便攜式電源控制器測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)-空間電子技術(shù)

1、基于 LabWindows/CVI 的便攜式電源控制器測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)（中文題目一般不超過 20 個字）馬 強(qiáng) 1，王博陽 2（作者如有不同單位，請用上標(biāo)的形式標(biāo)注出來）（1. 海軍航空工程學(xué)院 山東 煙臺 264001 2.海軍裝備研究院 北京 100161）（單位格式一般為：單位名稱 省 市 郵編）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(jì)方案，并完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。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。

2、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(jì)要求。（摘要部分要求準(zhǔn)確簡練地說明論文中的目的、方法、結(jié)果、結(jié)論，重點(diǎn)應(yīng)突出研究的創(chuàng)新性結(jié)果，應(yīng)將 主要結(jié)果和結(jié)論交待清楚。例如：基于 . 目的，采用（通過）了 . 方法，通過（結(jié)合）了 . 試驗(yàn)，得出（得到）了 . 結(jié)論。） 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)（中英文關(guān)鍵詞為 46 個）Design of portable power control unit test system based on LabWindows/CVI12MA Qiang , WANG Bo-yang（

3、英文名字姓氏全部大寫，名首字母大寫，兩個名之間中間用連接符）（1. Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001,China;2. Naval Academy of Armament, Beijing 100161,China）Abstract: In order to satisfy the requirement of the Power Control Unit, the design of the Power Control Unit test system based on LabWindows/CVI

4、is designed in this paper. The hardware system is used to produce the input signals of PCU. The software system adopts the LabWindows/CVI software as development environment. The Power Control Unit test system can accomplish the output signals test of the Power Control Unit. The experiment and appli

5、cation show that this test system has good performance, and achieve the design requirement. Key words: Power Control Unit ; test; LabWindows/CVI ； Non-avionic monitoring processor引言（序論、前沿、概述）是學(xué)術(shù)論文的開場白，主要說明為什么要進(jìn)行研究工作，提出文章中要研究的 問題，引導(dǎo)讀者閱讀和理解全文。引言應(yīng)以簡約的篇幅介紹論文的主旨，寫作背景和目的；緣起和提出研 究要求的現(xiàn)狀情況；歷史回顧，前人工作綜述；預(yù)期的結(jié)果和

6、采用的方法以及理論依據(jù)；目前研究的熱點(diǎn)、 存在的問題以及作者工作的意義。引言應(yīng)言簡意賅，不要評論眾所周知的或教科書上已有的理論；同時， 引言也不等同于濃縮了全文論點(diǎn)的摘要，而是引出主題給讀者以引導(dǎo)。引言應(yīng)簡單介紹課題的背景和目的，相關(guān)領(lǐng)域前人所做工作，存在的問題，引出本研究的主題與及特色， 注意：引言部分不加順號，不能有公式圖表，摘要、引言和結(jié)論不能重復(fù)。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

7、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（BIT ）、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

8、，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)1,2?？梢?，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(jì)了一種基于 LabWi ndows/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(jì)方案。該系統(tǒng)能夠完成對其準(zhǔn)確測試。1測試需求分析針對為滿足某型飛機(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三部分： 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（050V）和4路直流電流信號；19路來自飛機(jī)供電 系統(tǒng)

9、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(jì)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(jì)算 機(jī)產(chǎn)生電壓信號送到模擬信號產(chǎn)生電路，用來模

10、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(jì)算機(jī)；測試計(jì)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(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示，并完成測試結(jié)果的打印。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)硬件3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(jì)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22V和交流115V，以及用來輸出+5V和+28V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

11、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。圖2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖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(jì)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)殡妷盒盘枺?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+28.5V的電壓信號進(jìn)行模擬。PCU輸出控制信號檢測電路

12、主要是用來實(shí)現(xiàn)對輸出控制信號的準(zhǔn)確檢測。電源控制器 輸出控制信號主要完成對各接觸器或繼電器和各告警指示燈的控制與驅(qū)動，輸出驅(qū)動信號電壓為28.5V。根據(jù)PCU控制電路輸出信號的不同，可以將輸出的控制驅(qū)動信號進(jìn)行分類檢 測，用繼電器或接觸器模擬飛機(jī)上各接觸器、繼電器，電源控制器輸出控制驅(qū)動信號接繼電 器控制端，小繼電器觸點(diǎn)接被控信號；然后根據(jù)繼電器通、斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對輸出控制信號的 準(zhǔn)確檢測。PCU測試系統(tǒng)通信信號檢測電路是用來模擬非航空電子監(jiān)控處理機(jī)與電源控制器通信 功能。在進(jìn)行測試時，測試計(jì)算機(jī)模擬非航空電子監(jiān)控處理機(jī)發(fā)出維護(hù)自檢測信號，并由電源控制器進(jìn)行維護(hù)自檢測；電源控制器將左右TRU的工

13、作狀態(tài)、匯流條的連接狀態(tài)等信息送給非航空電子監(jiān)控處理機(jī)，以便于其將供電系統(tǒng)的情況及時向飛行員提供告警信號等。非航空電子監(jiān)控處理機(jī)與電源控制器通信采用RS-485總線形式，具有傳輸距離遠(yuǎn)、抗共模干擾能力強(qiáng)、速度快、易于安裝和擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)，非常適用飛機(jī)上惡劣環(huán)境下的通信。3測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該測試系統(tǒng)的軟件采用 LabWindows/CVI編程，LabWindows/CVI是美國NI公司推出 的面向計(jì)算機(jī)測控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺。該平臺不僅提供了對虛擬儀器的支持，還具有各種測試、通信、控制和數(shù)值分析的能力，具有控制功能強(qiáng)大、庫函數(shù)豐富、實(shí)時性強(qiáng)、 編程容易等優(yōu)點(diǎn)。為了日后的更新、維護(hù)與拓展，在設(shè)

14、計(jì)過程中采用模塊化的思想，整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、檢測信號產(chǎn)生模塊、PCU輸出控制信號檢測模塊、通信模塊和系統(tǒng)幫 助模塊等組成。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖在軟件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)的采集；檢測信號產(chǎn)生模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對控制測試系統(tǒng)中模擬量信號和開關(guān)量信號的產(chǎn)生，通過該模塊可以實(shí)現(xiàn)模擬量信號幅值的設(shè)置和開關(guān)量信號的設(shè)置；PCU輸出控制信號檢測模塊主要用來實(shí)現(xiàn)對PCU輸出控制信號的檢測，并能夠通過調(diào)用理論值與測試結(jié)果進(jìn)行比較；通信模塊主要用來實(shí)現(xiàn)測控計(jì)算機(jī)與PCU之間的通信功能，可以通過測試計(jì)算機(jī)向 PCU發(fā)送完控制命令字后延時一段 時間，等待接收

15、電源控制器傳送的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)是否收到PCU傳送的數(shù)據(jù)判斷其故障狀態(tài)。系統(tǒng)幫助模塊主要是用來對測試中的常見疑難問題和注意事項(xiàng)進(jìn)行解答。軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖4所示。測試過程中，在完成數(shù)據(jù)采集和檢測后，顯示測試結(jié)果，并完成報(bào)表5打印。圖4軟件設(shè)計(jì)的流程圖4實(shí)驗(yàn)應(yīng)用該測試系統(tǒng)用于某型飛機(jī)的電源控制器測試。在進(jìn)行測試時，首先運(yùn)行該測試應(yīng)用軟件，初始化相關(guān)板卡后，通過完成測試設(shè)置和通信配置等相關(guān)設(shè)置后，然后通過點(diǎn)擊主程序界面的相應(yīng)模塊測試按鈕進(jìn)行相應(yīng)的測試，其中通信模塊需要向PCU發(fā)送控制命令字，然后接收PCU發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)測試；在主界面中通過點(diǎn)擊檢測信號產(chǎn)生模塊”按鈕，可以實(shí)現(xiàn)對模擬信號是否已經(jīng)輸

16、入進(jìn)行檢測，若沒有信號輸入需重新檢測，否則點(diǎn)擊PCU輸出控制信號檢測模塊”按鈕，運(yùn)行輸出控制信號檢測程序， 將得到的結(jié)果與理論值進(jìn)行比較， 并將結(jié)果進(jìn)行顯示，程序面板的部分界面如圖 5所示。如果比較結(jié)果不正確， 需要檢查修改 電路后重新進(jìn)行檢測。通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該測試系統(tǒng)測試結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠。P住屠欄純左nrn丈電匡P 寶匯卩V1° *電在IRE電15ln1,右頂喪電1° “卩4肆電也電臣廠左詢i養(yǎng)侔止楓V廠右圖5測試界面圖5結(jié)論該測試系統(tǒng)采用具有高速數(shù)據(jù)采集卡的便攜式測試計(jì)算機(jī)為硬件平臺，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，提高了系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)性。該測試系統(tǒng)已用于某型飛機(jī)

17、的電源控制器進(jìn) 行測試，實(shí)際應(yīng)用表明該測試系統(tǒng)具有測試準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、人機(jī)界面友好等特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。(結(jié)論是在理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)密的邏輯推理而得出的富有創(chuàng)造性、指導(dǎo) 性、經(jīng)驗(yàn)性的結(jié)果描述。它又以自身的條理性、明確性、經(jīng)驗(yàn)性、客觀性反映了論文或研究 成果的價(jià)值。結(jié)論與引言相呼應(yīng)，同摘要一樣，其作用是便于讀者閱讀和為二次文獻(xiàn)作者提 供依據(jù)。主要包括如下：本研究結(jié)果說明了什么問題，得出了什么規(guī)律性的東西，解決了什么理論或?qū)嶋H問題)參考文獻(xiàn)：(請補(bǔ)充參考文獻(xiàn)，所有參考文獻(xiàn)都必須在論文中引用處加標(biāo)注，盡量選用近年正式期刊公開發(fā)表的文獻(xiàn)。)1 張東偉，張曉斌，鄭先成.基于MP0566

18、的飛機(jī)電源控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)械與電子，2009,6:84-86.2 郝德文，張涇周，袁軍，等.航空電源控制保護(hù)器測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2008,29(2):457-459.3 解偉，張曉斌，張朋松，等.飛機(jī)電源控制器PCU測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.計(jì)算機(jī)測量與控制， 2010,18(9)2207-2209.4 王建新楊世鳳，隋美麗，等.Labwindows/CVI測試技術(shù)及工程應(yīng)用M.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5 周承仙，李仰軍，武錦輝，等.基于Labwindows/CVI的多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電子測量技術(shù),2007,30(12):66-69. 關(guān)萍萍，翟正軍，姜紅梅，等.基于LabWindows/CVI測控系統(tǒng)通用報(bào)表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2010,31(1):203-205.作者簡介：馬強(qiáng)1972年生，畢業(yè)于 XX大學(xué)，講