基于虛擬儀器的旋變/數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：針對某型航跡繪算儀的軸角測試問題，提出了一種基于LabVIEW和PCI-1753的軸角信號測試方法，并給出了具體實(shí)施方案。應(yīng)用結(jié)果表明，其性能完全符合要求，實(shí)現(xiàn)了對航跡儀軸角信號的測試。

　　關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)變壓器;LabVIEW;PCI-1753;數(shù)據(jù)采集

　　引言

　　航跡繪算儀(以下簡稱航跡儀)是非常重要的航海導(dǎo)航設(shè)備，用于自動推算船舶的船位并將其航跡自動繪制在麥卡托海圖上。當(dāng)航跡儀出現(xiàn)故障進(jìn)廠維修時，需構(gòu)建航跡儀仿真運(yùn)行與測試平臺，完成航跡儀在線工作環(huán)境的模擬和解算輸出的檢測，以方便維修人員對故障進(jìn)行排除和檢測維修后的航跡儀經(jīng)緯度輸出精度是否滿足要求等。對于大量采用旋轉(zhuǎn)變壓器(以下簡稱“旋變”)、自整角機(jī)等微電機(jī)作為機(jī)械解算元件的航跡儀來說，軸角信號的采集是其仿真運(yùn)行與測試平臺需重點(diǎn)解決的問題之一。本文以一路緯度信號(旋轉(zhuǎn)變壓器輸出，轉(zhuǎn)值2°/r，激磁40V400Hz，信號電壓23V，增量式輸出)的采集為例介紹一種旋變軸角模擬信號的采集方法。

　　設(shè)計(jì)方案

　　為了保證系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性，采用基于虛擬儀器技術(shù)的測試平臺。考慮到體積、重量等因素，采用固態(tài)技術(shù)，而不使用機(jī)械式旋轉(zhuǎn)變壓器。為了提高開發(fā)速度，軸角轉(zhuǎn)換模塊的控制采用數(shù)字I/O卡，避免基于PCI總線板卡的軟硬件設(shè)計(jì)。仿真運(yùn)行與測試平臺構(gòu)建航跡儀所需的工作環(huán)境，并對航跡儀各旋轉(zhuǎn)變壓器解算輸出進(jìn)行檢測。整個仿真運(yùn)行與測試平臺由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。軸角信號的采集基于航跡儀仿真運(yùn)行與測試平臺，其系統(tǒng)組成如圖1所示。圖中，軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊用于將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬角度信號轉(zhuǎn)換成與TTL電平兼容的并行自然二進(jìn)制碼數(shù)字量[1,2]，其工作所需的激磁和工作電源分別由激磁電源和直流電源提供。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　軸角信號采集的硬件由研華工控機(jī)及其配件、數(shù)字I/O卡、朝陽一體化變頻電源、軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、旋轉(zhuǎn)變壓器/數(shù)字軸角轉(zhuǎn)換電路板、信號轉(zhuǎn)接底板等組成。軸角/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)軸角旋變模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，其選型根據(jù)輸出的緯度信號的性質(zhì)決定，包括分辨率、激磁、變比等，經(jīng)分析后定制SDC1806[2]。數(shù)字I/O卡選用研華的一款基于PCI總線的數(shù)字量I/O卡PCI-1753，非常適合航跡儀仿真運(yùn)行與測試平臺，其主要特點(diǎn)為：96路TTL數(shù)字量I/O;仿真8255 PPI，模式0;提供比8255更高的驅(qū)動能力緩沖電路;系統(tǒng)熱啟動后，保持I/O口設(shè)置和數(shù)字量輸出值;支持干、濕接點(diǎn)[3]。信號轉(zhuǎn)接底板完成數(shù)字I/O卡、多功能采集卡、電源信號與軸角轉(zhuǎn)換電路之間的連接、軸角轉(zhuǎn)換電路與航跡儀之間的連接以及電源信號與電平及脈沖信號采集電路板之間的連接等。圖2給出了SDC1806模塊與數(shù)字I/O卡和旋轉(zhuǎn)變壓器等的連接關(guān)系。