基于虚拟仪器的旋变/数字转换系统设计

　　摘要：针对某型航迹绘算仪的轴角测试问题，提出了一种基于LabVIEW和PCI-1753的轴角信号测试方法，并给出了具体实施方案。应用结果表明，其性能完全符合要求，实现了对航迹仪轴角信号的测试。

　　关键词：旋转变压器;LabVIEW;PCI-1753;数据采集

　　引言

　　航迹绘算仪(以下简称航迹仪)是非常重要的航海导航设备，用于自动推算船舶的船位并将其航迹自动绘制在麦卡托海图上。当航迹仪出现故障进厂维修时，需构建航迹仪仿真运行与测试平台，完成航迹仪在线工作环境的模拟和解算输出的检测，以方便维修人员对故障进行排除和检测维修后的航迹仪经纬度输出精度是否满足要求等。对于大量采用旋转变压器(以下简称“旋变”)、自整角机等微电机作为机械解算元件的航迹仪来说，轴角信号的采集是其仿真运行与测试平台需重点解决的问题之一。本文以一路纬度信号(旋转变压器输出，转值2°/r，激磁40V400Hz，信号电压23V，增量式输出)的采集为例介绍一种旋变轴角模拟信号的采集方法。

　　设计方案

　　为了保证系统的通用性和可扩展性，采用基于虚拟仪器技术的测试平台。考虑到体积、重量等因素，采用固态技术，而不使用机械式旋转变压器。为了提高开发速度，轴角转换模块的控制采用数字I/O卡，避免基于PCI总线板卡的软硬件设计。仿真运行与测试平台构建航迹仪所需的工作环境，并对航迹仪各旋转变压器解算输出进行检测。整个仿真运行与测试平台由硬件系统和软件系统两大部分组成。轴角信号的采集基于航迹仪仿真运行与测试平台，其系统组成如图1所示。图中，轴角/数字转换模块用于将旋转变压器输出的模拟角度信号转换成与TTL电平兼容的并行自然二进制码数字量[1,2]，其工作所需的激磁和工作电源分别由激磁电源和直流电源提供。

　　硬件设计

　　轴角信号采集的硬件由研华工控机及其配件、数字I/O卡、朝阳一体化变频电源、轴角/数字转换模块、旋转变压器/数字轴角转换电路板、信号转接底板等组成。轴角/数字转换模块实现轴角旋变模拟量到数字量的转换，其选型根据输出的纬度信号的性质决定，包括分辨率、激磁、变比等，经分析后定制SDC1806[2]。数字I/O卡选用研华的一款基于PCI总线的数字量I/O卡PCI-1753，非常适合航迹仪仿真运行与测试平台，其主要特点为：96路TTL数字量I/O;仿真8255 PPI，模式0;提供比8255更高的驱动能力缓冲电路;系统热启动后，保持I/O口设置和数字量输出值;支持干、湿接点[3]。信号转接底板完成数字I/O卡、多功能采集卡、电源信号与轴角转换电路之间的连接、轴角转换电路与航迹仪之间的连接以及电源信号与电平及脉冲信号采集电路板之间的连接等。图2给出了SDC1806模块与数字I/O卡和旋转变压器等的连接关系。