熊凱建,蘭東霖,周元元
(國營蕪湖機(jī)械廠,安徽 蕪湖 241007)
飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)主要用來采集和記錄飛機(jī)在整個飛行過程中的重要數(shù)據(jù),與飛機(jī)的飛行安全密切相關(guān),是飛機(jī)上一種重要的機(jī)載電子設(shè)備,它主要由信息采集轉(zhuǎn)換部件、信息記錄保護(hù)部件、輔助參數(shù)設(shè)定部件3個部件組成。根據(jù)某型飛機(jī)機(jī)載飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)的功能及其維修檢測要求設(shè)計的專用檢測綜合試驗(yàn)臺以工控機(jī)為核心,完成信號源激勵、各種信號的控制切換,應(yīng)用程序的開發(fā)管理。綜合試驗(yàn)臺既能對飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)和檢測;又能單獨(dú)對各部件的性能進(jìn)行試驗(yàn)和檢測;并能對測試數(shù)據(jù)存儲、查詢、制表、繪制記錄曲線。
綜合試驗(yàn)臺的硬件部分由直流穩(wěn)壓電源、交流隔離電源、激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測與顯示、適配器等部件組成,如圖1所示,系統(tǒng)激勵信號源主要用于產(chǎn)生系統(tǒng)檢測和信息采集轉(zhuǎn)換部件、信息記錄保護(hù)部件、輔助參數(shù)設(shè)定部件各部件單獨(dú)檢測的全部直流模擬信號、交流信號、數(shù)字信號和開關(guān)信號等;邏輯控制信號主要用于產(chǎn)生系統(tǒng)及各部件處于各種工作狀態(tài)的控制信號;信號檢測與顯示部分,主要完成激勵信號源的自檢、各種直流穩(wěn)壓電源電壓值的監(jiān)測、信息記錄保護(hù)部件記錄參數(shù)信號的讀出、信息采集轉(zhuǎn)換部件記錄信號(輸出)的檢測、各部件工作狀態(tài)信號的檢測;直流穩(wěn)壓電源提供滿足系統(tǒng)測試和單部件測試所需的各種不同功率、不同電壓值的直流穩(wěn)壓電源;交流隔離電源主要解決測試設(shè)備所用電源與供電電網(wǎng)的隔離;工控機(jī)是測試設(shè)備的核心,激勵信號源、邏輯控制電路、信號檢測等部分均受控于工控機(jī),被檢測參數(shù)的顯示、存儲、處理和打印輸出、系統(tǒng)與單件檢測的項(xiàng)目設(shè)置、檢測流程、檢測方法、測試設(shè)備自身的自檢及故障顯示等均由工控機(jī)完成。適配器主要完成信號的連接、分配以及部分信號間的轉(zhuǎn)換,以滿足產(chǎn)品檢測和信號檢測的要求。
圖1 試驗(yàn)臺組成框圖
綜合試驗(yàn)臺的軟件部分包括下位機(jī)軟件和上位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件采用C語言編程,實(shí)現(xiàn)硬件初始化,各部件性能檢測,模擬產(chǎn)生飛行參數(shù)的12路并行碼,工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間檢測,與上位機(jī)進(jìn)行串口,并口通訊,故障檢測等。上位機(jī)軟件Lab Windows編程,實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通訊,控制各部件檢測,批量傳輸數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果顯示等功能。上位機(jī)軟件框圖如圖2所示。
圖2 上位機(jī)軟件框圖
綜合試驗(yàn)臺基本采用的是自制板卡,板卡圖紙資料不全,焊接質(zhì)量較差,線路連接復(fù)雜,老化嚴(yán)重,故障多發(fā),典型故障如下:多個地址測試值為0、126/127/128地址跳動、設(shè)備測試過程中無法測試”256”轉(zhuǎn)“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間、輔助參數(shù)設(shè)定部件單測時無日期、架次值顯示。
查看設(shè)備資料,發(fā)現(xiàn)多個地址測試都與頻率有關(guān),測試頻率板信號輸出異常。頻率板電路原理圖如圖3所示:頻率板主要由晶振電路經(jīng)分頻器、驅(qū)動保護(hù)電路與電平轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生10240Hz、2560Hz、640Hz、91Hz、16Hz等固定周期信號,幅度要求為0-±2.5V。另外經(jīng)分頻、模擬開關(guān)電路、驅(qū)動電路產(chǎn)生1Hz頻率信號作為一次性指令信號,0.5Hz信號作為輔助參數(shù)設(shè)定部件檢查指示燈信號。拆下頻率板,單板加電測試,晶振電路輸出正常,在端口測試發(fā)現(xiàn)設(shè)備頻率板4路頻率信號無輸出,依次往電路前級測試,發(fā)現(xiàn)分頻器輸出正常,故障點(diǎn)在電平轉(zhuǎn)換電路,進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn),電平轉(zhuǎn)換電路2個運(yùn)放地線未連接好,飛線后輸出正常,故障排除。
圖3 頻率板電路原理圖
根據(jù)設(shè)備說明書及產(chǎn)品測試工藝中得知,126/127/128地址均為頻率信號輸出測試。在檢查設(shè)備頻率板卡時發(fā)現(xiàn),正常工作時頻率板卡上+5V與-5V電源燈應(yīng)交替閃爍,當(dāng)前板卡工作時為+5V指示燈長亮。使用萬用表交流頻率檔測試時,發(fā)現(xiàn)部分頻率信號并未輸出。更換頻率板卡,故障依然出現(xiàn)。
將板卡取出后,測試發(fā)現(xiàn)主板上頻率板接口并沒有-5V電壓輸入。進(jìn)一步梳理信號走向發(fā)現(xiàn)-5V電壓由主板提供經(jīng)繼電器切換輸入至頻率板,用萬用表測量主板提供的-5V電壓正常,判斷是繼電器不工作導(dǎo)致故障。更換繼電器后,故障排除,設(shè)備工作正常。
根據(jù)系統(tǒng)測試要求,“256”到“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間須小于2s,當(dāng)系統(tǒng)工作在“256”狀態(tài)時,同步脈沖周期為4ms,工作在“512”狀態(tài)時,同步脈沖周期為2ms,當(dāng)發(fā)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號開始,內(nèi)部定時器開始計時,同時檢測12位二進(jìn)制并行碼的同步脈沖位,不斷檢測同步脈沖的周期,當(dāng)同步脈沖的周期由4ms變?yōu)?ms時,表明狀態(tài)轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成,定時器停止計時,所測得的時間即“256”到“512”狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間
按工藝要求在操作面板上,將“256”狀態(tài)切換到“512”,用示波器采集同步脈沖信號,發(fā)現(xiàn)其周期一直為2mS,未發(fā)生變化。判斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號異常,該信號由上位機(jī)控制激勵信號源產(chǎn)生并經(jīng)繼電器板切換,設(shè)備自檢通過,說明信號源正常,應(yīng)該是繼電器板的相應(yīng)的繼電器不動作導(dǎo)致狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號切換不正常。拆下繼電器板,單板加電測試查看繼電器動作,發(fā)現(xiàn)D6、D25繼電器不動作,已損壞,更換繼電器后故障排除。
輔助參數(shù)設(shè)定部件的檢測原理如圖4所示,當(dāng)接通27V電壓時,接通模擬負(fù)載,通過檢測負(fù)載上的電壓值,判斷輔助參數(shù)設(shè)定部件提供電壓的性能;在輔助參數(shù)設(shè)定部件上設(shè)定輔助參數(shù),檢測儀讀出相應(yīng)的數(shù)值;模擬給出“保險絲”及“檢查”正常工作狀態(tài)信號,檢查相應(yīng)的指示燈電路是否正常。
圖4 輔助參數(shù)設(shè)定部件檢測原理圖
輔助參數(shù)設(shè)定部件單部件測試時,電壓檢測正常,“保險絲”及“檢查”指示正常,在產(chǎn)品上設(shè)定日期、架次輔助參數(shù),檢測界面顯示日期、架次長為0,偶爾正常。梳理產(chǎn)品與設(shè)備接口關(guān)系,發(fā)現(xiàn)檢測時用到的關(guān)鍵信號有:27V、5V、0.5Hz頻率信號、1.024S同步脈沖信號,6路編碼信號。用示波器測試5V、27V電壓正常,檢查接地也正常;0.5Hz頻率信號測試正常,1.024s同步脈沖信號由工控機(jī)程序控制產(chǎn)生,斷開產(chǎn)品在插頭處測試正常,顯示日期架次的6路編碼信號是由5TZ產(chǎn)品內(nèi)部電路產(chǎn)生,產(chǎn)品確認(rèn)是好的,測量產(chǎn)品設(shè)備連接線纜正常,意味著6路編碼信號也正常送到了設(shè)備處理。懷疑軟件程序問題,斷開產(chǎn)品,在DOS系統(tǒng)里運(yùn)行測試程序,并把6路編碼信號其中1路人為接地,測試結(jié)果也正確的隨之改變,表明軟件方面無異常。
排故陷入僵局,考慮到設(shè)備老化,應(yīng)考慮帶負(fù)載能力。連接產(chǎn)品,拆開插頭在線測量發(fā)現(xiàn)1.024s同步脈沖帶載時,高電平為2.8V,斷開產(chǎn)品測試高電平是5V,判斷設(shè)備老化嚴(yán)重帶負(fù)載能力下降導(dǎo)致電平拉低到中間值,出現(xiàn)不定態(tài)。仔細(xì)梳理信號走向,發(fā)現(xiàn)1.024s同步脈沖還經(jīng)過CODE板驅(qū)動,進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),CODE板該信號接+5V上拉電阻為10K,經(jīng)計算判斷其驅(qū)動能力不夠,更換上拉電阻為330Ω后,故障排除。
本文通過某型飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)檢測試驗(yàn)臺4起故障的排除,掌握了設(shè)備的功能構(gòu)成、工作原理,產(chǎn)品與設(shè)備之間的接口定義,識別出了單部件測試與整機(jī)系統(tǒng)測試信號間的差別,梳理了系統(tǒng)各模塊間的交聯(lián)關(guān)系。提高了設(shè)備故障排除及修復(fù)的及時性和有效性。
本次修理中整理總結(jié)的DOS系統(tǒng)軟件測試技術(shù)、頻率合成技術(shù)、繼電器檢測技術(shù)可運(yùn)用到其他計算機(jī)檢測設(shè)備的研制和修理中。本次修理中整理總結(jié)的負(fù)載帶載能力測試方法,為其他計算機(jī)設(shè)備類似故障的修理提供了思路。