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摘要：针对机载电子组件维修周期长、测试效率低的现状，为实现燃油控制面板组件自动测试，设计了一种燃油控制面板自动测试系统。该设计基于虚拟测试效率低仪器技术和计算机测控技术，介绍了燃油控制面板测试系统软件、硬件的设计。以LabWindows/CVI软件作为系统开发平台，采用USB协议通信，CPLD作为硬件控制器驱动继电器控制燃油控制面板，并获取内部参数，实时测量、分析数据，该测试系统实现了燃油控制面板组件的测试和排故。
关键词：机载电子组件；自动测试；燃油控制面板；
LabWindows/CVI；CPLD随着航空电子技术的发展，机载电子组件变得越来越复杂，其性能、集成度大大提高，这简化了驾驶员操作同时减少了误操作，复杂的电子组件导致了维修难度的增大、周期的增加[1-2]。对复杂电子组件的测试和排故成为航空附件维修单位当前亟需解决的问题。机载专用测试系统用于机载电子组件的测试、排故，测试结果作为放行依据，机载专用测试系统研发成为维修单位一个重要的发展方向。燃油控制面板电子组件主要用于飞机主油箱和中心油箱燃油的控制、指示，其内部电路复杂并且需要定期检测、维修。国内航空公司和维修单位的燃油控制面板测试系统相对较少，每次检测需要送到OEM厂家或指定单位，周转时间长、费用高，所以本文基于虚拟仪器技术和计算机测控技术设计了燃油控制面板自动测试系统。相比传统的维修方法，使用燃油控制面板测试系统能缩短维修周期、提高排故效率，保障飞机正常运营。
1总体方案设计
燃油控制面板依据部件维护手册进行测试，测试过程中需要改变燃油控制面板管脚的通断、负载和电压大小，获取其内部参数并观察指示灯状态，实时测量电压和电阻值等，记录并分析数据，还要完成对异常数据和故障现象的报警功能[3]。根据这个思路，测试系统采用上位机软件实现人机交互和测试控制，下位机执行操作并把测量值实时反馈给上位机，上位机软件分析、记录数据。测试系统总体设计如图1所示，上位机软件LabWindows/CVI用于控制系统及信号的分析与处理[4]；下位机CPLD控制器驱动负载控制电路，通过程控万用表测量数据，把数据发送到上位机软件中分析、记录，并在上位机交互界面中实时显示；USB解码器接收上位机指令，把上位机指令解码成8位地址信号和8位控制数据发送到CPLD芯片，CPLD根据接收的地址信号和控制数据驱动负载控制电路的继电器动作，模拟燃油控制面板各种通断、负载等工作状态，从而实现燃油控制面板的测试。
2硬件设计
测试系统硬件设计如图2所示，由工控机、负载控制设备、测试适配器、程控万用表、电源构成。工控机通过USB协议与负载控制设备连接，并通过RS232与程控万用表连接，程控万用表、电源连接到负载控制设备上，测试适配器用于连接燃油控负载控制设备是硬件设计的核心，由电路板和测试机箱组成，电路板根据功能分为以下几个功能模块：CPLD控制模块、USB通信模块、电源转换模块和负载控制模块等。
2.1CPLD控制模块
选用Altera的CPLD芯片EPM7128SLC84作为核心控制器，具有16个宏单元，有60个端口可以被单独配置为输入、输出，及双向工作方式[5]。本设计使用16个端口配置为地址信号和控制数据接收端，1个端口用于使能控制，1个端口用于清除控制，其他42个端口用于输出继电器控制信号。CPLD控制模块工作流程是：CPLD芯片接收8位控制数据，解码为高、低电平并通过锁存器锁存；然后接收8位的地址信号，校验后把8位地址信号解码成CPLD对应的端口号，通过使能控制在芯片对应的端口输出高、低电平驱动MC1413芯片，从而驱动继电器。由于CPLD灌电流较小，无法直接驱动继电器，MC1413是由七个达林顿三极管组成，可以同时驱动7个继电器，其体积小、耐压大，输出灌电流最大0.5A，所以在CLPD后级采用MC1413作为缓冲器来驱动继电器。
2.2USB通信模块
USB通信模块选用AN2131QC芯片，该芯片是一种全速USB控制器，采用3.3V供电。AN2131QC内部没有ROM，所以需要外部存储芯片存储程序，本设计采用I2C协议的24LC32芯片。AN2131QC芯片工作流程是：测试系统启动时AN2131QC自动加载24LC32芯片中的USB解码程序，当接收上位机指令后，执行解码程序把上位机指令解析为8位地址信号和8位控制数据发送给CPLD芯片。
2.3电源转换模块
燃油控制面板需要28VDC供电、-10VDC信号源，使用开关电源来实现电源转换。测试系统需要5VDC驱动继电器，由于数量较多电流比较大，所以采用DF20-24S5模块，其输出电流高达4A。
2.4负载控制模块
负载控制模块依据部件维护手册和ARINC608A标准设计了燃油控制面板所需的各种信号、负载、电源等，通过继电器实现燃油控制面板指定管脚的通断、所需参数改变，并获取燃油控制面板内部参数，模拟燃油控制面板的工作环境。继电器采用TX2SA-5V双刀双掷固态继电器，工作电压5V，触点正常导通电流为2A。
3软件设计
燃油控制面板测试系统软件设计如图3所示，包括TPS开发、通信设计、数据管理和UI界面设计。测试软件是基于C语言采用LabWindows/CVI软件开发。
3.1TPS开发
TPS测试程序是参考部件维修手册进行设计的，TPS是对测试部件的特征数据、测试过程和测试结果管理及处理[6]。包括自检程序和测试程序，自检程序用于测试系统的自检测，包括电源的检测，继电器通断的检测和信号的检测等，保证测试系统在使用前处于正常可用状态。测试程序用于燃油控制面板的检测和排故，通过控制继电器的通断模拟飞行控制和飞行参数。
3.2通信设计
上位机通信设计包括USB通信和程控万用表驱动的开发，labWindows/CVI调用USB驱动动态库文件实现与下位机通信，通过调用SwSetOn()和SwSetOff()接口函数实现继电器通、断控制，SwCheckStatus()和SwGetLastStatus()函数用于继电器当前状态校验。labWindows/CVI通过RS232接口与万用表通信，通过调用Measure_Volt_DC()和Measure_Resi4X()函数实现电压、电阻的测量，通过Hp34401A_Create()函数配置串口。
3.3界面设计与数据管理
测试系统操作界面如图4所示，操作界面上具有部件号、序列号和测试步骤选择功能，测试过程中能实时显示测试进度、测试结果。测试软件打开后，首先选择测试部件号和序列号，然后开始测试，测试中会弹出对话框提示操作，其他全部自动完成。测试程序会根据每一步测量值进行判断，并提示测试结果是否正确，测试完成后把测试结果保存。
4实现与结论
把燃油控制面板通过测试电缆接到负载控制设备上，打开测试软件根据提示操作可对其进行测试，目前通过燃油控制面板测试系统已经完成各项指标测试，成功测试多台燃油控制面板，并安装到飞机上。结束语本文以LabWindows/CVI和CPLD为核心控制，基于计算机测控技术设计了燃油控制面板测试系统，结合ARINC608A标准，模拟飞机负载状态，实现了燃油控制面板的测试和排故，缩短了维修周期，提高了排故效率。
参考文献
[1]黄燕学.飞机维修多模型集成研究[D].天津：中国民航大学,2015.
[2]潘庆国,李金猛,阚艳,章宁,唐起源.一种飞机电路板自动测试系统的研制[J].测控技术,2018,37(5):109-112,117.
[3]李勋章,陈友龙,邹开凤.一种飞机电源车测试系统的设计[J].计量与测试技术,2017,44(8):102-104，107.
[4]王立伟,江小华.数据传输模块在LabWindows/CVI编程中的延时处理[J].测试技术学报,2015,29(5):416-420.
[5]高扬.基于EPM7128SLC84-15的CPLD数字频率计的硬件开发设计[J].无线互联科技,2012(4):89.
[6]刘宪忠,孙妍,张淑舫.面向弹载计算机的ATE通用平台设计与实现[J].计算机工程,2018,44(7):60-66,73.
作者:张永凯 翟安恒 马吉宽 单位:山东翔宇航空技术服务有限责任公司
