LabWindows/CVI的便攜式電源控制器探測系統設計

為了實現對電源控制器（pCU）測試的需求，提出了一種基于LabWindows/CVI的電源控制器的探測系統設計辦法，并完成系統的軟硬件設計。該系統的硬件部分緊要用來模擬pCU的各種輸入信號，軟件部分采用LabWindows/CVI進行編程，能夠完成對其輸出信號進行測試。實際使用聲明，該系統具有操作簡便、探測準確的特點，達到了設計要求。

隨著航空技術的迅速發展，現代飛機的性能得到了很大地提高，先進的用電設備得到廣泛的使用，因此，對電源的要求也越來越高。電源控制器能夠在飛機電源系統出現故障情況時自動的切除故障單元，戒備故障的張大和故障傳播，保證緊要的機載設備的用電需求，并將相關信息傳送給非航空電子監控解決機。因此，電源控制器具有直流電源系統的控制保護功能、直流地面電源監控器的功能、蓄電池監測功能和自測試（BYT）、故障診斷和隔離功能。直流電源系統的控制保護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的控制與保護功能；直流地面電源監控器的功能是指通過對直流地面電源接觸器的控制實現對直流地面電源的控制與保護功能；蓄電池監測功能是指蓄電池出現過溫時發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；自測試、故障診斷和隔離功能是指在飛機電源系統出現故障情況時自動診斷故障，切除故障單元，實現故障隔離和定位，并將供電系統的工作狀態信息和pCU本身的工作狀態信息傳送給非航空電子監控解決機。

可見，對電源控制保護器的準確探測變得非常緊要。為了實現對電源控制器的準確測試，在做了需求分解的基礎上，提出并設計了一種基于LabWindows/CVI的便攜式電源控制器探測系統（以下簡稱"探測系統"）設計辦法。該系統能夠完成對其準確探測。

為滿足某型飛機的電源控制保護器進行探測的需求，結合pCU與飛機電氣系統的連接關系，經過分解得到pCU的輸入信號共分為以下3部分：11路來自飛機供電系統的模擬信號，其中蘊含7路直流電壓信號（0~50V）和4路直流電流信號；19路來自飛機供電系統開關量信號；以及來自非航空電子監控解決機的自檢祈求信號和飛機電氣參數等信號。

要想完成對以上信號的探測，要做好以下幾個方面。首先該探測系統應能模擬pCU工作時飛機電源系統的各種狀況，模擬pCU的各種輸入信號，并測試pCU的輸出信號，判斷出pCU在各種狀態下是不是按要求工作；其次，應能測試pCU的輸出控制信號是不是滿足其保護控制邏輯及時序的要求，并能夠實時監視pCU的輸出信號是不是正常；再次，還應具有模擬非航空電子監控解決機與pCU之間的通信；最后系統要能夠進行自檢。

1總體設計

該探測系統結構圖如圖1所示，在對電源控制器（pCU）的探測過程中，通過探測計算機出現電壓信號送到模擬信號出現電路，用來模擬來自飛機供電系統的模擬信號；pCU出現的輸出控制信號經過輸出信號測試電路后送到探測計算機；探測計算機與pCU之間的相互通信，通過pCU通信信號測試電路進行轉換，最后探測結果由探測計算機進行顯示，并完成探測結果的打印。

2系統硬件設計

探測系統硬件緊要由變壓整流電路、功放電路、脈動電路、繼電器電路、開關電源、探測計算機（工控機）和打印機等組成，系統硬件結構圖如圖2所示。變壓器整流電路緊要用來輸出交流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信號；功放電路緊要由電源電路和功放部分組成，繼電器電路緊要用來實現相應電路的連接；工控機的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動信號和用于測量繼電器狀態。工控機是探測系統的核心，用實現探測中指令的發送、數據的采集與解決和探測結果的顯示等。

模擬信號測試電路緊要是為pCU供應輸入信號，直流電壓電流的模擬信號由探測計算機控制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探測系統中，模擬直流電流信號利用精密電阻轉變為電壓信號，然后與兩路電壓信號一起分別經過各自的調理電路后變為要的電壓模擬信號。電源控制器要測試的各種故障開關量信號采用+28.5V的電壓信號進行模擬。

pCU輸出控制信號測試電路緊要是用來實現對輸出控制信號的準確測試。電源控制器輸出控制信號緊要完成對各接觸器或繼電器和各告警指示燈的控制與驅動，輸出驅動信號電壓為28.5V.依據pCU控制電路輸出信號的不同，可以將輸出的控制驅動信號進行分類測試，用繼電器或接觸器模擬飛機上各接觸器、繼電器，電源控制器輸出控制驅動信號接繼電器控制端，小繼電器觸點接被控信號；然后依據繼電器通、斷狀態，實現對輸出控制信號的準確測試。

pCU探測系統通信信號測試電路是用來模擬非航空電子監控解決機與電源控制器通信功能。在進行探測時，探測計算機模擬非航空電子監控解決機發出維護自測試信號，并由電源控制器進行維護自測試；電源控制器將左右TRU的工作狀態、匯流條的連接狀態等信息送給非航空電子監控解決機，以便于其將供電系統的情況及時向飛行員供應告警信號等。非航空電子監控解決機與電源控制器通信采用RS-485總線形式，具有傳輸距離遠、抗共模干擾能力強、速度快、易于安裝和擴充等優勢，非常適用飛機上惡劣環境下的通信。

3探測系統軟件設計

該探測系統的軟件采用LabWindows/CVI編程，LabWindows/CVl是NI公司推出的面向計算機測控范疇的虛擬儀器軟件開發平臺。該平臺不僅供應了對虛擬儀器的支持，還具有各種探測、通信、控制和數值分解的能力，具有控制功能強大、庫函數豐富、實時性強、編程容易等優勢。為了日后的更新、維護與拓展，在設計過程中采用模塊化的思想，整個系統由數據采集模塊、測試信號出現模塊、pCU輸出控制信號測試模塊、通信模塊和系統幫助模塊等組成。系統軟件設計的結構圖如圖3所示。

在軟件設計中，數據采集模塊緊要用來實現對探測數據的采集；測試信號出現模塊緊要用來實現對控制探測系統中模擬量信號和開關量信號的出現，通過該模塊可以實現模擬量信號幅值的設置和開關量信號的設置；pCU輸出控制信號測試模塊緊要用來實現對pCU輸出控制信號的測試，并能夠通過調用理論值與探測結果進行比較；通信模塊緊要用來實現測控計算機與pCU之間的通信功能，可以通過探測計算機向pCU發送完控制命令字后延時一段時間，等待接收電源控制器傳送的數據，可以依據是不是收到pCU傳送的數據判斷其故障狀態。系統幫助模塊緊要是用來對探測中的常見疑難問題和留意事項進行解答。軟件設計的流程圖如圖4所示。探測過程中，在完成數據采集和測試后，顯示探測結果，并完成報表打印。

4試驗使用

該探測系統用于某型飛機的電源控制器探測。在進行探測時，首先運行該探測使用軟件，初始化相關板卡后，通過完成探測設置和通信配置等相關設置后，然后通過點擊主程序界面的相應模塊探測按鈕進行相應的探測，其中通信模塊要向pCU發送控制命令字，然后接收pCU發回的數據進行單獨探測；在主界面中通過點擊"測試信號出現模塊"按鈕，可以實現對模擬信號是不是已經輸入進行測試，若沒有信號輸

入需重新測試，否則點擊"pCU輸出控制信號測試模塊"按鈕，運行輸出控制信號測試程序，將得到的結果與理論值進行比較，并將結果進行顯示，程序面板的部分界面如圖5所示。倘若比較結果不正確，要檢查修改電路后重新進行測試。通過實際使用發現，該探測系統探測結果準確、穩定可靠。

5結論

該探測系統采用具有高速數據采集卡的便攜式探測計算機為硬件平臺，軟件設計采用模塊化設計思想，提高了系統的可靠性和維護性。該探測系統已用于某型飛機的電源控制器進行探測，實際使用聲明該探測系統具有探測準確、穩定可靠、人機界面友好等特點，達到了設計要求。<

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