DFH-3B磁力矩器控制電路測(cè)試設(shè)備改造方案

1、.編 號(hào)密 級(jí)階段標(biāo)記檔 號(hào)保管期限名 稱DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路測(cè)試設(shè)備方案改造報(bào)告編寫校對(duì)審核會(huì)簽標(biāo)審批準(zhǔn)南京璟宏電子有限責(zé)任公司名 稱名 稱內(nèi)容摘要：本方案設(shè)計(jì)報(bào)告敘述了DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路測(cè)試設(shè)備的改造方法，作為測(cè)試設(shè)備改造的依據(jù)。主題詞磁力矩器，測(cè)試設(shè)備，方案改造更改欄更改單號(hào)更改日期更改人更改辦法目 次1 引言42 引用文件43 被測(cè)設(shè)備概述44 需求分析45 主要性能指標(biāo)55.1 輸出電源55.2 輸出信號(hào)55.3 遙測(cè)信號(hào)55.4 故障檢測(cè)55.5 安全性要求55.6 模擬負(fù)載65.7 性能指標(biāo)總結(jié)66 測(cè)試設(shè)備整體結(jié)構(gòu)76.1 供電部分

2、86.2 輸出信號(hào)生成部分86.3 遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分86.4 故障檢測(cè)部分86.5 前端處理軟件86.6 前端計(jì)算機(jī)86.7 測(cè)試系統(tǒng)電氣關(guān)系87 測(cè)試設(shè)備硬件改造方案97.1 供電部分實(shí)現(xiàn)方案97.2 輸出信號(hào)生成模塊改造方案97.2.1 隔離107.2.2 射隨器117.2.3 FPGA117.2.4 DC/DC模塊127.3 遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分實(shí)現(xiàn)方案127.4 故障檢測(cè)部分137.4.1 電源過(guò)壓過(guò)流檢測(cè)與保護(hù)137.4.2 控制電平檢測(cè)與保護(hù)137.4.3 脈沖信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)157.5 模擬負(fù)載177.6 測(cè)試設(shè)備機(jī)箱177.7 機(jī)箱前面板177.8 終端軟件設(shè)計(jì)177.8.1 終端軟

3、件主要性能要求187.8.2 前端軟件界面設(shè)計(jì)187.9 可靠性/安全性設(shè)計(jì)188 測(cè)試設(shè)備改造項(xiàng)目總結(jié)19:191 引言本文根據(jù)DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路測(cè)試設(shè)備改造任務(wù)書提出的研制內(nèi)容和要求，進(jìn)行了測(cè)試設(shè)備研制的需求分析，并給出了測(cè)試設(shè)備的改造方案，作為測(cè)試設(shè)備改造的依據(jù)。2 引用文件DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路測(cè)試設(shè)備改造任務(wù)書3 被測(cè)設(shè)備概述DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路為脈沖型磁力矩器控制電路，為磁力矩器提供驅(qū)動(dòng)電流，其控制信號(hào)為0或1。正控制信號(hào)為1，負(fù)控制信號(hào)為0時(shí)驅(qū)動(dòng)電流為正；正控制信號(hào)為0，負(fù)控制信號(hào)為1時(shí)驅(qū)動(dòng)電流為負(fù)；正控制信號(hào)為0

4、，負(fù)控制信號(hào)為0時(shí)驅(qū)動(dòng)電流為0。4 需求分析本套測(cè)試設(shè)備用于DFH-3B衛(wèi)星控制分系統(tǒng)磁力矩器控制電路調(diào)試，測(cè)試和數(shù)據(jù)記錄等工作。測(cè)試設(shè)備具有以下的基本功能：a.提供±12V、30V的電源電壓和040V連續(xù)可調(diào)電壓；b.提供0V，5V的控制信號(hào)和繼電器切換信號(hào)；c.可以測(cè)量500mA500mA的電流，1V7V的遙測(cè)信號(hào)；d.顯示各路信號(hào)的實(shí)際輸出值或測(cè)量值，計(jì)算各路功耗；e.具有手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試功能，自動(dòng)測(cè)試可以自動(dòng)形成報(bào)告；f.可以對(duì)測(cè)試設(shè)備異常工作狀況（過(guò)流，過(guò)壓，超時(shí)）進(jìn)行報(bào)警。此外，作為測(cè)試設(shè)備的配套產(chǎn)品，還需要研制用于替代磁棒用于測(cè)試的模擬負(fù)載與線路轉(zhuǎn)接盒。5 主要性能指

5、標(biāo)5.1 輸出電源測(cè)試設(shè)備需要輸出一路12V，一路-12V，一路30V和一路040V電源。±12V電源紋波不大于120mV，電路驅(qū)動(dòng)能力不小于800mA；30V電源的紋波不大于300mV，電流驅(qū)動(dòng)能力不小于1A；可調(diào)電源10V以下紋波不大于100mV，其余紋波不大于輸出電壓的1，電流驅(qū)動(dòng)能力不小于2A。各路電源輸出相互獨(dú)立。5.2 輸出信號(hào)測(cè)試設(shè)備可以獨(dú)立地輸出X，X，Y，Y，Z，Z路驅(qū)動(dòng)信號(hào)和4路繼電器切換信號(hào)，定義驅(qū)動(dòng)信號(hào)為00.7V時(shí)為0，為4.5V5.5V時(shí)為1。不準(zhǔn)出現(xiàn)X，X或Y，Y或Z，Z同時(shí)為1的情況。繼電器切換信號(hào)為幅值為4.5V5.5V，脈寬128ms±1

6、0ms的脈沖信號(hào)，電流驅(qū)動(dòng)能力不小于4mA，射隨輸出，包括主份通，備份通，主份關(guān)和備份關(guān)四個(gè)信號(hào)。5.3 遙測(cè)信號(hào)測(cè)試設(shè)備可以同時(shí)測(cè)量顯示3路1V7V的遙測(cè)電壓信號(hào)，3路1V7V的地檢電壓信號(hào)，兩路電源狀態(tài)信號(hào)和3路500mA500mA的電流信號(hào)。電壓信號(hào)的測(cè)量精度優(yōu)于50mV，電流信號(hào)的精度在50mA范圍內(nèi)優(yōu)于1mA，在50mA范圍外相對(duì)精度2。5.4 故障檢測(cè)測(cè)試設(shè)備能夠檢測(cè)的故障有電源過(guò)壓過(guò)流，切換信號(hào)超時(shí)，控制信號(hào)超差。5.5 安全性要求a.測(cè)試設(shè)備包含總開(kāi)關(guān)和三個(gè)二次電源開(kāi)關(guān)，總開(kāi)關(guān)控制220V電源，三個(gè)二次電源開(kāi)關(guān)分別控制±12V電源和另兩路電源的通斷。b.二次電源的地線

7、分開(kāi)走，最后在設(shè)備內(nèi)部接在一起，并與220V電源中線相連。c.測(cè)試系統(tǒng)連接好后，二次電源地線，設(shè)備外殼與220V電源中線的電阻值要小于1。5.6 模擬負(fù)載量程：70300，1步進(jìn)，電感量為45H。功率要求：模擬負(fù)載通過(guò)的最大電流為500mA。5.7 性能指標(biāo)總結(jié)任務(wù)書主要性能指標(biāo)總結(jié)如下表所示序號(hào)指標(biāo)名稱任務(wù)書要求1二次30V電源紋波300mV輸出電流1A電流監(jiān)測(cè)精度100mA內(nèi) 3mA其余10mA二次±12V電源紋波120mV輸出電流800mA電流監(jiān)測(cè)精度100mA內(nèi) 3mA其余10mA二次40V電源動(dòng)態(tài)范圍040V紋波10V以內(nèi)100mV10V以上1%輸出電流2A電流監(jiān)測(cè)精度10

8、0mA內(nèi) 3mA其余10mA2控制電平信號(hào)高電平精度4.5V5.5V低電平精度00.7V3遙控指令信號(hào)高電平精度4.5V5.5V脈寬128ms±10ms4磁棒工作電流測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍(-500500)mA精度50mA內(nèi) 1mA其余2%5磁棒電流遙測(cè)與檢測(cè)，電源遙測(cè)動(dòng)態(tài)范圍(-17)V精度50mV6模擬負(fù)載可調(diào)范圍70300精度1最大通過(guò)電流500mA6 測(cè)試設(shè)備整體結(jié)構(gòu)根據(jù)被測(cè)設(shè)備的需求，磁力矩器控制線路測(cè)試設(shè)備主要由供電部分，輸出信號(hào)生成部分，遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分，故障檢測(cè)部分，模擬負(fù)載，主測(cè)機(jī)箱，終端處理軟件以及前端計(jì)算機(jī)組成，總體框圖如下。圖1 磁力矩器控制線路測(cè)試設(shè)備組成框圖其中，供

9、電部分，輸出信號(hào)生成部分，遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分以及故障檢測(cè)部分位于主測(cè)機(jī)箱內(nèi)。前端計(jì)算機(jī)運(yùn)行終端軟件，完成測(cè)試設(shè)備與用戶的交互，通過(guò)UART口與主測(cè)機(jī)箱進(jìn)行連接。考慮到用戶使用的方便，前端計(jì)算機(jī)選用小型的dell品牌機(jī)。6.1 供電部分待測(cè)設(shè)備所需要的二次電源由專門的電源設(shè)備提供，從朝陽(yáng)電源廠定制，二次電源提供30V，±12V，040V的模擬電源。6.2 輸出信號(hào)生成部分提供6路0V，12V電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)和4路脈沖信號(hào)。6.3 遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分采集3路磁棒電流信號(hào)，3路遙測(cè)電壓和2路電源電壓狀態(tài)信號(hào)。6.4 故障檢測(cè)部分需要檢測(cè)4路電源是否過(guò)壓，過(guò)流；檢測(cè)6路控制信號(hào)電平信號(hào)是否超差；檢測(cè)

10、4路脈沖信號(hào)脈寬是否超差。6.5 前端處理軟件前端處理軟件負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)機(jī)箱進(jìn)行控制，并顯示各個(gè)狀態(tài)信號(hào)的數(shù)值等。6.6 前端計(jì)算機(jī)配備一臺(tái)前端計(jì)算機(jī)，選用dell品牌機(jī)，用于運(yùn)行前端處理軟件。6.7 測(cè)試系統(tǒng)電氣關(guān)系由前端計(jì)算機(jī)，測(cè)試機(jī)箱以及待測(cè)設(shè)備構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)如圖2所示。測(cè)試系統(tǒng)分成三組地，分別是待測(cè)設(shè)備地，設(shè)備地以及計(jì)算機(jī)地。待測(cè)設(shè)備，測(cè)試設(shè)備以及計(jì)算機(jī)之間需要交互的信號(hào)均通過(guò)隔離變壓器進(jìn)行電氣隔離。在供電方面，朝陽(yáng)電源給待測(cè)設(shè)備單獨(dú)供電，測(cè)試設(shè)備使用模塊電源（上海衡孚電源）進(jìn)行供電，隔離器件使用DC-DC模塊進(jìn)行供電。圖2 測(cè)試系統(tǒng)電氣關(guān)系框圖7 測(cè)試設(shè)備硬件改造方案7.1 供電部分實(shí)現(xiàn)

11、方案改造任務(wù)書對(duì)測(cè)試設(shè)備供電要求未變更，因此供電部分不變。7.2 輸出信號(hào)生成模塊改造方案改造任務(wù)書要求改變六路控制電平信號(hào)與四路脈沖信號(hào)的高電平，因此這部分硬件電路需要進(jìn)行更改。改造仍然采用FPGA外電路的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)的控制，其電路原理框圖如圖3所示：圖3 輸出信號(hào)生成模塊設(shè)計(jì)框圖如圖3所示，電路主要包括FPGA，隔離，射隨器，DC/DC等部分。FPGA完成與主計(jì)算機(jī)的接口，接收用戶通過(guò)UART總線發(fā)送的指令并進(jìn)行解析，生成用戶所需要的輸出信號(hào)。“隔離”用于對(duì)輸出的控制電平信號(hào)進(jìn)行電氣隔離，經(jīng)過(guò)隔離后，待測(cè)設(shè)備地與本地的地相互獨(dú)立。另一方面，“隔離”還完成電平轉(zhuǎn)換的功能，將FPGA輸出

12、的3.3V的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V的CMOS信號(hào)。“射隨器”用于增強(qiáng)控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力?！半妷恨D(zhuǎn)換”用于將5V信號(hào)轉(zhuǎn)換成12V信號(hào)。對(duì)于六路控制電平信號(hào)，F(xiàn)PGA發(fā)出邏輯0或1，即LVTTL電平的0V與3.3V，此信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離與電平變換后變換成0V與5V的CMOS電平信號(hào)，后級(jí)再經(jīng)過(guò)一級(jí)射隨器增強(qiáng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。另一方面，對(duì)于四路脈沖信號(hào)，F(xiàn)PGA輸出128ms的低邏輯脈沖，此脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路后轉(zhuǎn)換成幅度為5V的高邏輯脈沖。7.2.1 隔離考慮到安全性的要求，后端邏輯部分要與被測(cè)設(shè)備電氣隔離。隔離芯片采用AD公司的ADUM1200CR，該傳輸速率最高為12.5MHz，而本板卡用于輸出電平

13、信號(hào)與脈寬為60ms的脈沖信號(hào)，信號(hào)處理頻率不超過(guò)1MHz，所以使用ADUM1200CR能滿足需求。隔離芯片ADUM1200CR靠近FPGA的一端3.3V供電，另一端5V供電。7.2.2 射隨器由于隔離芯片的輸出驅(qū)動(dòng)能力較弱，為了增強(qiáng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，六路控制電平信號(hào)后端均接射隨器后輸出。運(yùn)放芯片采用TI公司的LM124。運(yùn)放芯片15V與15V供電。7.2.3 FPGAFPGA用于完成與主計(jì)算機(jī)的接口，接收用戶通過(guò)UART總線發(fā)送的指令并進(jìn)行解析，生成用戶所需要的輸出信號(hào)。FPGA選用ALTERA公司的EP1C12Q240C7，具有約12000個(gè)邏輯單元以及240k比特的存儲(chǔ)量。FPGA內(nèi)邏輯框

14、圖如圖4所示：圖4 FPGA控制輸出信號(hào)邏輯框圖如上圖所示，F(xiàn)PGA內(nèi)需設(shè)計(jì)串口接收模塊UART_RX，用于接收計(jì)算機(jī)串口發(fā)出的指令。串口通信速率設(shè)置為115200bps，通信格式為1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位偶校驗(yàn)位，1位停止位。串口接收模塊接收計(jì)算機(jī)傳輸來(lái)的串行數(shù)據(jù)，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后按照字節(jié)傳遞給后級(jí)進(jìn)行指令解析。輸出信號(hào)指令共五個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為幀頭，具體為0xAA，0x55，第三個(gè)字節(jié)為命令字0x01，第四個(gè)字節(jié)為輸出電平信號(hào)的具體內(nèi)容，第五個(gè)字節(jié)為輸出脈沖信號(hào)的具體內(nèi)容。輸出信號(hào)控制指令的的具體定義如下：字節(jié)順序內(nèi)容功能00xAA幀頭關(guān)鍵字10x55幀頭關(guān)鍵字20x01指令類型（0x

15、01=輸出信號(hào)控制指令）3OCTL輸出電平信號(hào)具體內(nèi)容4OCTP輸出脈沖信號(hào)具體內(nèi)通其中，輸出電平信號(hào)控制寄存器OCTL的位域定義如下所示位域復(fù)位值功能0(LSB)0X+控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）10X-控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）20Y+控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）30Y-控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）40Z+控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）50Z-控制電平（1=輸出高電平；0=輸出低電平）7-60保留其中，輸出脈沖信號(hào)控制寄存器OCTP的位域定義如下所示位域復(fù)位值功能0(LSB)0主份通遙控指令（1=發(fā)出一次脈沖信號(hào)，然后自

16、動(dòng)清零）10備份通遙控指令（1=發(fā)出一次脈沖信號(hào)，然后自動(dòng)清零）20主份關(guān)遙控指令（1=發(fā)出一次脈沖信號(hào)，然后自動(dòng)清零）30備份關(guān)遙控指令（1=發(fā)出一次脈沖信號(hào)，然后自動(dòng)清零）7-40保留7.2.4 DC/DC模塊此模塊用于給需要進(jìn)行電氣隔離的芯片進(jìn)行供電，包括運(yùn)放芯片，集電極開(kāi)路芯片，隔離芯片。使用DC/DC模塊的目的是為了使待測(cè)設(shè)備電源地與主機(jī)電源地相互隔離。5V轉(zhuǎn)5V的DC/DC模塊的型號(hào)是IB0505LS，它通過(guò)5V供電，輸出一路隔離5V。5V轉(zhuǎn)±15V的DC/DC模塊的型號(hào)是IA0515S，它通過(guò)5V供電，輸出一路隔離15V以及一路隔離15V。±15V電壓給運(yùn)放芯

17、片供電，5V給隔離芯片與集電極開(kāi)路芯片供電。7.3 遙測(cè)信號(hào)測(cè)量部分實(shí)現(xiàn)方案遙測(cè)信號(hào)包括兩個(gè)部分，分別是6路遙測(cè)電平信號(hào)與3路磁棒電流信號(hào)，改造任務(wù)書未對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行更改。因此可以沿用之前的硬件電路。7.4 故障檢測(cè)部分為了保證測(cè)試設(shè)備可靠工作，避免測(cè)試設(shè)備的故障對(duì)待測(cè)設(shè)備造成影響，需要檢測(cè)測(cè)試設(shè)備的四路輸出電源是否過(guò)壓，過(guò)流；檢測(cè)六路控制信號(hào)電平信號(hào)是否超差；檢測(cè)兩路脈沖信號(hào)脈寬是否超差，如果出現(xiàn)異常要及時(shí)做出反應(yīng)。根據(jù)改造任務(wù)書的要求，六路控制信號(hào)電平發(fā)生了改變，兩路脈沖信號(hào)的高電平信號(hào)發(fā)生了改變，因此該部分硬件電路也需要進(jìn)行相應(yīng)的修改。7.4.1 電源過(guò)壓過(guò)流檢測(cè)與保護(hù)沿用之前的硬件電

18、路，不需要進(jìn)行修改。7.4.2 控制電平檢測(cè)與保護(hù)測(cè)試設(shè)備需要向待測(cè)設(shè)備提供六路控制電平信號(hào)，測(cè)試設(shè)備對(duì)輸出的控制電平信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與保護(hù)，其電路原理框圖如圖10所示：圖10 控制電平信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)設(shè)計(jì)框圖如圖10所示，電路分別采集六路控制電平信號(hào)的電壓值并傳入FPGA中，F(xiàn)PGA根據(jù)采集的電壓值與過(guò)壓值進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)控制電平信號(hào)超差，則立即控制繼電器斷開(kāi)，切斷給生成控制電平信號(hào)的邏輯電路的供電電源，同時(shí)通過(guò)UART接口告知軟件層。繼電器的默認(rèn)狀態(tài)為斷開(kāi)。軟件層接收到硬件FPGA傳遞過(guò)來(lái)的超差消息后，軟件界面會(huì)彈出提示框以及發(fā)出聲音警告用戶。控制電平信號(hào)硬件保護(hù)FPGA內(nèi)部邏輯框圖如圖1

19、1所示：圖11 控制電平硬件保護(hù)FPGA內(nèi)部邏輯框圖如上圖所示，F(xiàn)PGA內(nèi)部需要設(shè)計(jì)AD接口模塊配合板卡上的AD芯片完成對(duì)控制電平的采集，為了降低隨機(jī)噪聲對(duì)采集信號(hào)的影響，在FPGA內(nèi)部對(duì)AD采集信號(hào)進(jìn)行求平均運(yùn)算。信號(hào)求平均后的結(jié)果存儲(chǔ)于FPGA中的寄存器中，然后電路分別將采集的控制電平與過(guò)壓值比較，此外，對(duì)每一組輸出，例如X與X，也需要進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)有一路電壓值超差或者出現(xiàn)一組信號(hào)同時(shí)輸出高的情況便認(rèn)為出現(xiàn)異常，從而引發(fā)保護(hù)，切斷控制電平輸出部分的供電回路。由于供電電源共有六路三組，因此FPGA中共有三組保護(hù)邏輯電路。FPGA完成控制電平保護(hù)的同時(shí)，會(huì)將采集的控制電平的電壓值以及過(guò)壓判

20、斷結(jié)果按照特定的格式傳入主機(jī)?？刂齐娖奖Ｗo(hù)指令共十七個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為幀頭，具體為0x55，0xAA，第三個(gè)字節(jié)為命令字0x04，第四字節(jié)到第十五字節(jié)為FPGA采集的六路控制電平的電壓值，每個(gè)測(cè)量值為兩個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，字節(jié)內(nèi)部高比特在前，第十六和第十七字節(jié)為過(guò)壓判斷結(jié)果?？刂齐娖奖Ｗo(hù)指令的具體定義如下字節(jié)順序內(nèi)容功能00x55幀頭關(guān)鍵字10xAA幀頭關(guān)鍵字20x04指令類型（0x04=控制電平保護(hù)）3，4AD17X控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前5，6AD18X控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前7，8AD19Y控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前9，1

21、0AD20Y控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前11，12AD21Z控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前13，14AD22Z控制電平電壓測(cè)量值，高字節(jié)在前，高比特在前15，16LEVL_STS過(guò)壓判斷結(jié)果其中過(guò)壓判斷結(jié)果寄存器LEVL_STS的位域定義如下：位域復(fù)位值功能0(LSB)0X控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）10X控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）20Y控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）30Y控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）40Z控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）50Z控制電平電壓過(guò)載結(jié)果（1=過(guò)載；0=正常）60X，X同為高判

22、斷（1=同為高；0=正常）70Y，Y同為高判斷（1=同為高；0=正常）80Z，Z同為高判斷（1=同為高；0=正常）9160保留FPGA通過(guò)串口發(fā)送模塊UART_TX，向計(jì)算機(jī)發(fā)送控制電平保護(hù)指令。7.4.3 脈沖信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)測(cè)試設(shè)備需要向待測(cè)設(shè)備提供兩路脈沖信號(hào)，測(cè)試設(shè)備對(duì)輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與保護(hù)，其電路原理框圖如圖12所示：圖12 脈沖信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)設(shè)計(jì)框圖如圖12所示，電路將脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離后，輸入到FPGA中，F(xiàn)PGA對(duì)脈沖信號(hào)的高電平進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)高電平持續(xù)時(shí)間超過(guò)128ms，則控制繼電器斷開(kāi)，脈沖信號(hào)便無(wú)法再輸出高電平，從而避免對(duì)待測(cè)設(shè)備造成損害。發(fā)生脈沖超差后，硬件板

23、卡通過(guò)UART接口告知軟件層。繼電器的默認(rèn)狀態(tài)為斷開(kāi)。軟件層接收到硬件FPGA傳遞過(guò)來(lái)的超差消息后，軟件界面會(huì)彈出提示框以及發(fā)出聲音警告用戶。其中兩路脈沖信號(hào)硬件保護(hù)FPGA內(nèi)邏輯框圖如圖13所示：圖13 FPGA控制遙測(cè)信號(hào)測(cè)量邏輯框圖如上圖所示，F(xiàn)PGA對(duì)主份遙控指令和備份遙控指令的高電平進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)的結(jié)果存儲(chǔ)于FPGA中的寄存器MPLS和APLS中，電路一方面分別對(duì)兩路遙控指令的脈寬進(jìn)行比較與判斷是否超差，另一方面判斷兩路指令信號(hào)是否同時(shí)輸出。一旦發(fā)現(xiàn)遙控指令信號(hào)超差或者兩者同時(shí)輸出高電平脈沖，則認(rèn)為發(fā)生異常并引發(fā)保護(hù)。FPGA完成脈沖信號(hào)保護(hù)的同時(shí)，會(huì)將測(cè)量的脈寬值以及超差判斷結(jié)果按

24、照特定的格式傳入主機(jī)。脈沖信號(hào)保護(hù)指令共八個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)為幀頭，具體為0x55，0xAA，第三個(gè)字節(jié)為命令字0x05，第四字節(jié)到第七字節(jié)為FPGA采集的主份遙控指令與備份遙控指令的脈沖寬度值，每個(gè)測(cè)量值為兩個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，字節(jié)內(nèi)部高比特在前，第八字節(jié)為超差判斷結(jié)果。脈沖保護(hù)指令的具體定義如下字節(jié)順序內(nèi)容功能00x55幀頭關(guān)鍵字10xAA幀頭關(guān)鍵字20x05指令類型（0x05=脈沖信號(hào)保護(hù)）3，4MPLS主份遙控指令脈寬，高字節(jié)在前，高比特在前5，6APLS主份遙控指令脈寬，高字節(jié)在前，高比特在前7PLS_STS超差判斷結(jié)果其中超差判斷結(jié)果寄存器PLS_STS的位域定義如下：

25、位域復(fù)位值功能0(LSB)0主份遙控指令脈寬超差結(jié)果（1=超差；0=正常）10備份遙控指令脈寬超差結(jié)果（1=超差；0=正常）20主份，備份同為高判斷（1=同為高；0=正常）370保留FPGA通過(guò)串口發(fā)送模塊UART_TX，向計(jì)算機(jī)發(fā)送脈沖保護(hù)指令。7.5 模擬負(fù)載模擬負(fù)載有三路，三路相同，阻值為70300連續(xù)可調(diào)，步進(jìn)1。模擬負(fù)載通過(guò)的最大電流為500mA。不需要進(jìn)行更改。7.6 測(cè)試設(shè)備機(jī)箱機(jī)箱為4U鋁合金機(jī)箱。配合底板，內(nèi)部模塊均用螺絲固緊。7.7 機(jī)箱前面板機(jī)箱前面板提供開(kāi)關(guān)和測(cè)試點(diǎn)，具體有：1路220V開(kāi)關(guān)，帶保護(hù)罩以及指示燈；3路二次電源開(kāi)關(guān)，分別控制30V和40V電源以及±12V電源，帶保護(hù)罩以及指示燈；1路二次電源總開(kāi)關(guān)。4路二次電源測(cè)試點(diǎn)；6路控制電平信號(hào)測(cè)試點(diǎn)；4路脈沖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)6路遙測(cè)電壓量測(cè)試點(diǎn)；磁棒采樣電阻兩端引出點(diǎn)，共6個(gè)點(diǎn)。7.8 終端軟件設(shè)計(jì)終端軟件負(fù)責(zé)對(duì)二次電源進(jìn)行控制，包括設(shè)置二次電源的輸出電壓值以及電源的通斷；負(fù)責(zé)顯示采集的模擬量，包括三路磁棒工作電流，三路磁棒電流遙測(cè)和三路電流檢測(cè)，二次電源的監(jiān)測(cè)電壓和監(jiān)測(cè)電流值；負(fù)責(zé)設(shè)置六路控制電平信號(hào)以及顯示實(shí)時(shí)監(jiān)控的該六路控制電平信號(hào)的電壓值；負(fù)載設(shè)置兩路脈沖信號(hào)以及顯示其是否正常。此外，前端軟件還具有保存數(shù)據(jù)的功能，能將采集的模擬量以及電源的電壓和功耗保