合使用。MS-4306可以完成同步或异步的并行输入、输出。同时具有Z-80方式的中断功能。光隔离输入通道8路，光隔离输出通道数8路。于是，就可以将转换出来的数字信号读入STD总线CPU送到指定的显示、存储、打印。
5.3 软件设计
软件采用自查询与循环检测，设置有主程序，彩行14个测试参数与10个调试参数及黑白10个测试参数的测量；量程转换，数据处理，码的转换与显示判别等程序。单字节与匀字节除法、乘法，二字节开平方，多字节取平均，二进制的BCD码，定位循测，单项测试，多种延时，显示BCD码，声、光报警，启动ACD，交流、直流，波形与频率定时采样，测量真有效值，超差处理，故障处理，中断服务等子程序。
该多硬件不能完成的测量与分析通过软件进行弥补。该多数据的判别和可靠性由软件执行。
5.4 电磁兼容性设计
电磁兼容性设计该系统的主要方面：[3]要在高压，高脉中下保证微机正常工作，数据准确可靠和重复性好。该系统电磁兼容性设计包括元器件选用、印制板设计、屏蔽、滤波和接地等设计。实践证明该机电磁兼容设计合理，抗干扰和抗辐射性能好。
6 结语
该系统经过若干年运转，表明系统功能齐全，专用程序设计可靠、合理、自动测试，显示与打印，判断误差，超差报警，故障诊断，具有人工智能特点。测试数据精度优于技术指标，重复性好，操作简便，测试速度快，安全可靠。该系统还具有手动功能。
备注：该系统参与设计的有李吉绍、钟建国、周巍、陈修齐、黄平、李新民。■
参考文献
[1]高忠民“彩电回扫变压器自动测试系统的设计”，CN43-1202/TP电脑与信息技术，1993年第二期。
[2]“BSC-1型彩电回扫变压器自动测试系统”，中华人民共和国国家科学技术委员会《国家科学成果完成者证书》，92年。
[3]高忠民“BSC-1彩电回扫变压器自动测试系统的电磁兼容设计”，湖南省电磁兼容学会第一届学术交流会《论文集》1998年7月
摘要：本文针对彩色、黑白电视机用回扫变压器自动测试系统中对动态参数的测试和系统设计的可靠问题进行了分析和合理设计。该系统由彩色、黑白自动测试台和IBM-PC/XT微机构成。用于自动测量彩色和黑白电视机中各种型号规格不同品种的回扫变压器的主要工作特性，并进行数据处理、分析、数据随时可调用。
关键词：彩色、黑白回扫变压器（FBT）、可靠性、模拟行扫电路、STD总线板。
1 问题的提出
近几年来，本所承担历届全国黑白、彩色用回扫变压器（FBT）的质量评比和集中检测任务及产品质量监督和生产许可证测试及工作。过去对该产品的检测，国内对其进行测试的方法，停留在手工测量阶段，样品比对。采用封样样品检验工装后再测试的办法，可靠性差，人为误差大，方法落后，测试速度慢，测试人员多，公正性、准确性差。因此迫切需要一种科学、可靠的测试该产品的仪器。
2 测量原理
根据彩电回扫变压器的测试要求和黑白回扫变压器的测试要求，按照该品种的测试需要，我们将两种回扫变压器的测量容为一体进行设计。为了解决彩行、黑白行能兼容测试，模拟动态测试中采用模拟回扫电路配合不同品种的负载电路，精心设计，其精度完全符合国内外各种不同规格品种型号的彩电与黑白回扫变压器的质量评比和集中检测的要求。[1]该系统在微机控制下，能自动完成国内目前生产的各种的彩电与黑白回扫变压器的测试，能预置测试企业标准；能对测试结果进行误差判别分选；荧屏显示及数码显示；测试结果能完成平均值、均方差、失效统计及环境试验变化率计算等数据处理，能打印数据报表，数据能长期储存。该系统符合彩电回扫变压器的测试标准GB9367-88的要求和黑白电视机用回扫变压器SJ2587部标准的要求。[2]
3 主要技术指标
3.1 工作环境
温度：+10℃～35℃
相对温度：<80%
大气压力：860mbar～1060mbar
电源适应性：AC 220V±10%
电源功耗：<150VA
3.2 彩电回扫变压器测试主要项目
（1）调试参数性能：
逆程时间：0～20ms±0.2
+B电压：0～200V DC±0.1%
束电流：0～2mA±2.5%
（2)测试参数性能：
阳极高压：0～30kV ±1%
视放电压：0～1000V ±0.5%
初级逆程脉冲：0～1500Vpp
±2%
初级电流：0～1000mA±0.5%
高压调整率：0～100%±0.3%
3.3 黑白回扫变压器测试主要项目
（1）调试参数性能
逆程时间：0～20μs ±0.2
+B电压：0～20V DC±0.2%
束电流：0～100mA ±2.5%
（2）测试参数性能
提升电压：0～30V ±0.5%
阳极高压：0～18KV ±1%
视放电压：0～1000V ±0.5%
4 系统方框图及测量方法
4.1 系统测量原理
该系统主要由微机系统构成测控中心，被测物FBT自动测试台及STD总线模块CPU与通用接口（MS-2104）构成IBM-PC/XT通信三大部分组成。其原框图见图1：系统原理方框图。
工作原理简述如下：现以被设物彩电回扫变压器FBT为例：首先依据面板选择彩电回扫变压器测试部位后，电路自动进入彩行回扫变压器的测试。黑白回扫变压器测试方法也同彩行方法一样，不同的就是选择“黑白”。接着将被测彩电回扫变压器根据企标要求，切换引脚插入，在预置企业标或标准后，在微机控制下通过接口控制电路可以选择测试项目或全测项目。被测量通过输入电路后经过32次测试，剔除其中最大值和一个最小值，取30次累计数求平均。剔除最大值和最小值是使测试的数据消除随机误差带来的不准确性，保证数据的可靠性。测试后的量经过A/D转换电路，送STD总线通用MS-2104串行板送入IBM-PC/XT微机系统进行控制和数据处理，显示与打印，储存。
4.2 测量方法
如果要使各种FBT的技术指标能使用同一系统测试对FBT的动态进行模拟测试，显然其测试电路及参数不能是固定不变的，而应根据被测FBT灵活设置。图2：彩电通用FBT工作状设置电路图。方框图由行振板、行推动板，行输出板与负载板构成了预置动态测试系统。测试插座脚上都接有一只单刀十一位开关，共有10只即K1～10。减少测试误差将各开关同一编号的动触点接在同一部分测试电路上。 联接方法图2所示：11脚均为触点空脚；10脚触点为S校正电容；9脚触点均为逆程电容等等。FBT的测试，先将FBT按照图3：FBT功能脚排列，插入FBT产品应将功能脚排列和企业标准进行分辨，使FBT的功能与K1～K10的功能脚分别接通相应电路。例某一彩电FBT第四脚应接阻层二极管和逆程电容，第三脚应接行输管集电极……操作时必须与设备台各开关状态相对应是：K4接通9号触点，K3接通10接点……空脚一律接通11号触点。
这种设计可以满足各种规格型号不同品各的FBT动态参数的纽态下测试。为了提高产品的可靠性不许带电操作，加电前必须再次检查，检查正常后可以测试。
电路参数的设置根据图2将逆程电容和S校正电容BCD码排列，只要适当接通KC1至KC11中若干开关，就能组合得到该测FBT应需要的容量。行偏转线圈电感量的选择可以将KL开关接到多插头线圈Lg的插头位置就能得到行偏转线圈的等效电感，测试中FBT所需的聚焦。加速极电压等均用可调的电阻网络做内等效负载，这样就能够把测试电路元件设置在需要的参数上。
4.3 电路设计要求
该系统所测的电参数有直流参数，交流参数及波形参数三部分。因此，针对三部分的测试有不同的要求：
直流参数的测量比较简单，主要是将被测电流变为电压量，同直流电压测试一样，经过放大，A/D转换，由微机数据处理后，便得出被设电压和电流的大小值。高压测试电路如图4所示。图中R1、R2构成高压比例衰减器，经过衰减的小电压可以通过W1进行节通过线性放大器，将被测讯号通过A/D转换，变成直流数。C1、C2分别为高频测试电路的滤波器。
交流量的测量要复杂一些。目前交流电压可以用峰值、平均值、有效值来表征。
峰值是一个交流电压在所观察的时间或一个周期内所能达到最大值，记为Up。
平均值U在书写上的定义为：
对于周期信号而言，通常将T取为该信号的周期值。从交流电压测量的观点来看，平均值一般是指经过检波后的平均值，且通常指的是全波平均值。
即：
由于交流信号失真大，按一般峰值与平均值来检测彩行和黑白行输出变压器FBT，会带来很大的误差，故采用测量真有效值的办法。
式中：Vrma-真有效值电压
U（1）-任意波形电压的瞬时值，T—平均时间
当被测电压U（1）在一个周内被采用样K次，则：
当△1为—常数时，则
但是，只测一个周期精度往往不够，必须在数个周期内进行采样，故上式写为：
式中：N-周期数。
因此，电压的真有效值的运算，在理论上要完成对输入信号U（t）进行平方，平均及开方的运算。这一过程完全由软件进行数字处理。
波形参数的测量，采用高速峰值检波电路，如AFC脉冲，触发脉冲，初级逆程中均达到设计要求。
5 硬、软件的可靠性设计
该系统的准确度和可靠性取决于模拟行扫电路和A/D转换电路，STD总线模块的可靠性的设计。
模拟行扫描电路中模拟管6K4B代替彩电显像管，行扫描电路采用符合国内各种不同规格型号的彩电回扫变压器的通用电路从彩电31cm到96cm都能兼容。只需在测试中按图2的要求改变调试参数性能和+B电压值与更换不同品种彩电回扫变压器的引脚，就可以适应任何FBT的测试。测量准确度必须保证电路的可靠性好，重复性好，这种电路才能用于测量。
5.2 A/D转换电路与STD总线模块
由于本电路既能测量直流和交流，又能测波形参数。这就要A/D转换电路适应能力强，转换精度高，转换速度快，稳定性与重复性好。A/D片选用应注意：分辨率，量化误差，偏移误差，线性度，满刻度误差。A/D转换与STD总线模块的连接。STD总线由：MS-9102A工业控制单板机，具有较强的信号驱动能力，高抗干扰性能和可靠性。系统时钟：4MHz、EPROM2718（16位×8位）、SRAM6261。适当提高A/D转换的时钟频率，即可提高测试精度又简化电路。MS-4301A光隔离开关量输入接口板是为实现工业现场各种过程环境的触点检测以及完成成计算机、自动测试台与现场隔离而设计接口板共设有4组32路光隔离输入通信。MS-4031A配合使用。MS-4306可以完成同步或异步的并行输入、输出。同时具有Z-80方式的中断功能。光隔离输入通道8路，光隔离输出通道数8路。于是，就可以将转换出来的数字信号读入STD总线CPU送到指定的显示、存储、打印。
5.3 软件设计
软件采用自查询与循环检测，设置有主程序，彩行14个测试参数与10个调试参数及黑白10个测试参数的测量；量程转换，数据处理，码的转换与显示判别等程序。单字节与匀字节除法、乘法，二字节开平方，多字节取平均，二进制的BCD码，定位循测，单项测试，多种延时，显示BCD码，声、光报警，启动ACD，交流、直流，波形与频率定时采样，测量真有效值，超差处理，故障处理，中断服务等子程序。
该多硬件不能完成的测量与分析通过软件进行弥补。该多数据的判别和可靠性由软件执行。
5.4 电磁兼容性设计
电磁兼容性设计该系统的主要方面：[3]要在高压，高脉中下保证微机正常工作，数据准确可靠和重复性好。该系统电磁兼容性设计包括元器件选用、印制板设计、屏蔽、滤波和接地等设计。实践证明该机电磁兼容设计合理，抗干扰和抗辐射性能好。
6 结语
该系统经过若干年运转，表明系统功能齐全，专用程序设计可靠、合理、自动测试，显示与打印，判断误差，超差报警，故障诊断，具有人工智能特点。测试数据精度优于技术指标，重复性好，操作简便，测试速度快，安全可靠。该系统还具有手动功能。
备注：该系统参与设计的有李吉绍、钟建国、周巍、陈修齐、黄平、李新民。■
参考文献
[1]高忠民“彩电回扫变压器自动测试系统的设计”，CN43-1202/TP电脑与信息技术，1993年第二期。
[2]“BSC-1型彩电回扫变压器自动测试系统”，中华人民共和国国家科学技术委员会《国家科学成果完成者证书》，92年。
[3]高忠民“BSC-1彩电回扫变压器自动测试系统的电磁兼容设计”，湖南省电磁兼容学会第一届学术交流会《论文集》1998年7月
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