基于LabWindows／CVI的便攜式電源控制器測試系統(tǒng)設(shè)計

摘要：為了實(shí)現(xiàn)對電源控制器(PCU)檢測的需求，提出了一種基于LabWindows／CVI的電源控制器的測試系統(tǒng)設(shè)計方案，并完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。該系統(tǒng)的硬件部分主要用來模擬PCU的各種輸入信號，軟件部分采用LabWindows／CVI進(jìn)行編程，能夠完成對其輸出信號進(jìn)行檢測。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有操作簡便、測試準(zhǔn)確的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：電源控制器；測試；LabWindows／CVI；非航空電子監(jiān)控處理機(jī)

隨著航空技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代飛機(jī)的性能得到了很大地提高，先進(jìn)的用電設(shè)備得到廣泛的應(yīng)用，因此，對電源的要求也越來越高。電源控制器能夠在飛機(jī)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況時自動的切除故障單元，防止故障的擴(kuò)大和故障傳播，保證重要的機(jī)載設(shè)備的用電需求，并將相關(guān)信息傳送給非航空電子監(jiān)控處理機(jī)。因此，電源控制器具有直流電源系統(tǒng)的控制保護(hù)功能、直流地面電源監(jiān)控器的功能、蓄電池監(jiān)測功能和自檢測(BYT)、故障診斷和隔離功能。直流電源系統(tǒng)的控制保護(hù)功能是指通過對整流器的主接觸器、匯流條連接接觸器以及直流二次電源系統(tǒng)的控制與保護(hù)功能；直流地面電源監(jiān)控器的功能是指通過對直流地面電源接觸器的控制實(shí)現(xiàn)對直流地面電源的控制與保護(hù)功能；蓄電池監(jiān)測功能是指蓄電池出現(xiàn)過溫時發(fā)出蓄電池過溫故障信號，在兩臺變壓整流器同時失效時無條件接通蓄電池；自檢測、故障診斷和隔離功能是指在飛機(jī)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況時自動診斷故障，切除故障單元，實(shí)現(xiàn)故障隔離和定位，并將供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息和PCU本身的工作狀態(tài)信息傳送給非航空電子監(jiān)控處理機(jī)。
可見，對電源控制保護(hù)器的準(zhǔn)確測試變得非常重要。為了實(shí)現(xiàn)對電源控制器的準(zhǔn)確檢測，在做了需求分析的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計了一種基于LabWindows／CVI的便攜式電源控制器測試系統(tǒng)(以下簡稱“測試系統(tǒng)”)設(shè)計方案。該系統(tǒng)能夠完成對其準(zhǔn)確測試。
為滿足某型飛機(jī)的電源控制保護(hù)器進(jìn)行測試的需求，結(jié)合PCU與飛機(jī)電氣系統(tǒng)的連接關(guān)系，經(jīng)過分析得到PCU的輸入信號共分為以下3部分：11路來自飛機(jī)供電系統(tǒng)的模擬信號，其中包含7路直流電壓信號(0～50 V)和4路直流電流信號；19路來自飛機(jī)供電系統(tǒng)開關(guān)量信號；以及來自非航空電子監(jiān)控處理機(jī)的自檢請求信號和飛機(jī)電氣參數(shù)等信號。
要想完成對以上信號的測試，需要做好以下幾個方面。首先該測試系統(tǒng)應(yīng)能模擬PCU工作時飛機(jī)電源系統(tǒng)的各種狀況，模擬PCU的各種輸入信號，并檢測PCU的輸出信號，判斷出PCU在各種狀態(tài)下是否按要求工作；其次，應(yīng)能檢測PCU的輸出控制信號是否滿足其保護(hù)控制邏輯及時序的要求，并能夠?qū)崟r監(jiān)視PCU的輸出信號是否正常；再次，還應(yīng)具有模擬非航空電子監(jiān)控處理機(jī)與PCU之間的通信；最后系統(tǒng)要能夠進(jìn)行自檢。

1 總體設(shè)計
該測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，在對電源控制器(PCU)的測試過程中，通過測試計算機(jī)產(chǎn)生電壓信號送到模擬信號產(chǎn)生電路，用來模擬來自飛機(jī)供電系統(tǒng)的模擬信號；PCU產(chǎn)生的輸出控制信號經(jīng)過輸出信號檢測電路后送到測試計算機(jī)；測試計算機(jī)與PCU之間的相互通信，通過PCU通信信號檢測電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后測試結(jié)果由測試計算機(jī)進(jìn)行顯示，并完成測試結(jié)果的打印。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
測試系統(tǒng)硬件主要由變壓整流電路、功放電路、脈動電路、繼電器電路、開關(guān)電源、測試計算機(jī)(工控機(jī))和打印機(jī)等組成，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。變壓器整流電路主要用來輸出交流22 V和交流115 V，以及用來輸出+5 V和+28 V直流電壓，分別為繼電器供電和模擬開關(guān)信號；功放電路主要由電源電路和功放部分組成，繼電器電路主要用來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)電路的連接；工控機(jī)的I／O板卡中的輸出信號與繼電器電路相連，分別作為繼電器的驅(qū)動信號和用于測量繼電器狀態(tài)。工控機(jī)是測試系統(tǒng)的核心，用實(shí)現(xiàn)測試中指令的發(fā)送、數(shù)據(jù)的采集與處理和測試結(jié)果的顯示等。

模擬信號檢測電路主要是為PCU提供輸入信號，直流電壓電流的模擬信號由測試計算機(jī)控制D／A板卡輸出兩路電流信號和兩路電壓信號，兩路電流信號分別模擬左TRU和右TRU電流控制信號。在PCU測試系統(tǒng)中，模擬直流電流信號利用精密電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，然后與兩路電壓信號一起分別經(jīng)過各自的調(diào)理電路后變?yōu)樾枰碾妷耗M信號。電源控制器需要檢測的各種故障開關(guān)量信號采用+28．5 V的電壓信號進(jìn)行模擬。