導(dǎo)航板件通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

羅汶鋒

摘 要：本文針對空管導(dǎo)航設(shè)備使用單位及中小機場普遍缺少獨立維修測試平臺或平臺不齊全的問題，設(shè)計了一套通用離線檢修系統(tǒng)，解決了標(biāo)準(zhǔn)機柜帶DIN連接器的民用航空導(dǎo)航設(shè)備板件離線檢修問題，無需實際設(shè)備系統(tǒng)或測試平臺也可以實現(xiàn)檢修。實際測試應(yīng)用表明，本通用離線檢修系統(tǒng)能夠有效地模擬設(shè)備平臺環(huán)境，為DIN連接器的導(dǎo)航板件提供離線檢修條件。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航設(shè)備 離線 檢修 雙蹤電源器 數(shù)據(jù)采集器

中圖分類號：U46 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（c）-0094-03

目前陸基導(dǎo)航設(shè)備包括全向信標(biāo)、測距儀、儀表著陸系統(tǒng)和無方向信標(biāo)等，種類繁多，型號復(fù)雜[1]。而導(dǎo)航故障板件的檢測維修往往需要該型號設(shè)備系統(tǒng)在線測試，而現(xiàn)實狀況往往是缺少單獨的測試平臺或者平臺不齊全，這對板件檢測維修造成了一定的困難。本文針對帶DIN連接器的導(dǎo)航設(shè)備板件，通過搭建一套通用離線檢修系統(tǒng)，試圖模擬設(shè)備系統(tǒng)為該板件提供的輸入信號，使該能脫離設(shè)備系統(tǒng)正常工作，從而實現(xiàn)離線測試檢修，提高工作效率。

1 各種帶DIN連接器的導(dǎo)航板件

在導(dǎo)航設(shè)備的模塊板件中，常用的DIN連接器有32/64/96腳，通過輸入多路TTL邏輯電平、各種波形信號、電源和時鐘等，實現(xiàn)對板件的驅(qū)動和信號的處理，如圖1所示。由于需要饋入多路不同的信號，采用普通信號產(chǎn)生器是不現(xiàn)實的。目前，對于這類板件的測試檢修只能依賴于設(shè)備整機平臺。

2 通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計

為了使板件的測試檢修能夠獨立進行而不依賴于設(shè)備平臺，本文搭建了導(dǎo)航板件通用離線檢修系統(tǒng)。如圖2所示，此系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：雙蹤電源器、USB數(shù)據(jù)采集器、Labview操作軟件以及波形轉(zhuǎn)換模塊。

2.1 雙蹤電源器

可提供6路不同電壓，為板件提供常用的+5V、+15V、-15V、+24V、+48V和一個額外的可調(diào)電壓。

2.2 USB數(shù)據(jù)采集器

USB數(shù)據(jù)采集器是多功能通用A/D板，適合測量變送器輸出、直流電壓等場合的測量應(yīng)用，邏輯方框圖如圖3所示。它具有16路模擬輸入、2路12位模擬輸出、32路開關(guān)量（16路TTL輸入及16路TTL輸出）、2路24位脈沖加法計數(shù)器，支持測頻功能，2路24位PWM輸出。USB數(shù)據(jù)采集器的邏輯控制采用現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）實現(xiàn)，以提高可靠性。同時數(shù)字地（GND）、模擬地分離（AGND），單點接地，消除回路干擾[2]。本離線檢修系統(tǒng)需要用到的主要功能有如下幾種。

（1）TTL電平輸出。USB數(shù)據(jù)采集器帶有16路，輸出高電壓大于3.5V，低電壓小于0.4V，輸出下拉電流大于20mA，上拉電流大于6mA。為待測的導(dǎo)航板件提供TTL輸入信號，若所需要的信號多于16路，可以使用多個USB數(shù)據(jù)采集器擴展此系統(tǒng)。

（2）脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號輸出。USB數(shù)據(jù)采集器可以輸出兩路PWM脈沖信號，輸出頻率范圍為1.19Hz～10MHz。當(dāng)占空比設(shè)置為50%時，輸出的是方波，可作為待測板件的時鐘信號。當(dāng)需要正弦波信號時，如全向信標(biāo)DVOR的90Hz、150Hz或9960Hz正弦信號，可外置一個方波轉(zhuǎn)正弦波模塊。利用USB數(shù)據(jù)采集器輸入方波信號，經(jīng)過該模塊的波形轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)頻率的正弦波信號。

（3）電壓輸出。帶有兩路電壓輸出，量程為0～5V或0～10V可選，輸出精度為量程的0.2%。但是，由于帶負(fù)載能力不強，暫不考慮應(yīng)用此電壓輸出，待測板件的電壓輸入由一臺雙蹤電源器提供。

（4）其他功能。如電壓檢測采集，可以同時采集16路TTL信號，在檢修帶有TTL電平輸出的板件時，多路TTL電平輸出一目了然，而不需要利用萬用表逐個測量。

2.3 Labview操作軟件

通過Labview操作軟件，在PC機上控制模擬電壓輸出，TTL輸出，提供不同頻率的方波信號等。利用直觀簡明的LabView圖形化編程語言，編寫用戶操作界面。通過調(diào)用Labview的動態(tài)鏈接庫里的各種函數(shù)[3]，很方便的實現(xiàn)了調(diào)整模擬電壓輸出，控制TTL電平以及改變方波頻率等功能。用戶操作界面如圖4所示。

3 應(yīng)用實例

以THALES廠家DVOR 4000設(shè)備的SYN板件為例，搭建了一個實際的離線檢修平臺。SYN板件的輸入信號有16路TTL電平、電源和兩路正弦波信號，如圖5所示，USB數(shù)據(jù)采集器直接為板件提供16路TTL電平信號，雙蹤電源器提供電源，波形轉(zhuǎn)換器將來自USB數(shù)據(jù)采集器的方波信號轉(zhuǎn)為相應(yīng)的正弦波信號提供給板件。這樣就能模擬設(shè)備平臺的環(huán)境，使得SYN板件能正常工作，為該板件的離線檢修測試提供了條件，提高了該板件在缺少系統(tǒng)整機平臺情況下進行檢測維修的現(xiàn)實可行性。

4 后續(xù)對系統(tǒng)的完善和升級工作

此離線檢修系統(tǒng)容易實現(xiàn)，操作簡便，但還有很多可以改進完善的地方。

（1）升級數(shù)據(jù)采集器信號輸出的功能，使其可以輸出多種不同的波形，如正弦波、三角波等，這樣可以省去外置的波形轉(zhuǎn)換模塊，讓系統(tǒng)變得更新簡潔。

（2）提高數(shù)據(jù)采集器所輸出電源的帶負(fù)載能力，為導(dǎo)航板件提供多路不同電壓。

（3）針對不同類型的導(dǎo)航板件接口和輸入輸出信號，制作專用的DIN連接線，使系統(tǒng)的搭建更加方便。

（4）如果需要的電平信號多于16路，可以使用多塊數(shù)據(jù)采集器擴展此系統(tǒng)。

5 結(jié)語

本文主要針對帶有DIN連接器的導(dǎo)航設(shè)備板件，介紹了通用離線檢修系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，為導(dǎo)航板件的檢測維修提供了一個方便的手段，而無需依靠實際設(shè)備系統(tǒng)或測試平臺。通過PC機Labview操作界面的設(shè)置，模擬實際設(shè)備為該板件提供的輸入信號，使其正常工作，從而為離線檢修提供了條件。后期會對此系統(tǒng)作進一步的完善和升級工作，形成更加穩(wěn)定和功能更加齊全的系統(tǒng)，為空管導(dǎo)航設(shè)備板件的檢測維修服務(wù)。

參考文獻

[1] 倪育德，盧丹，王穎，等.導(dǎo)航原理與系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[2] USB數(shù)據(jù)采集器用戶使用手冊[Z].北京新超仁達科技有限公司，2016.

[3] 張?zhí)m勇，孫健，孫曉云，等.LabVIEW程序設(shè)計基礎(chǔ)與提高[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.