嵌入式PC104舵電位計測試儀的設(shè)計

　　由于舵電位計的輸出受電源精度尤其是紋波電壓的影響較大,故測試時加的電源應(yīng)比較穩(wěn)定，因此采用穩(wěn)壓源。A/ D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)是9位，可以使測量誤差 0.3%，滿足設(shè)計要求。測量電路由模擬開關(guān)、前置電路和A/D轉(zhuǎn)換器組成，實現(xiàn)舵電位計電阻、電壓的多點測量，并將測量的物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，送入計算機;控制電路由I/O電路、繼電器開關(guān)陣列組成，提供舵電位計測試所需電壓、電流;控制通道根據(jù)程序自動切換和加載;電源電路由穩(wěn)壓源、恒流源組成，滿足繼電器開關(guān)陣列驅(qū)動，提供舵電位計測量用的高精度源;步進(jìn)電機控制反饋電路，完成回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和定位控制;工業(yè)控制計算機部分，選用嵌人式 PC104工業(yè)控制計算機是從可靠性角度考慮，以工控機為核心，實現(xiàn)產(chǎn)品測試過程的自動化。觸摸屏完成狀態(tài)、參數(shù)的設(shè)置，同時在觸摸屏上顯示測試結(jié)果，判斷測量數(shù)據(jù)正確性。通訊接口包括外接鍵盤和鼠標(biāo)，USB用于存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出和與打印機相連輸出測試報告。

3.2 測量方法

　　測量方法如下：

　?、?電位計測試儀自檢

　　如果需要對測試儀進(jìn)行自檢，需將測試短路頭連接到測試儀的X38接口上。自檢時采用短路接插件的方法，電位計測試儀自動測量各通道的連線、繼電器開關(guān)和電路的電阻值，并將這一數(shù)據(jù)記憶和保存，在測試儀進(jìn)行舵電位計測量時自動減去，確保測量電阻準(zhǔn)確性。

　　⑵ 電位計接觸可靠性檢測

　　當(dāng)控制電路將左、右舵電位器的3和16腳連接在一起，并自動在兩個滑動觸點5和18腳上加載DC+5V電壓時，測量電路以1K采樣頻率讀取測試過程數(shù)據(jù)，也可以外接示波器觀察波形，完成電位計接觸可靠性檢測。

　?、?電位計電阻性能檢測

　　控制電路自動將電流源分別與電位計的3和7腳連接，COM端與1腳連接，測量電路COM端與1腳連接，自動讀取3和1腳（或7和1腳）的電壓數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)輸入計算機，計算得到電位計的全電阻和半電阻值。同樣方法可以完成另一個電位計的全電阻和半電阻值的檢測。

　　⑷ 電位計工作角檢測

　　控制電路可以根據(jù)舵電位計的電氣閉合觸點10和12腳狀態(tài)，自動輸出指示和控制。

　?、?電位計電壓性能檢測

　　控制電路自動將電壓源（DC+15）與電位計的1連接，電壓源（DC-15）與電位計的3連接，COM端與7腳連接，測量電路COM端與7腳連接;人工輸入測量角度范圍，測試儀自動讀取5腳的電壓數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸入到計算機，計算得到電位計的零點重合性及不靈敏區(qū)。同樣方法可以完成另一個電位計的檢測。

　　⑹ 自動測量

　　電位計測試過程受控PC104嵌人式工業(yè)計算機，人工設(shè)置好所有需要測試項目，測試儀根據(jù)順序自動檢測完成，當(dāng)需要人工輸入?yún)?shù)或數(shù)據(jù)，測試儀會顯示提示，指導(dǎo)使用者工作。

4. 測試儀軟件設(shè)計

　　舵電位計測試儀是一臺自動測量設(shè)備，軟件在Visual C ++ 6. 0 和Windowsxp平臺上編寫,人機界面非常友好,操作人員易于使用。

4.1 測試儀自檢

　　舵電位計測試儀測試軟件操作界面面如圖3所示。點擊“測試儀自檢”，程序進(jìn)入舵電位計自檢測試子程序，進(jìn)入自檢界面，如圖4所示，點擊“開始自檢”，設(shè)備即開始自檢，檢查的項目如圖4所示，結(jié)果會在圖4對應(yīng)的欄目中顯示出來，設(shè)備自檢完后，去掉短路連接頭，將舵電電位計連接上測試儀，準(zhǔn)備進(jìn)入舵電位計測試。

圖3 舵電位計測試儀主界面


圖4 舵電位計測試儀自檢測試界面

4.2 舵電位計測試

　　返回測試儀自檢單元，退回到測試軟件的主界面，如圖3所示。點擊進(jìn)入單元測試，程序調(diào)用單元測試子程序，進(jìn)入單元測試界面，如圖5所示，點擊進(jìn)入“開始測試”，將進(jìn)入舵電位計的單元測試。首先是電阻測試，測試界面如圖6所示，點擊“開始測量”，系統(tǒng)將開始對電位計的電阻性能進(jìn)行測試，測試完成后，測量結(jié)果將顯示在對應(yīng)的欄目中。

圖5 單元測試界面


圖6 電阻測試界面

　　電阻的測量采用5 mA 恒流源對被測對象加激勵的方法,再采樣被測對象所加電流正端的電壓,根據(jù)被測對象的電壓和電流來計算電阻。電阻測試完成后，單擊“確認(rèn)”，將提示“是否進(jìn)入下一步測試項目”，點擊“是”，將進(jìn)入電氣閉合角和機械限制角測試。工作角測試可以通過檢測限動信號的方法來確定。若無限動信號,則表明舵電位計未到電氣限動點。若已到達(dá)電氣限動點,則可以檢測到限動信號,電氣限動點對應(yīng)的角就是工作角。機械限制角就是機械限動點對應(yīng)的轉(zhuǎn)角,其測試可以用手感來判斷,當(dāng)轉(zhuǎn)臺搖不動時,將轉(zhuǎn)臺向反方向搖動,轉(zhuǎn)向點處的轉(zhuǎn)角就是限制角,并將其存儲到計算機中。同樣方法，即可完成不靈敏區(qū)測試、零點重合性測試和均勻性測試。在測試中發(fā)現(xiàn)，即使是在舵電位計的輸入轉(zhuǎn)角和輸出電壓的線性部分，其關(guān)系也并非嚴(yán)格的線性，而是類似磁滯回線。因此，測試時可按由左到零和由右到零兩個方向搖回轉(zhuǎn)臺，并在零點處采樣舵電位計的輸出，則零點重合性（零位電壓） 可以測出。測量完成后，點擊“確認(rèn)”，本次單元測試結(jié)束。點擊單元測試中的“退出測試”，又將會出現(xiàn)測試軟件的主界面，點擊主界面的單步測試，將進(jìn)入單步性能測試界面。在此，可以選擇需要測試的性能進(jìn)行測試，具體方法與單元測試一致。同樣，可以對測試儀的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，也可對測試儀的數(shù)據(jù)管理信息進(jìn)行設(shè)置。

5. 結(jié)論

　　本文設(shè)計的舵電位計測試儀,能夠正確判斷舵電位計是否合格，使測試精度達(dá)到0.3%，減少了測量時間，較以前的測試系統(tǒng)有較大提高,并且降低了操作的復(fù)雜性,操作界面美觀，因而具有良好的應(yīng)用價值。

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