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(duì)某型航跡繪算儀的軸角測(cè)試問(wèn)題，提出了一種基于LabVIEW和PCI-1753的軸角信號(hào)測(cè)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(duì)航跡儀軸角信號(hào)的測(cè)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(jiǎn)稱(chēng)航跡儀)是非常重要的航海導(dǎo)航設(shè)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(dāng)航跡儀出現(xiàn)故障進(jìn)廠(chǎng)維修時(shí)，需構(gòu)建航跡儀仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)，完成航跡儀在線(xiàn)工作環(huán)境的模擬和解算輸出的檢測(cè)，以方便維修人員對(duì)故障進(jìn)行排除和檢測(cè)維修后的航跡儀經(jīng)緯度輸出精度是否滿(mǎn)足要求等。對(duì)于大量采用旋轉(zhuǎn)變壓器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“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(lái)說(shuō)，軸角信號(hào)的采集是其仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)需重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。本文以一路緯度信號(hào)(旋轉(zhuǎn)變壓器輸出，轉(zhuǎn)值2°/r，激磁40V400Hz，信號(hào)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(hào)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(cè)試平臺(tái)?？紤]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(kāi)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(xiàn)板卡的軟硬件設(shè)計(jì)。仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)構(gòu)建航跡儀所需的工作環(huán)境，并對(duì)航跡儀各旋轉(zhuǎn)變壓器解算輸出進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。軸角信號(hào)的采集基于航跡儀仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)，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(hào)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(hào)采集的硬件由研華工控機(jī)及其配件、數(shù)字I/O卡、朝陽(yáng)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(hào)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(hào)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(xiàn)的數(shù)字量I/O卡PCI-1753，非常適合航跡儀仿真運(yùn)行與測(cè)試平臺(tái)，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(dòng)能力緩沖電路;系統(tǒng)熱啟動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)接底板完成數(shù)字I/O卡、多功能采集卡、電源信號(hào)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(hào)與電平及脈沖信號(hào)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。