前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的飛機燃油控制面板測試系統設計研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：針對機載電子組件維修周期長、測試效率低的現狀，為實現燃油控制面板組件自動測試，設計了一種燃油控制面板自動測試系統。該設計基于虛擬測試效率低儀器技術和計算機測控技術，介紹了燃油控制面板測試系統軟件、硬件的設計。以LabWindows/CVI軟件作為系統開發平臺，采用USB協議通信，CPLD作為硬件控制器驅動繼電器控制燃油控制面板，并獲取內部參數，實時測量、分析數據，該測試系統實現了燃油控制面板組件的測試和排故。
關鍵詞：機載電子組件；自動測試；燃油控制面板；
LabWindows/CVI；CPLD隨著航空電子技術的發展，機載電子組件變得越來越復雜，其性能、集成度大大提高，這簡化了駕駛員操作同時減少了誤操作，復雜的電子組件導致了維修難度的增大、周期的增加[1-2]。對復雜電子組件的測試和排故成為航空附件維修單位當前亟需解決的問題。機載專用測試系統用于機載電子組件的測試、排故，測試結果作為放行依據，機載專用測試系統研發成為維修單位一個重要的發展方向。燃油控制面板電子組件主要用于飛機主油箱和中心油箱燃油的控制、指示，其內部電路復雜并且需要定期檢測、維修。國內航空公司和維修單位的燃油控制面板測試系統相對較少，每次檢測需要送到OEM廠家或指定單位，周轉時間長、費用高，所以本文基于虛擬儀器技術和計算機測控技術設計了燃油控制面板自動測試系統。相比傳統的維修方法，使用燃油控制面板測試系統能縮短維修周期、提高排故效率，保障飛機正常運營。
1總體方案設計
燃油控制面板依據部件維護手冊進行測試，測試過程中需要改變燃油控制面板管腳的通斷、負載和電壓大小，獲取其內部參數并觀察指示燈狀態，實時測量電壓和電阻值等，記錄并分析數據，還要完成對異常數據和故障現象的報警功能[3]。根據這個思路，測試系統采用上位機軟件實現人機交互和測試控制，下位機執行操作并把測量值實時反饋給上位機，上位機軟件分析、記錄數據。測試系統總體設計如圖1所示，上位機軟件LabWindows/CVI用于控制系統及信號的分析與處理[4]；下位機CPLD控制器驅動負載控制電路，通過程控萬用表測量數據，把數據發送到上位機軟件中分析、記錄，并在上位機交互界面中實時顯示；USB解碼器接收上位機指令，把上位機指令解碼成8位地址信號和8位控制數據發送到CPLD芯片，CPLD根據接收的地址信號和控制數據驅動負載控制電路的繼電器動作，模擬燃油控制面板各種通斷、負載等工作狀態，從而實現燃油控制面板的測試。
2硬件設計
測試系統硬件設計如圖2所示，由工控機、負載控制設備、測試適配器、程控萬用表、電源構成。工控機通過USB協議與負載控制設備連接，并通過RS232與程控萬用表連接，程控萬用表、電源連接到負載控制設備上，測試適配器用于連接燃油控負載控制設備是硬件設計的核心，由電路板和測試機箱組成，電路板根據功能分為以下幾個功能模塊：CPLD控制模塊、USB通信模塊、電源轉換模塊和負載控制模塊等。
2.1CPLD控制模塊
選用Altera的CPLD芯片EPM7128SLC84作為核心控制器，具有16個宏單元，有60個端口可以被單獨配置為輸入、輸出，及雙向工作方式[5]。本設計使用16個端口配置為地址信號和控制數據接收端，1個端口用于使能控制，1個端口用于清除控制，其他42個端口用于輸出繼電器控制信號。CPLD控制模塊工作流程是：CPLD芯片接收8位控制數據，解碼為高、低電平并通過鎖存器鎖存；然后接收8位的地址信號，校驗后把8位地址信號解碼成CPLD對應的端口號，通過使能控制在芯片對應的端口輸出高、低電平驅動MC1413芯片，從而驅動繼電器。由于CPLD灌電流較小，無法直接驅動繼電器，MC1413是由七個達林頓三極管組成，可以同時驅動7個繼電器，其體積小、耐壓大，輸出灌電流最大0.5A，所以在CLPD后級采用MC1413作為緩沖器來驅動繼電器。
2.2USB通信模塊
USB通信模塊選用AN2131QC芯片，該芯片是一種全速USB控制器，采用3.3V供電。AN2131QC內部沒有ROM，所以需要外部存儲芯片存儲程序，本設計采用I2C協議的24LC32芯片。AN2131QC芯片工作流程是：測試系統啟動時AN2131QC自動加載24LC32芯片中的USB解碼程序，當接收上位機指令后，執行解碼程序把上位機指令解析為8位地址信號和8位控制數據發送給CPLD芯片。
2.3電源轉換模塊
燃油控制面板需要28VDC供電、-10VDC信號源，使用開關電源來實現電源轉換。測試系統需要5VDC驅動繼電器，由于數量較多電流比較大，所以采用DF20-24S5模塊，其輸出電流高達4A。
2.4負載控制模塊
負載控制模塊依據部件維護手冊和ARINC608A標準設計了燃油控制面板所需的各種信號、負載、電源等，通過繼電器實現燃油控制面板指定管腳的通斷、所需參數改變，并獲取燃油控制面板內部參數，模擬燃油控制面板的工作環境。繼電器采用TX2SA-5V雙刀雙擲固態繼電器，工作電壓5V，觸點正常導通電流為2A。
3軟件設計
燃油控制面板測試系統軟件設計如圖3所示，包括TPS開發、通信設計、數據管理和UI界面設計。測試軟件是基于C語言采用LabWindows/CVI軟件開發。
3.1TPS開發
TPS測試程序是參考部件維修手冊進行設計的，TPS是對測試部件的特征數據、測試過程和測試結果管理及處理[6]。包括自檢程序和測試程序，自檢程序用于測試系統的自檢測，包括電源的檢測，繼電器通斷的檢測和信號的檢測等，保證測試系統在使用前處于正?？捎脿顟B。測試程序用于燃油控制面板的檢測和排故，通過控制繼電器的通斷模擬飛行控制和飛行參數。
3.2通信設計
上位機通信設計包括USB通信和程控萬用表驅動的開發，labWindows/CVI調用USB驅動動態庫文件實現與下位機通信，通過調用SwSetOn()和SwSetOff()接口函數實現繼電器通、斷控制，SwCheckStatus()和SwGetLastStatus()函數用于繼電器當前狀態校驗。labWindows/CVI通過RS232接口與萬用表通信，通過調用Measure_Volt_DC()和Measure_Resi4X()函數實現電壓、電阻的測量，通過Hp34401A_Create()函數配置串口。
3.3界面設計與數據管理
測試系統操作界面如圖4所示，操作界面上具有部件號、序列號和測試步驟選擇功能，測試過程中能實時顯示測試進度、測試結果。測試軟件打開后，首先選擇測試部件號和序列號，然后開始測試，測試中會彈出對話框提示操作，其他全部自動完成。測試程序會根據每一步測量值進行判斷，并提示測試結果是否正確，測試完成后把測試結果保存。
4實現與結論
把燃油控制面板通過測試電纜接到負載控制設備上，打開測試軟件根據提示操作可對其進行測試，目前通過燃油控制面板測試系統已經完成各項指標測試，成功測試多臺燃油控制面板，并安裝到飛機上。結束語本文以LabWindows/CVI和CPLD為核心控制，基于計算機測控技術設計了燃油控制面板測試系統，結合ARINC608A標準，模擬飛機負載狀態，實現了燃油控制面板的測試和排故，縮短了維修周期，提高了排故效率。
參考文獻
[1]黃燕學.飛機維修多模型集成研究[D].天津：中國民航大學,2015.
[2]潘慶國,李金猛,闞艷,章寧,唐起源.一種飛機電路板自動測試系統的研制[J].測控技術,2018,37(5):109-112,117.
[3]李勛章,陳友龍,鄒開鳳.一種飛機電源車測試系統的設計[J].計量與測試技術,2017,44(8):102-104，107.
[4]王立偉,江小華.數據傳輸模塊在LabWindows/CVI編程中的延時處理[J].測試技術學報,2015,29(5):416-420.
[5]高揚.基于EPM7128SLC84-15的CPLD數字頻率計的硬件開發設計[J].無線互聯科技,2012(4):89.
[6]劉憲忠,孫妍,張淑舫.面向彈載計算機的ATE通用平臺設計與實現[J].計算機工程,2018,44(7):60-66,73.
作者:張永凱 翟安恒 馬吉寬 單位:山東翔宇航空技術服務有限責任公司
