基于LabWindows／CVI的便攜式電源控制器測試系統設計

摘要：為了實現對電源控制器(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設計方案，并完成系統的軟硬件設計。該系統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進行編程，能夠完成對其輸出信號進行檢測。實際應用表明，該系統具有操作簡便、測試準確的特點，達到了設計要求。
關鍵詞：電源控制器；測試；LabWindows／CVI；非航空電子監控處理機

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應用，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，防止故障的擴大和故障傳播，保證重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處理機。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檢測(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；自檢測、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處理機。
可見，對電源控制保護器的準確測試變得非常重要。為了實現對電源控制器的準確檢測，在做了需求分析的基礎上，提出并設計了一種基于LabWindows／CVI的便攜式電源控制器測試系統(以下簡稱“測試系統”)設計方案。該系統能夠完成對其準確測試。
為滿足某型飛機的電源控制保護器進行測試的需求，結合PCU與飛機電氣系統的連接關系，經過分析得到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，其中包含7路直流電壓信號(0～50 V)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處理機的自檢請求信號和飛機電氣參數等信號。
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，并檢測PCU的輸出信號，判斷出PCU在各種狀態下是否按要求工作；其次，應能檢測PCU的輸出控制信號是否滿足其保護控制邏輯及時序的要求，并能夠實時監視PCU的輸出信號是否正常；再次，還應具有模擬非航空電子監控處理機與PCU之間的通信；最后系統要能夠進行自檢。

1 總體設計
該測試系統結構圖如圖1所示，在對電源控制器(PCU)的測試過程中，通過測試計算機產生電壓信號送到模擬信號產生電路，用來模擬來自飛機供電系統的模擬信號；PCU產生的輸出控制信號經過輸出信號檢測電路后送到測試計算機；測試計算機與PCU之間的相互通信，通過PCU通信信號檢測電路進行轉換，最后測試結果由測試計算機進行顯示，并完成測試結果的打印。

2 系統硬件設計
測試系統硬件主要由變壓整流電路、功放電路、脈動電路、繼電器電路、開關電源、測試計算機(工控機)和打印機等組成，系統硬件結構圖如圖2所示。變壓器整流電路主要用來輸出交流22 V和交流115 V，以及用來輸出+5 V和+28 V直流電壓，分別為繼電器供電和模擬開關信號；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。工控機是測試系統的核心，用實現測試中指令的發送、數據的采集與處理和測試結果的顯示等。

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測試系統中，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需要的電壓模擬信號。電源控制器需要檢測的各種故障開關量信號采用+28．5 V的電壓信號進行模擬。