CN112327198A - 机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备 - Google Patents

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刘阳飏
黄建民
李曦雅
吴慧
李春芳
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Abstract

本发明公开了一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，包含测试模块、控制模块、信号模块、通讯模块，在测试过程中，用户在控制模块的控件界面上配置各部件的测试项目和各测试项目所需的电源参数并确认测试开始；随后，控制模块输出各测试项目的电源参数和开关量经由信号模块采集并通过通讯模块进行串口分发至测试模块，测试模块根据电源参数和开关量产生对应的激励信号激励各被测部件后采集各被测部件的电性能参数；控制模块通过信号模块从通讯模块串口采集电性能参数后生成各部件的电性能测试报告呈现至用户。

Description

机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备
技术领域
本发明涉及测量电变量领域技术，尤其涉及一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备。
背景技术
现代商用客机大多安装了机载娱乐系统，该系统具有设备数量较多、设备种类丰富的特点。例如，仅与座椅相关的设备就包括乘客控制单元、USB充电接口、椅背显示器、座椅供电单元等。这些设备就位于座位附近，是整个客舱内同乘客交互最为密切的部分，它们能否正常运作，将极大影响到乘客乘机体验。因此，维护人员、主机单位需要为机载娱乐系统配备专门的电性能检测设备，以保证其能够正常工作；同时，由于机载娱乐系统内包含大量与座椅相关联的设备，而这些设备需要直接安装在座椅组，专门测试设备可使得座椅厂商在座椅组装前进行高效的电性能测试，以减少因座椅相关设备故障带来的拆卸、维修困难。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，可通过测试设备内置的模块检测机载娱乐系统部件的电性能。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，包含测试模块、控制模块、信号模块、通讯模块，在测试过程中，用户在控制模块的控件界面上配置各部件的测试项目和各测试项目所需的电源参数并确认测试开始；随后，控制模块输出各测试项目的电源参数和开关量经由信号模块采集并通过通讯模块进行串口分发至测试模块，测试模块根据电源参数和开关量产生对应的激励信号激励各被测部件后采集各被测部件的电性能参数；控制模块通过信号模块从通讯模块串口采集电性能参数后生成各部件的电性能测试报告呈现至用户。
优选地，控制模块包含测试台采集处理系统测试控制管理控件、测试参数采集处理控件、开关信号采集分析控件、功率管理控件、以太网通信和菊花链网络测试控件、BIT测试控件、日志控件；
测试台采集处理系统测试控制管理控件提供测试设备的采集控制，包含采集通道名称以及采集数据；
测试参数采集处理控件由用户根据实际情况定义各电性能参数计算算法，进行数值显示和曲线显示；
开关信号采集控件用于开关信号的采集和处理；
以太网通信和菊花链网络测试控件用于根据工艺要求输出指令给被测部件，采集被测部件反馈的参数提供给用户分析；
BIT测试控件用于按照被测部件的要求，配合硬件给被测部件输入激励信号，同时采集被测单元的信号；
日志控件用于根据不同测试方案或测试类型，将采集数据写入对应的TDMS文件，实时记录测试台运行情况，并提供追溯查询。
优选地，信号模块包括模拟量输入板卡、数字量输出板卡；模拟量输入板卡用于采集经信号调理电路处理后的直流电压信号，并将模拟信号转换为数字信号供控制模块处理显示；数字量输出板卡主要用于输出开关量控制继电器矩阵模块来选择需要接通的测试模块的各路通道。
优选地，测试模块包含电子负载、程控交流电源、程控直流电源、电性能参数检测仪、外部适配器调理箱、继电器矩阵，用于实现绝缘电阻测试、接触电阻测试、耐压检测测试、电源输入测试、功率检测测试、过载检测、系统工作模式测试。
优选地，机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备还包含电源模块，提供15kVA三相四线制的中频可调电源作为产品试验时的激励电源。
附图说明
图1为一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1所示，本实施例所示的一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备包含了电源模块1、测试模块5、控制模块2、信号模块4、通讯模块3。测试过程中，用户可在控制模块的控件界面上配置各部件的测试项目和各测试项目所需的电源参数(如时长，电压，电流等)并确认测试开始；随后，控制模块输出各测试项目的电源参数和开关量经由信号模块采集并通过通讯模块进行串口分发至测试模块，测试模块根据电源参数和开关量产生对应的激励信号激励各被测部件后采集各被测部件的电性能参数。控制模块通过信号模块从通讯模块串口采集电性能参数后生成各部件的电性能测试报告呈现至用户，并以日志形式在后台留存测试记录，也可对前述测试报告进行打印。
作为举例说明，本实施例按照民用喷气式客机对于机载娱乐系统各部件测试大纲要求，在测试模块中配备了电子负载、程控交流电源、程控直流电源、电性能参数检测仪、外部适配器调理箱、继电器矩阵等子模块，并可经由这些子模块实现绝缘电阻、接触电阻、耐压检测、电源输入、功率检测、过载检测、系统工作模式等测试项目。
在上述子模块中，电子负载模块包含直流电子负载单元和交流电子负载单元；程控交流电源、程控直流电源分别包含对应输出模式的电源；外部适配器调理箱包含针对各测试部件的适配转换接口和调理面板。其中，电子负载模块、程控交流电源、程控直流电源与测试功能的对应关系见下表1：
表1
Figure BDA0002750909390000041
作为举例说明，本实施例按照民用客机对于机载娱乐系统各部件测试大纲要求，对电源控制单元(MCU)、座椅电源盒(SPB)、供电输出单元(PSOU)、USB充电接口(USB-P)、直流供电单元(DCPS)和电源指示灯(IUL)六个机载娱乐系统部件的电性能测试，通过对测试大纲的梳理总结出各部件需要测试的参数名以及项数如表2所示。
表2
序号 参数名 MCU SPB PSOU USB-P DCPS IUL 最多项
1 接地电阻 2 1 2
2 绝缘电阻 6 3 2 6
3 耐压 6 3 6
4 交流电压 15 7 1 15
5 交流电流 3 1 3
6 频率 15 4 15
7 直流电压 7 16 3 3 5 16
8 直流电流 1 1
9 直流电流持续时间 15 15
10 直流电压峰峰值 1 1
通过对上表的分析，共需要测量的参数共有10项，其中接地电阻最多测试路数为2路、绝缘电阻最多测试路数为6路、耐压最多测试路数为6路、交流电压最多测试路数为15路、交流电流最多测试路数为3路、频率最多测试路数为15路、直流电压测量最多测试路数为16路、直流电流最多测试路数为1路。以下所述的测试模块功能将用来满足上表的需求。
测试模块在不同测试场景中由多个子模块实现，各子模块的功能如下：
1.程控交流电源的功能及实现方式为：
程控交流电源按照控制模块输出的电源参数向被测部件提供对应交流电压、交流电流和频率。程控交流电源子模块参与4个部件的电性能测试，4个部件对交流电源的需求如表3所示：
表3
Figure BDA0002750909390000051
按照上表的要求，电源控制单元(MCU)为消耗功率最大的器件，在设计时采用极限输出功率计算，即电源的输出功率8.5*3*115*2＝5865VA。根据这一要求提供15KVA的三相电源，该三相电源能够满足测试系统的需求故选择15kVA三相四线制的中频可调电源，作为产品试验时的激励电源。
2.程控直流电源的功能及实现方式为：
程控直流电源按照控制模块输出的电源参数向被测部件提供对应的直流电压、直流电流、直流电流持续时间、直流电压峰峰值。程控直流电源选用ITECH的IT6942A程控直流电源，电压范围在0-36V工作电流较小，输入220VAC，输出为可调电压0-60V，最大电流15A,功率360W，带有RS232控制接口。
3.电子负载子模块的功能及实现方式为：
电子负载按照控制模块输出的电源参数向被测部件提供对应的接地电阻、绝缘电阻和耐压。
4.电性能参数检测仪的功能及实现方式为：
电性能参数检测仪使用艾诺仪器的型号为AN87500的多通道功率分析仪(以下简称分析仪)，该分析仪专为多通道交流、直流功率测量所设计的功率分析仪，适合大部分电器、电源、电机、逆变器等产品功率测量。产品以高速DSP处理器为核心，采用16位高速高精度AD直接采样方式进行数据采集，可实现多通道同时测量，主要测量：电压、电流、功率、峰值电压、峰值电流、功率因数、波峰因数、频率、电能量、电流积分、效率、谐波含量及三相等电性能参数，并具有串行通讯(RS232/RS485、GPIB)、遥控控制、报警参数预置等功能。产品支持1P2W/1P3W/3P3W/3V3A/3P4W等多种接线方式，可满足全部娱乐系统部件的电源测试需求。
5.外部适配器调理箱的功能及实现方式为：
配备针对各被测部件的适配转换接口和调理电路，将被测部件接入其他子模块的电输出接口以使用激励电源开始测试。
信号模块主要包括模拟量输入板卡、数字量输出板卡。其中模拟量输入板卡主要用于采集经信号调理电路处理后的直流电压信号，并将模拟信号转换为数字信号供控制模块处理显示。数字量输出板卡主要用于输出开关量控制继电器矩阵模块来选择需要接通的测试模块的各路通道。
通讯模块为测试模块中的子模块提供串口通讯，其配备CPCI总线，具备32bit数据传输能力，具有多路发送接收功能，可进行RS232/422/485异步串行通讯，其中RS232/422/485通讯数有5-8位数据长度、停止位长度(1位,1.5位,2位)、校验模式(无奇数/无偶数/Space/Mark)三项参数可选。在理想化的实现方案中，采用具备透明接收和协议接收两种模式的板卡，以降低接收信号的丢帧率。
控制模块包含测试台采集处理系统测试控制管理控件、测试参数采集处理控件、开关信号采集分析控件、功率管理控件、以太网通信和菊花链网络测试控件、BIT测试控件、日志控件，各控件实现如下：
1.测试台采集处理系统测试控制管理控件：
采用航利软件标准系统配置模块提供测试设备的采集控制，包含采集通道名称以及采集数据。采用TDMS格式保存采集数据，支持数据回放。采用航利软件标准报表软件模块自动生成测试报表，支持用户自定义报表。
2.测试参数采集处理控件：
测试参数采集处理控件使用Labview自带标准控件设计，可由用户根据实际情况定义各电性能参数计算算法进行数值显示和曲线显示。
3.开关信号采集控件：
开关信号的采集和处理，采用Labview标准布尔控件进行显示和指示，可根据实际情况和要求对相关开关量进行相应处理，支持实时曲线即数字波形图显示。
4.功率管理控件：
a)Labview开发平台支持串口(RS485/RS232/USB)通讯，只需要配置对应串口参数(如串口号、波特率等)，根据实际通讯协议，写入相应命令，即可对相关仪器(电子负载)等进行控制和采集。
b)Labview集成了PCI仪器驱动，可以直接调用PCI相应驱动，就可根据驱动接口对相关负载进行控制和采集。
5.以太网通信和菊花链网络测试控件：
Labview带有网络驱动接口，可以根据工艺要求输出指令给被测部件，同时采集被测部件反馈的参数提供给用户分析。
6.BIT测试控件：
按照被测部件的要求，配合硬件给被测部件输入激励信号，同时采集被测单元的信号。
7.日志控件：
采用标准台式记录软件对测试数据进行管理，可根据不同测试方案或测试类型，将采集数据写入对应的TDMS文件。可实时记录测试台运行情况，并可追溯查询。
电源模块提供15KVA的三相电源，该电源能够满足测试系统的需求故选择15kVA三相四线制的中频可调电源，作为产品试验时的激励电源。电源瞬态特性符合GJB 572A-2006规定(电压变化≤10％，恢复时间≤20ms)，并具备短路保护，过载保护，过流保护，过欠压保护，功率器件过热保护等保护功能。为满足上述要求，电源技术特性应如表4所示：
表4
Figure BDA0002750909390000081
Figure BDA0002750909390000091
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，包含测试模块、控制模块、信号模块、通讯模块，其特征在于测试过程中，用户在控制模块的控件界面上配置各部件的测试项目和各测试项目所需的电源参数并确认测试开始；随后，控制模块输出各测试项目的电源参数和开关量经由信号模块采集并通过通讯模块进行串口分发至测试模块，测试模块根据电源参数和开关量产生对应的激励信号激励各被测部件后采集各被测部件的电性能参数；控制模块通过信号模块从通讯模块串口采集电性能参数后生成各部件的电性能测试报告呈现至用户。
2.根据权利要求1所述的一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，其特征在于控制模块包含测试台采集处理系统测试控制管理控件、测试参数采集处理控件、开关信号采集分析控件、功率管理控件、以太网通信和菊花链网络测试控件、BIT测试控件、日志控件；
测试台采集处理系统测试控制管理控件提供测试设备的采集控制，包含采集通道名称以及采集数据；
测试参数采集处理控件由用户根据实际情况定义各电性能参数计算算法，进行数值显示和曲线显示；
开关信号采集控件用于开关信号的采集和处理；
以太网通信和菊花链网络测试控件用于根据工艺要求输出指令给被测部件，采集被测部件反馈的参数提供给用户分析；
BIT测试控件用于按照被测部件的要求，配合硬件给被测部件输入激励信号，同时采集被测单元的信号；
日志控件用于根据不同测试方案或测试类型，将采集数据写入对应的TDMS文件，实时记录测试台运行情况，并提供追溯查询。
3.根据权利要求1所述的一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，其特征在于信号模块包括模拟量输入板卡、数字量输出板卡；模拟量输入板卡用于采集经信号调理电路处理后的直流电压信号，并将模拟信号转换为数字信号供控制模块处理显示；数字量输出板卡主要用于输出开关量控制继电器矩阵模块来选择需要接通的测试模块的各路通道。
4.根据权利要求1所述的一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，其特征在于测试模块包含电子负载、程控交流电源、程控直流电源、电性能参数检测仪、外部适配器调理箱、继电器矩阵，用于实现绝缘电阻测试、接触电阻测试、耐压检测测试、电源输入测试、功率检测测试、过载检测、系统工作模式测试。
5.根据权利要求1所述的一种机载娱乐系统部件级电源自动化测试设备，其特征在于还包含电源模块，提供15kVA三相四线制的中频可调电源作为产品试验时的激励电源。
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