CN112448713B - 一种基于lxi总线的多信号自动切换系统 - Google Patents

Abstract

一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：主要包括上位机(1)和可移动机柜(2)，其中，可移动机柜(2)内设有通用开关组合(4)，其特征在于，可移动机柜(2)内还设有交换机组合(3)、微波开关组合(5)、接触器组合(6)和信号转接组合(7)；通用开关组合(4)分别通过电缆与微波开关组合(5)、接触器组合(6)和信号转接组合(7)连接；交换机组合(3)形成一个局域网络，该局域网络连通上位机(1)、通用开关组合(4)以及微波开关组合(5)；本发明实现了对产品测试时多信号的自动切换，不仅减少了人为切换效率低、可能产生误操作、损害接插件寿命等问题，而且使测试设备利用率提升了至少40％以上。

Description

一种基于LXI总线的多信号自动切换系统

技术领域

本发明涉及一种基于LXI的多信号自动切换系统，特别是大量多种信号的自动切换。

背景技术

某复杂航天产品测试时，需使用同一测试设备对产品进行多次加电测试，且两次测试间隙必须断电十分钟以上。由于该产品每次测试时间不超过十分钟，为了提升测试效率，可充分利用同一产品两次测试的间隔时间对另一产品进行测试，提高测试设备在两发产品间的交替使用效率。若采用人为切换测试电缆的方式，不仅效率低、工作量大，且长期高频率插拔严重影响接插件的使用寿命，同时极易产生人为误操作，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，以克服现有技术存在的工作量大、效率低、测试工具使用寿命低，且极易产生错误操作的问题。

一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：主要包括上位机1和可移动机柜2，其中，可移动机柜2内设有通用开关组合4，其特征在于，可移动机柜2内还设有交换机组合3、微波开关组合5、接触器组合6和信号转接组合7；通用开关组合4分别通过电缆与微波开关组合5、接触器组合6和信号转接组合7连接；交换机组合3形成一个局域网络，该局域网络连通上位机1、通用开关组合4以及微波开关组合5；

其中通用开关组合4包含一个基于LXI总线的34980A机箱11，6块34937A开关模块8，1块34939A通用开关模块9以及1块34922A多路转换模块10；34980A机箱11驱动和控制34937A开关模块8完成至少114路低频信号的切换，驱动34939A通用开关模块9制继电器触点的线圈供电，驱动34922A多路转换模块10实现通道的状态确认；

微波开关组合5包含一个34980A机箱11以及4块34947A微波开关模块13；34980A机箱11驱动34947A微波开关模块13完成至少10路的高频信号切换；

接触器组合6包含一体化线性电源15、多个直流接触器14和多个接触器信号输出的接插件16，一体化线性电源15与多个直流接触器14连接；一体化线性电源15为直流接触器14线圈供电，直流接触器14的主触点用于大功率信号的连通，直流接触器14的辅助触点用于信号通路的状态确认；在每个接触器信号输出的接插件16上连接有转接电缆18，在转接电缆18上连接有测试电缆19；

信号转接组合7包含多个继电器开关17和信号转接组合信号输出的接插件20，继电器开关17和信号转接组合信号输出的接插件20连接，转接组合信号输出的接插件20连接有转接电缆18，转接电缆18连接有测试电缆19。

接触器组合6：通过自主设计的硬件电路，利用一体化线性电源15为直流接触器14线圈供电，将接触器14的主触点用于大功率信号的连通，辅助触点用于信号通路的状态确认。

信号转接组合7通过硬件互锁电路，保证大功率信号只在一侧导通；使用二次转接线通过接插件16将低频信号转接至外部设备。

本发明与现有系统相比的优点在于：

(1)本发明专利基于LXI总线开发设计，采用模块化设计理念，可以对产品的微波信号、低频信号及高频信号同时检测，工作稳定性好，可靠性高、可扩展性好的优点；

(2)本发明可以同时对被测试产品多路信号，进行自动切换检测，大大方便了检测过程，节省了时间，减少了错误；

(3)本发明超高的安全性能，保证大功率信号只在一侧导通，杜绝对两侧产品同时加电的可能性；同时具备通路监测功能，使得是否导通具有可视化的特点。

本发明实现了对某复杂航天产品测试时多信号的自动切换，不仅减少了人为切换效率低、可能产生误操作、损害接插件寿命等问题，而且使测试设备利用率提升了至少40％以上。

附图说明

图1、为本发明的结构组成框图；

图2、为本发明通用开关组合34937A模块控制原理图；

图3、为本发明通用开关组合34939A模块控制原理图；

图4、为本发明通用开关组合34922A模块控制原理图；

图5、为本发明微波开关组合原理图；

图6、为本发明接触器控制原理图；

图7、为本发明硬件互锁电路原理图；

图8、为本发明控制软件设计流程图。

具体实施方式

一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：主要包括上位机1和可移动机柜2，其中，可移动机柜2内设有通用开关组合4，其特征在于，可移动机柜2内还设有交换机组合3、微波开关组合5、接触器组合6和信号转接组合7；通用开关组合4分别通过电缆与微波开关组合5、接触器组合6和信号转接组合7连接；交换机组合3形成一个局域网络，该局域网络连通上位机1、通用开关组合4以及微波开关组合5；

其中通用开关组合4包含一个基于LXI总线的34980A机箱11，6块34937A开关模块8，1块34939A通用开关模块9以及1块34922A多路转换模块10；34980A机箱11驱动和控制34937A开关模块8完成至少114路低频信号的切换，驱动34939A通用开关模块9制继电器触点的线圈供电，驱动34922A多路转换模块10实现通道的状态确认；

微波开关组合5包含一个34980A机箱11以及4块34947A微波开关模块13；34980A机箱11驱动34947A微波开关模块13完成至少10路的高频信号切换；

接触器组合6包含一体化线性电源15、多个直流接触器14和多个接触器信号输出的接插件16，一体化线性电源15与多个直流接触器14连接；一体化线性电源15为直流接触器14线圈供电，直流接触器14的主触点用于大功率信号的连通，直流接触器14的辅助触点用于信号通路的状态确认；在每个接触器信号输出的接插件16上连接有转接电缆18，在转接电缆18上连接有测试电缆19；

信号转接组合7包含多个继电器开关17和信号转接组合信号输出的接插件20，继电器开关17和信号转接组合信号输出的接插件20连接，转接组合信号输出的接插件20连接有转接电缆18，转接电缆18连接有测试电缆19。

接触器组合6：通过自主设计的硬件电路，利用一体化线性电源15为直流接触器14线圈供电，将接触器14的主触点用于大功率信号的连通，辅助触点用于信号通路的状态确认。

信号转接组合7通过硬件互锁电路，保证大功率信号只在一侧导通；使用二次转接线通过接插件16将低频信号转接至外部设备。

实施例一：

一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：主要包括上位机、可移动机柜、交换机组合、通用开关组合、微波开关组合、接触器组合、信号转接组合、转接电缆和测试电缆。其中通用开关组合包含一个基于LXI总线的34980A机箱，6块34937A开关模块，1块34939A通用开关模块以及1块34922A多路转换模块；微波开关组合包含一个34980A机箱以及4块34947A微波开关模块；接触器组合包含一块一体化线性电源，16个直流接触器；信号转接组合包含16个继电器开关和用于信号输出的接插件。

上位机：是操作人员和切换系统的交互界面，与交换机组合连接，可实现通道切换控制、状态确认控制、设备自检控制、结果显示等功能。

通用开关组合：通过一台基于LXI总线技术的34980A机箱驱动和控制34937A开关模块完成至少114路低频信号的切换，驱动34939A通用开关模块控制继电器触点的线圈供电，驱动34922A多路转换模块实现通道的状态确认。

微波开关组合：通过一台基于LXI总线技术的34980A机箱驱动34947A微波开关模块完成至少10路的高频信号切换。

接触器组合：通过自主设计的硬件电路，利用一体化线性电源为直流接触器线圈供电，将接触器的主触点用于大功率信号的连通，辅助触点用于信号通路的状态确认。

信号转接组合：通过自主设计的硬件电路，形成硬件互锁的技术状态，保证大功率信号只在一侧导通；使用二次转接线通过接插件将低频信号转接至外部设备。

此外，所述的多信号自动切换系统上位机软件使用面向对象的编程语言VisualBasic6.0进行开发，利用图形化的函数搭建交互面板，实现切换控制指令发出、状态检查指令发出、自检指令发出、数据显示等功能。

系统通过自主设计的硬件电路使系统具备大功率信号的通断控制、通断状态检查功能，其实现方法为利用通用开关组合内的34939A模块控制一体化线性电源对于直流接触器的24V供电，利用34922A模块将直流接触器的辅助触点与内置在34980A内的数字多用表相连，数字多用表测量辅助触点间的阻止判断直流接触器的通断状态。

系统通过自主设计的硬件电路使系统保证大功率信号只能单侧导通，其实现方式是将两个继电器的常开和常闭触点交叉连接，以控制同一大功率信号的24V供电，使得同一信号在一侧导通时另一侧必然不导通。

所述的直流接触器采用EV200系列接触器。

为更进一步阐述本发明专利的具体实施方案，下面结合附图对本发明专利的技术方案进行详细完整地论述。

如图1所示，本发明包括上位机、可移动机柜、交换机组合、通用开关组合、微波开关组合、接触器组合、信号转接组合、转接电缆和测试电缆。其中通用开关组合包含一个基于LXI总线的34980A机箱，6块34937A开关模块，1块34939A通用开关模块以及1块34922A多路转换模块；微波开关组合包含一个34980A机箱以及4块34947A微波开关模块；接触器组合包含一块一体化线性电源，16个直流接触器；信号转接组合包含16个继电器开关和二次转接组合。

上位机：是操作人员和切换系统的交互界面，与交换机组合连接，可实现通道切换控制、状态确认控制、设备自检控制、结果显示等功能。

通用开关组合：通过一台基于LXI总线技术的34980A机箱驱动和控制34937A开关模块完成至少114路低频信号的切换，驱动34939A通用开关模块控制继电器触点的线圈供电，驱动34922A多路转换模块实现通道的状态确认。

微波开关组合：通过一台基于LXI总线技术的34980A机箱驱动34947A微波开关模块完成至少10路的高频信号切换。

接触器组合：通过自主设计的硬件电路，利用一体化线性电源为直流接触器线圈供电，将接触器的主触点用于大功率信号的连通，辅助触点用于信号通路的状态确认。

信号转接组合：通过自主设计的硬件电路，形成硬件互锁的技术状态，保证大功率信号只在一侧导通；通过二次转接组合将低频信号转接至外部设备。

此外，所述的多信号自动切换系统上位机软件使用面向对象的编程语言VisualBasic6.0进行开发，利用图形化的函数搭建交互面板，实现切换控制指令发出、状态检查指令发出、自检指令发出、数据显示等功能。

如图2所示，每一块34937A内配置28路C型开关即单刀双掷型开关、4通道A型开关即单刀单掷型开关，用于完成大量低频信号在不同被测产品间的切换。测试1号被测产品，C型开关置于初始位置，测试2号产品，通过控制指令将C型开关切换至后续位置，以实现信号通道的切换。

如图3所示，直流接触器的额定工作电压为24V，由一体化线性电源提供。每一块34939A包括64通道A型开关，其通过接触器组合中各接触器线圈的供电控制，进而实现接触器触点的通断控制。34939A中的A型开关闭合时，一体化线性电源提供的24V电源可为接触器供电，使得接触器触点闭合，大功率信号可以通过主触点转接至被测产品。

如图4所示，每一块34922A多路转换器模块包括70通道多路转换器，用于配合接触器辅助触点实现大功率信号连接状态确认功能。利用34980A内置三用表模块电阻测试功能对各接触器辅助触点回路进行测试，因直流接触器的辅助触点与主触点连接状态一致，若为通路，则表示接触器为连接状态，反之，则表示接触器为断开状态。

如图5所示，每一块34947A包括3组SPDT即“单刀双掷”安捷伦N1810系列同轴开关，用于完成微波信号在不同被测产品间的切换。

如图3、4、6所示，接触器组合实现大功率供电信号切换的二级控制，包括16个直流接触器及1块一体化线性电源用于接触器线圈供电。利用通用开关组合中34939A模块控制接触器线圈供电，进而实现接触器主触点及辅助触点的通断控制；利用通用开关组合中34922A模块及内置数字万用表实现接触器连接状态确认功能。

如图7所示，通过信号转接组合内的继电器与接触器组合中的直流接触器配合使用，达到硬件互锁的目的。直流接触器KM1与KM2分别是两发产品测试时同一信号的传输通路，将KM1供电线圈的24V+与继电器K1的常开触点连接，24V-与继电器K2的常闭触点连接，反之将KM2供电线圈的24V+与继电器K1的常闭触点连接，24V-与继电器K2的常开触点连接。当K1工作时K2不工作时，K1的常开点与K2的常闭点都处于闭合状态，故KM1线圈通电，大功率信号可通过；反之当K1不工作K2工作时，K1的常闭点和K2的常开点都处于闭合状态，KM2线圈通电，大功率信号可通过。当K1和K2都工作或都不工作时，KM1和KM2的线圈均无法通电，确保了在任何情况下KM1和KM2无法同时通电。

如图8所示为上位机内控制软件的设计流程图，系统上电后首先完成初始化，根据指令选择设备自检或通道切换控制，控制指令发出后，对通道的切换状态进行确认并将结果显示到上位机上。

本发明专利虽为某复杂航天产品测试时进行大量多种类信号的自动切换系统，但不仅仅局限于该产品的信号切换，还可应用与其他航空航天或工业产品。应当指出的是对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明专利构思的前提下，还可以做出若干变形和扩展改进，这些都属于本发明专利的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

所示切换系统的上位机1软件使用面向对象的编程语言Visual Basic6.0进行开发，利用图形化的函数搭建交互面板，实现切换控制指令发出、状态检查指令发出、自检指令发出、数据显示等功能。

该发明通过自主设计的硬件电路使系统具备大功率信号的通断控制、通断状态检查功能，其实现方法为利用通用开关组合4内的34939A模块9控制一体化线性电源15对于直流接触器14的24V供电，利用34922A模块10将直流接触器14的辅助触点与内置在34980A11内的数字多用表相连，数字多用表测量辅助触点间的阻止判断直流接触器的通断状态。

该发明通过自主设计的硬件电路使系统保证大功率信号只能单侧导通，其实现方式是将两个继电器的常开和常闭触点交叉连接，以控制同一大功率信号的24V供电，使得同一信号在一侧导通时另一侧必然不导通。

根据权利要求1或2所述的基于LXI的多信号自动切换系统，其特征在于：所述的直流接触器采用EV200系列接触器。

LXI总线是一种适用于自动测试系统的基于LAN的模块化标准平台，由Agilent公司和VXI科技公司联合推出。LXI模块本身带有自己的处理器、LAN连接、电源和触发输入，使得灵活性最大化并且为设计测试系统降低了费用。并把台式仪器的内置测量技术以及PC标准I/O连通能力与基于插卡框架系统的模块化和小尺寸集于一体，采用灵活的紧凑机箱，最好地接合了台式仪器的优点和模块化的测试能力。可扩展性强，基于LXI的测试系统可以从一个模块开始，随着需要的改变不断增加。由于该总线具有的集成方便、性能高、兼容性好以及对于高速数据吞吐量大等优点，广泛应用于工业、汽车、制药、电子、国防、航天等领域。

Claims (3)

1.一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：主要包括上位机（1）和可移动机柜（2），其中，可移动机柜（2）内设有通用开关组合（4），其特征在于，可移动机柜（2）内还设有交换机组合（3）、微波开关组合（5）、接触器组合（6）和信号转接组合（7）；通用开关组合（4）分别通过电缆与微波开关组合（5）、接触器组合（6）和信号转接组合（7）连接；交换机组合（3）形成一个局域网络，该局域网络连通上位机（1）、通用开关组合（4）以及微波开关组合（5）；

其中通用开关组合（4）包含一个基于LXI总线的34980A机箱（11），6块34937A开关模块（8），1块34939A通用开关模块（9）以及1块34922A多路转换模块（10）；34980A机箱（11）驱动和控制34937A开关模块（8）完成至少114路低频信号的切换，驱动34939A通用开关模块（9）控制继电器触点的线圈供电，驱动34922A多路转换模块（10）实现通道的状态确认；

微波开关组合（5）包含一个34980A机箱（11）以及4块34947A微波开关模块（13）；34980A机箱（11）驱动34947A微波开关模块（13）完成至少10路的高频信号切换；

接触器组合（6）包含一体化线性电源（15）、多个直流接触器（14）和多个接触器信号输出的第一接插件（16），一体化线性电源（15）与多个直流接触器（14）连接；一体化线性电源（15）为直流接触器（14）线圈供电，直流接触器（14）的主触点用于大功率信号的连通，直流接触器（14）的辅助触点用于信号通路的状态确认；在每个接触器信号输出的第一接插件（16）上连接有转接电缆（18），在转接电缆（18）上连接有测试电缆（19）；

信号转接组合（7）包含多个继电器开关（17）和信号转接组合信号输出的第二接插件（20），继电器开关（17）和信号转接组合信号输出的第二接插件（20）连接，信号转接组合信号输出的第二接插件（20）连接有转接电缆（18），转接电缆（18）连接有测试电缆（19）。

2.根据权利要求1所述的一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：接触器组合（6）：通过自主设计的硬件电路，利用一体化线性电源（15）为直流接触器（14）线圈供电，将直流接触器（14）的主触点用于大功率信号的连通，辅助触点用于信号通路的状态确认。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于LXI总线的多信号自动切换系统，其特征在于：信号转接组合（7）通过硬件互锁电路，保证大功率信号只在一侧导通；使用二次转接线通过第二接插件（20）将低频信号转接至外部设备。

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