35芯航空线缆智能检测

35芯航空线缆智能检测
 
整体分4块独立PCB（高低压隔离，工业安规合规，严禁合并单块板）
 
1. U1 主控核心板（STM32主控+人机交互+存储通讯）
2. U2 35路继电器矩阵切换板（35通道分区分控，6路禁高压硬件隔离）
3. U3 低压电阻采集板（通路/回路阻值＜2.5Ω检测）
4. U4 隔离高压绝缘板（500V绝缘、自动放电、安全门硬切断）
 
一、U1 主控核心板（尺寸：120×80mm，双层板）
 
1. 核心器件清单（直接采购）
 
- 主控：STM32F103ZET6
- 电源：24V转5V DC-DC、3.3V LDO
- 存储：SD卡插槽（测试数据本地存储）
- 通讯：RS485芯片MAX485、网口PHY（预留MES）
- 外设驱动：光耦输出（控矩阵继电器）、蜂鸣器+LED声光报警
- 接口端子（焊板上凤凰端子）
1. CN1：24V电源输入（整机供电）
2. CN2：输入IO：启动按钮、复位按钮、安全门互锁开关
3. CN3：控制输出排线（接U2矩阵板，35路继电器选通信号）
4. CN4：采样数据输入（接U3低压采集板，I2C通讯）
5. CN5：高压联动控制（接U4高压板：高压使能、放电控制、高压故障反馈）
6. CN6：触摸屏接口（TTL串口，7寸工业触摸屏）
7. CN7：RS485、网口端子（MES扩展）
 
2. PCB布线规则（照做）
 
1. 电源分区：24V功率区、5V数字区、3.3V核心区分开铺铜；
2. 所有对外控制信号用光耦隔离输出，防止外部干扰击穿单片机；
3. 安全门信号做硬件中断，一旦开门立刻拉低高压使能引脚；
4. 板载程序逻辑固化两套流程：阻值测试全通道开启、绝缘测试屏蔽6路特殊芯。
 
二、U2 35路继电器矩阵切换板（尺寸160×100mm，双层板，工装核心通道板）
 
1. 通道定义（严格按原文点位，丝印直接印在PCB上）
 
总35通道：CH1~CH35
 
- 有效芯28路：除去3、4、7、8、10、33、34、35
- 空置芯7路：CH3、CH4、CH7、CH8、CH10、CH33、CH34、CH35
- 禁高压特殊6路：CH11、CH12、CH21、CH26、CH23、CH27
 
2. 器件
 
- 35路单路信号继电器：5V小型继电器（HK4100F-DC5V-SHG）
- 端子定义（板载3组凤凰端子）
CN_A：航空插头输出（35Pin，直连工装35芯插座）
CN_B：低压采集总线（全部35通道统一接入U3阻值检测）
CN_C：高压绝缘总线（分两路走线：常规通道高压回路、6路禁高压独立隔离走线）
- 硬件隔离设计（重点照抄）
PCB上分两个区域：
① 常规通道高压走线区：CH1/2/5/6/9/13~20/22/24/25/28~32；
② 禁高压隔离区：CH11、12、21、26、23、27；
两块区域之间开3mm隔离槽，两组继电器高压侧完全不共铜；
主控只能单独导通常规通道至高压总线，6路通道硬件无法接入高压回路，实现双重防护。
 
3. 控制逻辑
 
CN_D排线接U1主控光耦输出，每一路继电器独立IO控制；
 
- 阻值测试模式：全部35路继电器闭合，CN_A连通CN_B；
- 绝缘测试模式：仅常规通道继电器闭合连CN_C高压总线，6路特殊芯继电器保持断开。
 
三、U3 低压电阻采集板（尺寸90×70mm，双层低压板，无高压）
 
1. 功能：全35芯回路电阻采集，阈值2.5Ω、空芯开路检测
 
器件：多路恒流源电路、差分运放OP07、I2C模数采集PCF8591
 
2. 端子
 
CN1：24V/5V供电；
CN2：35路采样输入（来自U2 CN_B低压总线）；
CN3：I2C通讯排线接U1主控；
 
3. PCB要求
 
每一路采样走线等长，统一分压基准，保证阻值测量一致性；
空置芯检测逻辑板载硬件判断：通道阻抗＞100kΩ判定开路。
 
四、U4 隔离高压绝缘板（尺寸110×85mm，四层高压隔离板，安规重点）
 
1. 核心器件
 
- 程控500V DC升压模块；
- 高压采样高阻分压电阻（100MΩ采样）；
- 大功率泄放放电电阻（测试结束自动放电）；
- 高压光耦隔离通讯，和低压电路无直接电气连接；
- 安全门硬件切断回路：安全门开关串联高压模块输入电源。
 
2. PCB强制规范（必须照做，防击穿触电）
 
1. 高压输出走线与低压数字线路爬电距离≥8mm，PCB开隔离槽；
2. 500V升压区域单独铺高压铜皮，四周预留空白禁止数字走线；
3. 放电回路硬件自锁，高压关闭后强制导通泄放3秒；
4. 高压故障检测：过流、短路立即切断升压输出，反馈信号给主控报警。
 
3. 端子
 
CN1：24V供电+安全门硬切断回路；
CN2：隔离光耦通讯排线（接U1主控高压控制引脚）；
CN3：高压输出总线（接U2 CN_C常规通道高压线路）。
 
整套PCB接线总对照表（直接照着接线，无错线）
 
1. U1主控 ↔ U2矩阵板：8P排线（5V、GND、35路继电器控制IO）
2. U1主控 ↔ U3采集板：4P I2C排线（SDA/SCL/5V/GND）
3. U1主控 ↔ U4高压板：6P隔离排线（光耦使能、故障反馈、放电控制）
4. U2矩阵板CN_A：35芯航空插座直连；
5. U2 CN_B → U3采集输入；
6. U2 CN_C → U4高压输出；
7. 整机公共：24V开关电源统一给四块PCB供电；
8. 人机部件：触摸屏、启动/复位按钮、声光报警器全部接U1主控端子。
 
配套丝印标注建议（打板时直接写进PCB文件）
 
1. U2矩阵板每个通道旁丝印：CHxx、有效芯/空芯/禁高压标识；
2. U4高压板丝印醒目警示：【500V高压，非专业禁止开盖】；
3. 所有端子丝印功能名称，不用查图纸即可接线。
 
U4高压板不自行画板，外购成熟500V程控绝缘测试仪模块，模块输出端子直接引到U2矩阵板高压总线，模块RS485接U1主控，省去高压PCB设计，降低制版难度，其余三块PCB不变。
 
画图打板操作提示
 
1. 绘图软件：立创EDA（免费，可直接下单打样）；
2. 板厚统一1.6mm，FR-4阻燃板材；
3. U4高压板阻油选哑光绿油，高压区域加大开窗散热；
4. 所有外部端子选用5.08mm凤凰端子，工业抗震，方便拆装维修。