航電電源控制保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 琦

(中國(guó)人民解放軍93199部隊(duì)，哈爾濱 150001)

航電電源控制保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 琦

(中國(guó)人民解放軍93199部隊(duì)，哈爾濱 150001)

航空電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)在硬件方面充分考慮到測(cè)量過(guò)程的可控性、穩(wěn)定性和安全性，在軟件方面充分利用VC++等多種編程語(yǔ)言，可視化的控制平臺(tái)方便實(shí)用，操作簡(jiǎn)便易行，并運(yùn)用復(fù)雜的數(shù)據(jù)算法，使航空電源產(chǎn)品的質(zhì)量得到可靠保證。

電源控制保護(hù)器；測(cè)試系統(tǒng)；硬件

航電系統(tǒng)中的電源控制保護(hù)器在飛機(jī)供電系統(tǒng)中一直都處于中心地位，它的主要作用是對(duì)飛機(jī)供電系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控和保護(hù)，當(dāng)飛機(jī)的供電系統(tǒng)發(fā)生欠壓、過(guò)壓、欠頻和過(guò)頻時(shí)，電源控制保護(hù)器就會(huì)保護(hù)供電系統(tǒng)，以提高飛行狀態(tài)的平穩(wěn)、可靠和安全。

隨著航空事業(yè)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，一些老舊過(guò)時(shí)的測(cè)試方法已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的潮流，更不能與現(xiàn)代的航空電源產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用相適應(yīng)。其測(cè)試方法上主要存在的差距有：檢測(cè)的精度不高、檢測(cè)結(jié)果人為因素干擾過(guò)多、多次操作會(huì)有誤差積累，檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際數(shù)值差距較大、檢測(cè)的工作效率不高，需要大量的人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，致使檢測(cè)的時(shí)間較長(zhǎng)、檢測(cè)檔案和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立不完善、不能實(shí)現(xiàn)量化的生產(chǎn)管理與質(zhì)量控制。

航空電源控制保護(hù)器能對(duì)航空供電系統(tǒng)測(cè)控和保護(hù)電路安全起到有效作用，如供電系統(tǒng)在工作時(shí)發(fā)生供電狀態(tài)不正常時(shí)，電源控制保護(hù)器就可以對(duì)電源系統(tǒng)起到整體保護(hù)作用，在很大程度上提高飛機(jī)飛行狀態(tài)下的安全系數(shù)。隨著國(guó)家科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新能力的發(fā)展，航空工業(yè)體系日益完備，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在航空工業(yè)的發(fā)展要求，所以，航電電源控制保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的測(cè)試功能，在測(cè)試過(guò)程中，根據(jù)計(jì)算機(jī)的固定程序進(jìn)行自動(dòng)測(cè)控，測(cè)試程序員只需對(duì)測(cè)試所應(yīng)用的信息進(jìn)行處理和設(shè)置，測(cè)試系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)安排給定好所需要的測(cè)試內(nèi)容以完成測(cè)試工作。由于測(cè)試自動(dòng)化體系的建立，給測(cè)試人員帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)降低了測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還排除了一些人為因素的干擾，消除了許多測(cè)試中帶來(lái)的不利因素的影響，提高了航電電源控制系統(tǒng)的測(cè)試效率，使航空飛行變得越來(lái)越高效、安全。

航電電源控制保護(hù)器在出廠前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)，以確定它的性能是否符合要求和標(biāo)準(zhǔn)，這種產(chǎn)品特別容易受到外界環(huán)境因素的影響與干擾，這種影響與干擾是不易被科學(xué)儀器檢測(cè)出來(lái)的，但對(duì)其產(chǎn)生的影響可以用科學(xué)測(cè)試的方法正確判斷出來(lái)。

1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與組成

航空電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上主要包括：主控計(jì)算機(jī)、電源模塊、控制系統(tǒng)單元模塊、非航空電子模擬監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)模擬器及被檢測(cè)設(shè)備等，主控計(jì)算機(jī)采用的是RS232通信技術(shù)，用串口技術(shù)對(duì)電源進(jìn)行處理，飛機(jī)上所有的電源系統(tǒng)工作環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)都能被顯示出來(lái)。作為整個(gè)保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)的執(zhí)行工具，控制系統(tǒng)單元模塊要根據(jù)主控計(jì)算機(jī)所發(fā)出的指令，對(duì)電源模塊進(jìn)行有效的供電。被測(cè)試的產(chǎn)品應(yīng)該依據(jù)供電情況作出有效的反應(yīng)。單元模塊還要負(fù)責(zé)根據(jù)控制命令來(lái)收集被測(cè)試設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)迅速傳送到主控計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析和運(yùn)算。

1.1 主控計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

主控計(jì)算機(jī)的功能主要是負(fù)責(zé)航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)的管理控制工作，它主要分為數(shù)字輸出和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換兩個(gè)裝置。航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)上所有數(shù)字信號(hào)的相關(guān)信息都是通過(guò)數(shù)字輸出裝置來(lái)輸送的，輸送的信號(hào)信息會(huì)在控制信號(hào)的命令下完成相關(guān)測(cè)試。在這一過(guò)程中，模擬數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置主要是采集被測(cè)試設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，以函數(shù)曲線和數(shù)值的方式在主控計(jì)算機(jī)的檢測(cè)頁(yè)面上播放。

1.2 電源模塊

主控計(jì)算機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)是由多個(gè)電源來(lái)模擬飛機(jī)電源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的體系系統(tǒng)，它主要由永磁機(jī)的模仿電源、線路模仿互感器的樣電源、模仿115 V/400 Hz發(fā)電機(jī)電源和直流電源組成。在系統(tǒng)檢測(cè)中，主控計(jì)算機(jī)利用串口技術(shù)向電源模塊發(fā)出命令密碼，這樣，符合控制器的檢測(cè)需要和保證電源的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 控制系統(tǒng)單元模塊

它是航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)的主要執(zhí)行單位，主要由專用接口線模塊、傳感器和繼電配電模塊構(gòu)成。如：繼電配電模塊是利用觸點(diǎn)的開合來(lái)完成工作的，它可以完成對(duì)控制器的測(cè)試管理任務(wù)。在這一過(guò)程中，被測(cè)設(shè)備上的電壓/電流數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換，之后傳輸?shù)街骺赜?jì)算機(jī)上，在相應(yīng)的軟件上操作。要實(shí)現(xiàn)主控計(jì)算機(jī)、繼電配電模塊和傳感器三者間的電氣接通和信號(hào)互相應(yīng)對(duì)這一目的，就要由專用接口線模塊來(lái)完成。

1.4 非航空電子模擬監(jiān)測(cè)處理系統(tǒng)模擬器

這種系統(tǒng)模擬器主要使用的是單片機(jī)，它是用匯編語(yǔ)言對(duì)處理程序進(jìn)行編寫，被測(cè)設(shè)備與電源模塊發(fā)出的信息，由處理系統(tǒng)模擬器的串口技術(shù)來(lái)完成接收，在處理相應(yīng)信息和進(jìn)行對(duì)比分析后，會(huì)把檢測(cè)出來(lái)的系統(tǒng)工作狀態(tài)通過(guò)串口技術(shù)傳給主控計(jì)算機(jī)。

1.5 被檢測(cè)的設(shè)備

檢測(cè)不同種類和型號(hào)的控制處理器，這種控制處理器要有相應(yīng)的專用接口線連接，主要還是檢測(cè)因工作失誤導(dǎo)致電氣連接的錯(cuò)誤，同時(shí)，還能避免不同型號(hào)的控制處理器受到其他因素的影響。

2 軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用的軟件主要是VC++高級(jí)編程語(yǔ)言和一些常用的匯編程序語(yǔ)言。在軟件系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)上主要應(yīng)用VC++高級(jí)編程語(yǔ)言，其語(yǔ)言由三部分組成：控制器檢測(cè)、設(shè)備自檢和參數(shù)校準(zhǔn)。當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)在正常運(yùn)行之初，先對(duì)其整體測(cè)試功能設(shè)備進(jìn)行自檢，為系統(tǒng)運(yùn)行提供一個(gè)安全穩(wěn)定的前提和基礎(chǔ)。當(dāng)自檢沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后，會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)要測(cè)試的產(chǎn)品界面，在這個(gè)整體界面上，用戶要點(diǎn)擊選擇一個(gè)型號(hào)產(chǎn)品，進(jìn)入測(cè)試頁(yè)面。在測(cè)試頁(yè)面中，要填寫好相關(guān)的測(cè)試內(nèi)容和結(jié)果后，才開始進(jìn)行檢測(cè)，最后會(huì)得到一個(gè)測(cè)試結(jié)論，與采集到的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，生成的結(jié)論會(huì)在測(cè)試頁(yè)中顯示，最后依據(jù)處理結(jié)果來(lái)判斷這個(gè)產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如不合格，應(yīng)拿出相應(yīng)的故障說(shuō)明。然后將檢測(cè)的結(jié)論數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以方便用戶的使用和查找，這些結(jié)論數(shù)據(jù)也能根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行打印。

3 系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)和解決方案

3.1 對(duì)頻率參數(shù)檢測(cè)精度要求高

對(duì)于工作頻率而言，航空產(chǎn)品的工作頻率要求會(huì)高出民用產(chǎn)品，如：航空產(chǎn)品的交流電源頻率要高出民用交流電源頻率的八倍多。按照控制保護(hù)器檢測(cè)規(guī)范的要求，頻率的參數(shù)是有誤差的，這個(gè)誤差一定要控制在1%以下。航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)所用的多功能數(shù)據(jù)，是采集卡通過(guò)對(duì)電壓參數(shù)數(shù)據(jù)的頻率值的獲取所得到的。

3.2 高精度定時(shí)器的要求

欠壓、過(guò)壓、欠頻和過(guò)頻是供電系統(tǒng)中要保護(hù)的四種狀態(tài)，航電電源保護(hù)器測(cè)試系統(tǒng)要測(cè)試航電電源保護(hù)器在以上四種狀態(tài)時(shí)的完成時(shí)間，根據(jù)測(cè)試規(guī)范要求，動(dòng)作時(shí)間是有測(cè)算誤差的，這個(gè)誤差是不允許超過(guò)一定范圍的。在系統(tǒng)時(shí)間更新頻率不快時(shí)，會(huì)降低它參數(shù)測(cè)量值的精度。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種高精度的運(yùn)算計(jì)算器可以通過(guò)一定的時(shí)間間隔而獲得一個(gè)精確的數(shù)值。因此，使用有高精度運(yùn)行器數(shù)值性能的計(jì)數(shù)器，并將其數(shù)值與系統(tǒng)時(shí)間同步，兩者結(jié)合使用就會(huì)計(jì)算出一個(gè)當(dāng)前的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間數(shù)值的精度較高。作為硬件計(jì)數(shù)器中有高精度運(yùn)算的一種計(jì)數(shù)器——性能計(jì)數(shù)器，它能高精度地計(jì)算出一個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間相對(duì)的周期較短。

[1] 朱飛.新型飛機(jī)供電參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)，2015.

[2] 來(lái)文潔.飛機(jī)電源系統(tǒng)供電參數(shù)測(cè)試與分析研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2015.

[3] 汪洋，張涇周，胡鋼成. 航空電源地面自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2016，(16)：47-49.

[4] 潘全文，韓成業(yè).基于虛擬儀器的某型飛機(jī)電源系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)軟件的研制[J].測(cè)控技術(shù)，2014，(14)：27-28.

[5] 張玉強(qiáng).一種基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法[J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制，2016，(02)：75-76.

Design of test system for aerospace power supply protector

WANG Qi

(People’s Liberation Army 93199 Troops, Harbin 150001, China)

The aviation power protector test system takes full account of the controllability, stability and safety of the measurement process in hardware, and makes full use of VC++ and other programming languages in the software. The visual control platform is convenient and practical, and the operation is simple and easy. And the use of complex data algorithms can guarantee the quality of aviation power products.

Power control protector; Test system; Hardware

2017-05-20

王琦(1981-)，男，碩士，助理工程師。

TP273

A

1674-8646(2017)12-0058-02