基于虛擬儀器的旋變/數字轉換系統設計

　　摘要：針對某型航跡繪算儀的軸角測試問(wèn)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。應用結果表明，其性能完全符合要求，實(shí)現了對航跡儀軸角信號的測試。

　　關(guān)鍵詞：旋轉變壓器;LabVIEW;PCI-1753;數據采集

　　引言

　　航跡繪算儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng)航跡儀)是非常重要的航海導航設備，用于自動(dòng)推算船舶的船位并將其航跡自動(dòng)繪制在麥卡托海圖上。當航跡儀出現故障進(jìn)廠(chǎng)維修時(shí)，需構建航跡儀仿真運行與測試平臺，完成航跡儀在線(xiàn)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(mǎn)足要求等。對于大量采用旋轉變壓器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“旋變”)、自整角機等微電機作為機械解算元件的航跡儀來(lái)說(shuō)，軸角信號的采集是其仿真運行與測試平臺需重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。本文以一路緯度信號(旋轉變壓器輸出，轉值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。

　　設計方案

　　為了保證系統的通用性和可擴展性，采用基于虛擬儀器技術(shù)的測試平臺?？紤]到體積、重量等因素，采用固態(tài)技術(shù)，而不使用機械式旋轉變壓器。為了提高開(kāi)發(fā)速度，軸角轉換模塊的控制采用數字I/O卡，避免基于PCI總線(xiàn)板卡的軟硬件設計。仿真運行與測試平臺構建航跡儀所需的工作環(huán)境，并對航跡儀各旋轉變壓器解算輸出進(jìn)行檢測。整個(gè)仿真運行與測試平臺由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。軸角信號的采集基于航跡儀仿真運行與測試平臺，其系統組成如圖1所示。圖中，軸角/數字轉換模塊用于將旋轉變壓器輸出的模擬角度信號轉換成與TTL電平兼容的并行自然二進(jìn)制碼數字量[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。

　　硬件設計

　　軸角信號采集的硬件由研華工控機及其配件、數字I/O卡、朝陽(yáng)一體化變頻電源、軸角/數字轉換模塊、旋轉變壓器/數字軸角轉換電路板、信號轉接底板等組成。軸角/數字轉換模塊實(shí)現軸角旋變模擬量到數字量的轉換，其選型根據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]。數字I/O卡選用研華的一款基于PCI總線(xiàn)的數字量I/O卡PCI-1753，非常適合航跡儀仿真運行與測試平臺，其主要特點(diǎn)為：96路TTL數字量I/O;仿真8255 PPI，模式0;提供比8255更高的驅動(dòng)能力緩沖電路;系統熱啟動(dòng)后，保持I/O口設置和數字量輸出值;支持干、濕接點(diǎn)[3]。信號轉接底板完成數字I/O卡、多功能采集卡、電源信號與軸角轉換電路之間的連接、軸角轉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模塊與數字I/O卡和旋轉變壓器等的連接關(guān)系。