CN108828431A - 一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统 - Google Patents

一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统 Download PDF

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金肖依
李建和
鲁争艳
涂志刚
李贵娇
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Abstract

本发明公开了一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，包括电源转换和电流检测单元、精密电压源、信号源、频率采集卡/计数器和电路连接板单元；电源转换和电流检测单元提供+15V、‑15V和+5V电源电压，并由计算机读取电流表头的数据以检测工作电流；计算机控制精密电压源的输出，通过电路连接板单元提供给被测电路；被测的三路V/F转换电路分别将精密电压源输出的电压信号转换为对应的6通道脉冲信号，计算机通过频率采集卡/计数器采集脉冲信号。本发明通过LabVIEW程序控制电压信号，对三路V/F转换电路输出的相应脉冲信号进行采集和处理，实现V/F转换电路的功能和参数测试。

Description

一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统
技术领域
本发明涉及一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，属于电路技术领域。
背景技术
传统的电压-频率转换电路测试系统多为采集单路双通道信号，且所测参数不够全面，测试精度受影响。本发明对比现有技术，具有单电源供电、一键式全自动测试、三路6通道同时测试、所测功能和参数更全面等优势。
发明内容
本发明的目的：本发明设计了一种V/F转换电路测试系统，通过LabVIEW程序控制电压信号Vin，对三路V/F转换电路输出的相应脉冲信号进行采集和处理，实现V/F转换电路的功能和参数测试。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，包括电源转换和电流检测单元、精密电压源、信号源、频率采集卡/计数器、计算机和电路连接板单元；电路连接板单元包括被测的三路V/F转换电路；
电源转换和电流检测单元提供+15V、-15V和+5V电源电压，并由计算机读取电流表头的数据以检测工作电流；
计算机控制精密电压源的输出，通过电路连接板单元提供给被测电路；
被测的三路V/F转换电路分别将精密电压源输出的电压信号转换为对应的6通道脉冲信号，计算机通过频率采集卡/计数器采集脉冲信号。
电源转换和电流检测单元通过AC-DC多路转换电源将220V交流电压转换为互相隔离的+15V、-15V、+5V和光隔5V电源，其中+15V、-15V和+5V为被测的三路V/F转换电路提供电源电压，另一路光隔+5V用于电路连接板单元的外围电路供电。
电源转换和电流检测单元通过AC-DC 5V电源将220V交流电压转换为+5V单独用于电流表头的供电。
电流表头的数据通过RS485串口输出，经USB－RS485转换器转换后由USB数据线传输至计算机，计算机通过LabVIEW程序读取和处理电流表头的数据以检测和判断工作电流。
计算机基于LabVIEW程序通过USB数据线分别控制三台精密电压源的输出电压信号Vin1、Vin2和Vin3，对应提供给被测的三路V/F转换电路。
一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统的测试方法，其特征是，包括以下步骤：
首先依次测量被测的三路V/F转换电路的+5V、+15V和-15V三个工作电流并判断，若三个工作电流均在要求范围内则合格，进行下一步零偏测试，若有一个或一个以上工作电流不合格，则不再进行其他参数测试；若零偏测试合格，进行下一步稳定度、标度因数和线性度频率参数测试，若零偏测试不合格，则不再进行其他参数测试；稳定度、标度因数和线性度频率参数测试完成后，进行数据有效性判断，将测试和判断结果显示在程序界面上并生成测试数据表，测试结束。
本发明创造的优点以及达到的效果：
(1)使用220V交流电源输入。
本发明只需提供220V交流电源输入，通过电源转换电路实现+15V、-15V和5V三电源输出，各输出电压稳定且相互隔离互不干扰，对被测电路独立供电，从而减小了电源共用对测试精确性的影响。
(2)全面的V/F转换电路参数测试。
本发明自动对V/F转换电路工作电流进行测试，更可以实现对电路的零偏、稳定度、标度因数和线性度等多种频率相关参数的全面测试。
(3)三路V/F转换电路同时测试。
本发明可同时测试三路V/F转换电路，大幅度缩短了测试时间，提高了测试效率。
(4)基于LabVIEW的一键式全自动测试。
基于LabVIEW开发测试程序，实现了V/F转换电路的一键式全自动测试和数据表格生成。
附图说明
图1硬件系统原理框图；
图2电源转换和电流检测单元；
图3电路连接板单元；
图4外部设备连接框图；
图5测试程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明实现的硬件测试系统框图如图1所示，系统主要由电源转换和电流检测单元、精密电压源、信号源、频率采集卡/计数器、计算机和电路连接板单元组成。首先电源转换和电流检测单元提供+15V、-15V和+5V电源电压，并由计算机读取电流表头的数据以检测工作电流；信号源为被测电路提供时钟信号(可替换电路连接板单元中外围电路提供的CLK时钟信号，为冗余设计)；计算机控制精密电压源的输出，通过电路连接板单元提供给被测电路；三路V/F转换电路分别将精密电压源输出的电压信号转换为6通道脉冲信号，计算机通过频率采集卡/计数器采集脉冲信号；被测电路将不同的精密电压信号转换为对应的脉冲信号，由计算机对所采集的脉冲信号数据进行处理，从而实现对V/F转换电路的测试。
各个功能电路的设计过程详细论述如下。
(1)电源转换和电流检测单元
电源转换和电流检测单元具体电路如图2所示，通过AC-DC多路转换电源将220V交流电压转换为互相隔离的+15V、-15V、+5V和光隔5V电源，其中+15V、-15V和+5V为被测电路提供电源电压，分别输出三路用于三路V/F转换电路的供电，另一路光隔+5V用于电路连接板单元的外围电路供电，如图3所示；此外，通过AC-DC 5V电源将220V交流电压转换为+5V单独用于电流表头的供电。因此被测电路、电路连接板单元外围电路和电流表头的供电互相独立、互不干扰，从电源电压方面较小了电源共用对测试精确性的影响。
在电源电压提供给被测的V/F转换电路之前接入电流表头用于工作电流的测量。电流表头的数据通过RS485串口输出，经USB－RS485转换器转换后由USB数据线传输至计算机，计算机通过LabVIEW程序读取和处理电流表头的数据以检测和判断工作电流。
(2)电路连接板单元
电路连接板单元主要由三路被测的V/F转换电路和外围电路组成，具体电路如图3所示。外围电路为被测电路提供CLK时钟信号(可替换信号源提供的时钟信号，为冗余设计)，各路电源由电源转换和电流检测单元提供，如图2所示。
由精密电压源提供Vin1、Vin2、Vin3电压信号给三路被测V/F转换电路，三路被测电路分别将电压信号转换为相应的6通道脉冲信号FO+1、FO-1、FO+2、FO-2、FO+3、FO-3，计算机通过频率采集卡/计数器采集该脉冲信号，如图4所示。
(3)外部设备连接
外部设备连接框图如图4所示。计算机基于LabVIEW程序通过USB数据线分别控制三台精密电压源的输出电压信号Vin1、Vin2和Vin3，分别提供给三路被测电路，避免了三路被测电路因共用1路Vin电压信号而产生的对测试精确性的影响。
如图3所示中三路被测电路分别将Vin1、Vin2和Vin3电压信号转换为6通道脉冲信号FO+1、FO-1、FO+2、FO-2、FO+3、FO-3后，由图4所示中计算机通过频率采集卡/计数器采集6通道脉冲信号；被测电路将不同的精密电压信号转换为对应的脉冲信号，由计算机对所采集的脉冲信号数据进行处理，从而实现对V/F转换电路的测试。
本发明的测试系统的测试流程：
基于LabVIEW开发测试程序，计算机通过对精密电压源、采集卡和电流表头的控制，实现对电路电参数的测试和数据采集；按照V/F转换电路的要求，对测试数据进行处理和判断，并自动生成数据表格。电路功能测试时，LabVIEW编程是至关重要的一环，三路6通道信号同时计数测试，且测试时间长达十几分钟，同时需完成过程数据的实时显示，因此数据量非常大，数据处理复杂。
V/F转换电路测试系统相应的测试程序如图5所示。以一路V/F转换电路的测试程序流程为例，测试程序开始运行后首先依次测量被测电路的+5V、+15V和-15V三个工作电流并判断，若三个工作电流均在要求范围内则合格，进行下一步零偏测试，若有一个或一个以上工作电流不合格，则不再进行其他参数测试；若零偏测试合格，进行下一步稳定度、标度因数和线性度等频率参数测试，若零偏测试不合格，则不再进行其他参数测试；稳定度、标度因数和线性度等频率参数测试完成后，进行数据有效性判断，将测试和判断结果显示在程序界面上并生成测试数据表，测试结束。
1)零偏测试：精密电压Vin(Vin表示三路Vin1、Vin2和Vin3中的一路，同下文)输入为0mV时，FO+和FO-平均每秒输出的脉冲数；
2)稳定度测试：精密电压Vin输入一定电压值时，在一定的测试时间内每10ms记录一次脉冲数，所记录的脉冲数最大值与最小值之差即为稳定度；
3)标度因数和线性度测试：
给被测V/F转换电路依次输入Vin电压值为V1(时间t1)，V2(时间t2)，…，Vn(时间tn)，分别记录对应输入电压的输出脉冲值，计算标度因数Ki，然后使用均方差法计算通道频率输出线性度ERNL。若输入电压为正电压，则记录FO+通道输出的脉冲数，即计算正向线性度；若输入电压为负电压，则记录FO-通道输出的脉冲数，即计算负向线性度。具体公式如下：
Ki＝(foi-fZ)/Vi；
其中，foi-输出的脉冲值；
fZ-零偏，当零偏值出现在负通道时，fZ零偏取负值；
Vi-输入的电压值；
Ki-标度因数；
-Ki的平均值。
共计测试时间t＝t1+t2+…+tn，
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，包括电源转换和电流检测单元、精密电压源、信号源、频率采集卡/计数器和电路连接板单元；电路连接板单元包括被测的三路V/F转换电路；
电源转换和电流检测单元提供+15V、-15V和+5V电源电压，并由计算机读取电流表头的数据以检测工作电流；
计算机控制精密电压源的输出，通过电路连接板单元提供给被测电路；
被测的三路V/F转换电路分别将精密电压源输出的电压信号转换为对应的6通道脉冲信号，计算机通过频率采集卡/计数器采集脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，电源转换和电流检测单元通过AC-DC多路转换电源将220V交流电压转换为互相隔离的+15V、-15V、+5V和光隔5V电源，其中+15V、-15V和+5V为被测的三路V/F转换电路提供电源电压，另一路光隔+5V用于电路连接板单元的外围电路供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，电源转换和电流检测单元通过AC-DC 5V电源将220V交流电压转换为+5V单独用于电流表头的供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，电流表头的数据通过RS485串口输出，经USB－RS485转换器转换后由USB数据线传输至计算机，计算机通过LabVIEW程序读取和处理电流表头的数据以检测和判断工作电流。
5.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统，其特征是，计算机基于LabVIEW程序通过USB数据线分别控制三台精密电压源的输出电压信号Vin1、Vin2和Vin3，对应提供给被测的三路V/F转换电路。
6.基于权利要求1所述的一种基于LabVIEW的三路V/F转换电路测试系统的测试方法，其特征是，包括以下步骤：
首先依次测量被测的三路V/F转换电路的+5V、+15V和-15V三个工作电流并判断，若三个工作电流均在要求范围内则合格，进行下一步零偏测试，若有一个或一个以上工作电流不合格，则不再进行其他参数测试；若零偏测试合格，进行下一步稳定度、标度因数和线性度频率参数测试，若零偏测试不合格，则不再进行其他参数测试；稳定度、标度因数和线性度频率参数测试完成后，进行数据有效性判断，将测试和判断结果显示在程序界面上并生成测试数据表，测试结束。
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