技术领域
[0001] 本
发明涉及工业自动化检测领域，尤其涉及一种LED芯片测试探针压力自动控制系统。
背景技术
[0002] 现代社会生活中，
半导体的发展十分迅猛。其中，LED芯片的发展尤其突出，在生产LED芯片过程中，必然需要对其进行点测。而LED芯片是精密器件，点测的时候需要很严格的控制探针扎到芯片上的压力，压力过大会把芯片扎坏，太小又有可能扎不好，导致
接触不良，测试数据异常。
[0003] 传统的探针压力控制系统采用人工调整弹性元件，例如：记忆弹片的松紧程度，进而调整探针的针压，这样的做法效率低，时间长，容易出错，成本高，调节十分不便。因此，需要设计一款新型探针压力自动控制系统，能精确有效的控制针压，提高生产效率。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本发明
实施例提出一种探针压力自动控制系统，可以解决现有系统人工调整的效率低、易出错、成本高以及不便利的问题。
[0005] 为了解决以上提出的问题，本发明实施例提供了如下所述的技术方案：
[0006] 一种探针压力自动控制系统，利用压力
传感器实时探测探针的位移量并转化为探针位移的
电压信号，并通过上位机来控制
电机的运作，从而自动控制探针压力大小，其特征在于，所述探针压力自动控制系统包括：
[0007]
信号处理电路，与所述
压力传感器相连，用于过滤并放大所述探针位移的电压信号，包括：
[0008] 信号
放大器，与所述压力传感器相连，用于将接收到的探针位移的电压信号进行放大；以及
[0009] 第一电压跟随器，其同向输入端与所述信号放大器的输出端相连，反向输入端与输出端相连，其输出端作为所述信号放大电路的输出端，当所述探针位移的电压信号瞬间剧烈变化时，保证输出端输出稳定的放大后的探针位移的电压信号，起到隔离缓冲的作用；以及
[0010] 控制电路，连接于所述信号处理电路与上位机之间，包括：
[0011]
单片机，与所述第一电压跟随器的输出端相连，用于读取所述放大后的探针位移的电压信号，并对其进行存储和处理；以及
[0012]
模数转换芯片，连接于所述单片机与所述上位机之间，用于将其处理后的探针位移的电压信号进行模数转换，使其可以被所述上位机所识别；
[0013] 其中，所述电机连接于所述上位机与所述电压传感器之间，所述上位机识别到探针位移的电压信号超出预先设定的探针位移范围时，则控制所述电机的行进力度，从而调整探针的位移量进而控制探针压力大小。
[0014] 进一步地，还包括电源电路，与所述压力传感器、所述信号处理电路以及所述控制电路相连，用于将外部电源信号转换为各个电路所需要的电压信号，所述电源电路包括：
[0015] 第一滤波整流电路，将接收到的外部电源信号进行滤波整流，并输出滤波整流后的电源信号；
[0016] 第一电压转换电路，与所述第一滤波整流电路相连，用于将滤波整流后的电源信号进行电压转换，并输出给所述信号处理电路；
[0017] 第二电压转换电路，与所述第一滤波整流电路相连，用于将滤波整流后的电源信号进行电压转换，并输出给所述控制电路；以及
[0018] 第二滤波电路，与所述第一滤波整流电路相连，用于将滤波整流后的电源信号进行二次滤波，并输出给所述信号处理电路。
[0019] 进一步地，所述第一滤波整流电路包括：
[0020] 整流
二极管，其
阳极与所述外部电源相连；
[0021] 稳压二极管，其
阴极与所述
整流二极管阴极相连，阳极接地；以及
[0022] 两个第一滤波电容，其相互并联且与所述稳压二极管并联。
[0023] 进一步地，所述第二滤波电路包括：
[0024] 两个滤波电感，其相互并联且与所述第一滤波整流电路相连，并输出二次滤波后的
电源电压；
[0025] 两个第二滤波电容，其相互并联与所述滤波电感的一端与地之间；以及[0026] 两个第三滤波电容，其相互并联与所述滤波电感的另一端与地之间。
[0027] 进一步地，所述第一电压转换电路与第二电压转换电路均包括电压转换器，用于进行电压转换。
[0028] 进一步地，所述信号处理电路包括：
[0029] 第一
接口，将所述压力传感器与所述信号处理电路相连接；
[0030] 两个分压
电阻，二者相互
串联于所述第二滤波电路与地之间，且其公共
节点与所述第一接口相连，用于改变所述压力传感器的供电电压；
[0031] 两个增益电阻，二者相互并联，且与所述信号放大器相连，用于调整所述信号放大器的放大倍数；以及
[0032] 第二电压跟随器，其同向输入端通过可变电阻与所述第二滤波电路相连，用于接收二次滤波后的电源信号，反向输入端与其输出端相连，并连接至所述信号放大器的参考引脚，用于提供稳定的参考电压信号。
[0033] 进一步地，所述控制电路包括：
[0034] 至少一个数据存储芯片，与所述单片机相连，当所述单片机内存满了或者掉电时起到备用作用；
[0035]
电池，与所述单片机电池接脚相连，当所述单片机掉电时，做为备用电源；
[0036] 两个晶振，与所述单片机相连，用于提供参考
频率；
[0037] 双刀
开关，通过两个上拉电阻连接于所述单片机电池接脚与地之间，用于根据所述单片机的实际工作而选择开启或导通。
[0038] 本发明提供的探针压力自动控制系统，仅在第一次使用时需要人工手动调节探针压力大小在一固定值，后续每次的检测过程中，均能够通过本系统完成自动的调节和控制，无需人为手动处理，提高调节的便利性，也提高了生产效率。
附图说明
[0039] 为了更清楚地说明本发明或
现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本发明实施例中一种探针压力自动控制系统模
块图；
[0041] 图2为本发明图1中电源电路的具体电路图；
[0042] 图3为本发明图1中信号处理电路的具体电路图；以及
[0043] 图4为本发明图1中控制电路的具体电路图。
具体实施方式
[0044] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0045] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个
位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0046] 本发明实施例提供一种探针压力自动控制系统，如图1所示，包括电源电路10、压力传感器20、信号处理电路30、控制电路40、上位机50以及电机60。本实施方式中所提供的探针压力自动控制系统利用压力传感器20实时探测探针的位移量，并转换为探针位移的电压信号，该电压位移信号经过信号处理电路30和控制电路40处理后传输至上位机50，从而上位机50控制电机60的运作，实现自动调整探针压力的目的。
[0047] 本实施方式中，电源电路10与压力传感器20、信号处理电路30以及控制电路40均相连，用于将外部电源信号转换为上述各个电路所需要的电压信号。信号处理电路30与压力传感器20相连，用于处理压力传感器20感测到的探针实时位移的电压信号。控制电路40连接于信号处理电路30与上位机50之间，用于将处理后的探针实时位移的电压信号转换为上位机50可识别的
电信号。电机60连接于上位机50与电压传感器20之间，当上位机50识别到的探针位移的电压信号超出预先设定的探针压力位移范围时，则输出
控制信号给电机60，从而自动调整探针的压力大小。
[0048] 同时参考图2，为本发明电源电路10的具体电路图，其包括第一滤波整流电路101、第一电压转换电路102、第二电压转换电路103以及第二滤波电路104。其中，第一滤波整流电路101包括保险丝F1、整流二极管D1、稳压二极管D2、两个第一滤波电容C1、C2、
发光二极管LED1以及限流电阻R1。整流二极管D1的阳极通过保险丝F1接收外部电源电压信号，例如：5V，其阴极与稳压二极管D2的阴极相连，稳压二极管D2的阳极接地。两个第一滤波电容C1、C2相互并联且与稳压二极管D2并联。发光二极管LED1与限流电阻R1串联，同时与稳压二极管D2并联，且发光二极管LED1的阳极与整流二极管D1的阴极相连。本实施方式中，外部5V电源经过整流二极管D1、稳压二极管D2以及第一滤波电容C1、C2整流滤波后输出+5V电压，发光二极管LED1为电源指示灯，限流电阻R1是防止
电流过大损坏发光二极管LED1。
[0049] 第一电压转换电路102包括多个电容C3、C4、C5、C6、多个电感L1、L2、L3以及第一电压转换芯片U1。其中，第一电压转换芯片U1具有8个接脚，脚1、脚7接地，脚2通过电感L1与第一滤波整流电路101相连，脚6通过相互串联的电感L2以及电容C5接地，并输出-5V的电压信号，脚8通过相互串联的电感L3以及电容C6接地，并输出+5V的电压信号。电容C3、C4分别连接于电感L1的两端与地之间。本实施方式中，第一滤波整流电路101输出的+5V电压经过电感L1、电容C3、C4滤波后输入到电压转换芯片U1，电压转换芯片U1将+5V的电压转换为+5V、-5V的电压输出给信号处理电路30。同样地，电感L2、L3、电容C5、C6起到滤波的作用。
[0050] 第二电压转换电路103包括多个电容C7、C8、C9、C10以及第二电压转换芯片U2。本实施方式中，第二电压转换芯片U2具有四个接脚，其中，脚1接地，脚3与第一滤波整流电路101相连，脚2与脚4相连，并做为第二电压转换电路103的输出端输出3.3V的电压信号。电容C7、C8相互并联于脚3与地之间，电容C9、C10相互并联于脚2与地之间。本实施方式中，第一滤波整流电路101输出的+5V电压通过滤波电容C7、C8输出至第二电压转换芯片U2，经过电压转换后，第二电压转换芯片U2输出+3.3V的电压信号给控制电路40，其中，电容C9、C10也起到滤波的作用。
[0051] 第二滤波电路104包括两个滤波电感L4、L5、两个第二滤波电容C11、C12以及两个第三滤波电容C13、C14。其中，滤波电感L4、L5相互并联且与第一滤波整流电路101相连。两个第二滤波电容C11、C12相互并联，并连接于滤波电感L4、L5的一端与地之间，两个第三滤波电容C13、C14相互并联，并连接于滤波电感L4、L5的另一端与地之间。本实施方式中，第一滤波整流电路101输出的+5V的电压信号，再次经过滤波电感L4、L5以及滤波电容C11、C12、C13、C14的深层滤波后，仍然输出+5V的Vcc5信号给信号处理电路30。
[0052] 图3为本发明图1中信号处理电路30的具体电路图，其包括第一接口J1、两个分压电阻R2、R3、两个限流电阻R4、R5、两个自动增益电阻R6、R7、下拉电阻R8、电阻R9、可变电阻R、多个滤波电容C15、C16、C17、...、C24、信号放大器U3、第一电压跟随器A1以及第二电压跟随器A2。其中，第一接口J2是将信号处理电压30连接于压力传感器20，具有5个接脚。脚1接地，脚2通过分压电阻R2、R3组成的分压电路接地，本实施方式中，分压电阻R2、R3串联于第二滤波电路104与地之间，且二者的公共节点与第一接口J1脚2相连，用于改变压力传感器20的供电电压。信号放大器U3具有8个接脚，脚1、脚4分别通过限流电阻R5、R4与第一接口J1的脚5、脚3相连，用于接收压力传感器20实时感测到的探针位移的电压信号，并将此信号进行放大。滤波电容C15跨接于信号放大器U3脚1与脚4之间，用于滤除杂质。自动增益电阻R6、R7相互并联，并跨接于信号放大器U3的脚2与脚3之间，用于调整信号放大器U3的放大倍数。
滤波电容C16连接于信号放大器U3脚1与地之间，滤波电容C17、C18均连接于信号放大器U3脚8与地之间，滤波电容C19连接于信号放大器U3脚4与地之间，滤波电容同时C20、C21连接于信号放大器U3脚5与地之间。本实施方式中，信号放大器U3脚6是参考脚位，其通过下拉电阻R8与地相连；脚8是正电源电压脚位，其接收第二滤波电路104输出的+5V的Vcc5信号；脚5是负电源电压脚位，其接收第一电压转换电路102输出的-5V信号；脚7做为信号放大器U3的输出端。
[0053] 第一电压跟随器A1具有同向输入端、反向输入端以及输出端，其同向输入端与信号放大器U3的脚7相连，反向输入端与其输出端相连，其输出端做为信号处理电路30的输出端输出AD-V1信号，当压力传感器20感测到的探针位移的电压信号瞬间剧烈变化时，保证输出端输出稳定的放大后的探针位移的电压信号，起到隔离缓冲的作用。滤波电容C23、C24通过电阻R9并联于第一电压跟随器A1的输出端与地之间，本实施方式中，电阻R9做为第一电压跟随器A1的外围调节电阻。
[0054] 第二电压跟随器A2同样具有具有同向输入端、反向输入端以及输出端，其反向输入端与输出端相连，并同时连接于信号放大器U3的脚6，其同向输入端通过可变电阻R接收第二滤波电路104输出的+5V的Vcc5电源信号，滤波电容C22连接于第二电压跟随器A2的同向脚位与地之间。本实施方式中，可变电阻R用于调节信号放大器U3的参考电压，同时，第二电压跟随器A2用于提供信号放大器U3稳定的参考电压。
[0055] 同时，在本实施方式中的探针压力自动控制系统可以同时自动控制八个探针压力，即，对应有八个压力传感器20以及八个信号处理电路30，因此，信号处理电路30对应有八个电压输出AD-V1、AD-V2、AD-V3、AD-V4、AD-V5、AD-V6、AD-V7、AD-V8，在本实施方式中，仅以一组信号转换电路30做以说明。
[0056] 图4为本发明图1中控制电路40的具体电路图，其包括单片机U4、两个数据存储芯片U5、U6、模数转换芯片U7、第二接口J2、两个晶振X1、X2、多个电阻R10、R11、R12、...、R19、多个电容C25、C26、...、C35、电池BT1以及双刀开关S1、二极管D3、D4。
[0057] 单片机U4具有多个接脚，其与第一电压跟随器A1的输出端相连，用于读取放大后的探针位移的电压信号AD-V1，并将其进行存储和处理。具体地，单片机U4的脚11-18分别对应接收信号处理电路30输出的放大后的探针位移的电压信号AD-V1、AD-V2、AD-V3、AD-V4、AD-V5、AD-V6、AD-V7、AD-V8。脚1做为电源脚位与第二电压转换电路103相连，用于接收3.3V的电压信号，且双刀开关S1通过上拉电阻R10、R11与单片机U4的脚1相连，视单片机U4工作需要，双刀开关S1可以接通或断开，从而拉高或拉低BOOT0、BOOT1脚位(对应单片机U4脚20和脚44)。电池BT1通过二极管D3与脚1相连，二极管D4连接于上拉电阻R10、R11与脚1之间，本实时方式中，电池BT1可以为纽扣电池，做为单片机U4掉电时的备用电源，二极管D3、D4单向导通，从而保护单片机U4。晶振X1跨接于单片机U4脚3与脚4之间，晶振X2跨接于单片机U4脚5与脚6之间，用于给单片机U4提供参考频率。电容C25、C26、C27、C28分别连接于单片机U4脚3、脚4、脚5、脚6与地之间，起到滤波的作用。脚8、脚23、脚35、脚47接地，脚9、脚24、脚36、脚48均与第二电压转换电路103相连，用于接收3.3V电源信号。
[0058] 数据存储芯片U5具有8个接脚，其脚1与单片机U4的脚25相连，脚2与单片机U4的脚27相连，脚3与脚8相连，并通过电容C29接地，脚4接地，脚5与单片机U4脚28相连，脚6与单片机U4脚26相连，脚7同样通过电容C29接地。同样地，数据存储芯片U6也具有8个接脚，脚1-4相连并接地，脚5与单片机U4脚43相连，同时，脚5和脚6分别通过电阻R12、R13与第二电压转换电路103相连，用于接收3.3V的电源信号，电容C35连接于脚4与脚8之间。本实施方式中，数据存储芯片U5、U6做为单片机U4内存满了或者掉电时的备用芯片。
[0059] 模数转换芯片U7是一个8通道模数转换芯片，其具有16个接脚，连接于单片机U4与上位机50之间，用于将单片机U4处理后的探针位移的电压信号进行模数转换，输出可以被上位机50所识别的
数字信号。具体地，模数转换芯片U7脚1通过电容C30与脚3相连，脚4通过电容C32与脚5相连，脚2通过电容C31与地相连，脚6通过电容C33与地相连，脚11、脚12分别与单片机U4的脚30、脚31相连，用于将接收到来自单片机U4的信号。脚13、脚14做为模数转换芯片U7的输出端，用于输出转换后的数字信号给上位机50。脚15通过电容C34与脚16相连，并接地。
[0060] 第二接口J2做为单片机U4程序的烧录接口，具有多个接脚。其中，脚1、脚2与第二电压转换电路103相连，用于接收3.3V的电源信号，脚3、5、7、9、13分别通过上拉电阻R14、R15、R16、R17、R18与第二电压转换电路103相连，从而接收3.3V的电源信号。脚15与单片机U4脚7相连，当单片机U4需要烧录程序时，即通过脚7与第二接口J2的脚15进行通信。第二接口J2脚2、4、6、8、10、12、14、16、18、20相连接并接地。复位开关CN1与电容C36并联于单片机U4脚7与地之间，且，同时通过电阻R19接收3.3V的电源电压，其用来复位单片机U4。
[0061] 本实施方式中，当LED芯片进行点测时，压力传感器20会感应到探针的形变，并将其形变转换为探针位移的电压信号，并输出给信号处理电路30。信号处理电路30通过第一接口J1接收到该探针位移的电压信号，并通过信号放大器U3将其滤波并放大，同时经过第一电压跟随器A1输出稳定的放大后的探针位移的电压信号AD-V1。放大后的探针位移的电压信号AD-V1经过控制电路40中的单片机U4和
模数转换器U7处理后，将接收到的模拟电压转换为二进制的信号，本实施方式中，模数转换器U7为12位二进制处理器，假如设定AD-V1信号最大值是3.3V，则其对应的二进制为4096，以此类推，当AD-V1信号为其他值时，单片机U4输出的则为其他对应的二进制数值。也就是说，单片机U4和模数转换器U7共同将探针位移的电压信号转换为上位机50可识别的二进制数据。上位机50接收到上述二进制数据，会自动识别其对应的探针位移的电压值，并与自身预先设定的探针压力范围做比较。由于电机60是直接作用于探针，当接收到探针位移的电压值小于其预设范围的最小值时，上位机50发出指令给电机60，从而控制电机60行进力度加大，使得探针位移量加大，能够充分扎到被检测的LED芯片上面；当接收到探针位移量大于其预设范围的最大值时，上位机50发出指令给电机60，从而控制电机60行进力度减小，使得探针位移量减弱，不会扎坏被检测的LED芯片。
[0062] 本发明提供的探针压力自动控制系统，仅在第一次使用时需要人工手动调节探针压力大小在一固定值，后续每次的检测过程中，均能够通过本系统完成自动的调节和控制，无需人为手动处理，提高调节的便利性，也提高了生产效率。
[0063] 显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的
专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。
