嵌入式PC104舵电位计测试仪的设计

近年来，PC104技术迅速发展，其本身具备IDE接口可以外接硬盘和光驱，并具备并行接口和串行接口，并且可以扩展网络接口。在嵌入式应用方面，与工业控制计算机相比，PC104可使仪器做得更加便携，体积更小。本文介绍了PC104用于舵电位计测试仪方面的开发。舵电位计是一种专用仪器，其测试的精度要求很高，故测试很麻烦。舵电位计在使用之前或许由于某种原因存在一些问题，如果不对其进行测试，可能不能正常工作。因此，我们研制了1台舵电位计测试系统，以保证其正常工作。

1. 舵电位计工作原理

舵电位计是导弹控制系统的一种重要仪器，其作用是对导弹燃气舵的偏转进行反馈，将信息送给计算机处理，用于导弹的制导和稳定，它是导弹主动段飞行时制导系统和稳定系统中的一个重要的环节。其工作原理如图1所示。图1中12、13点与18、22点有电气上的连接关系，10、11点在机械上与滑动触头有连接关系，当燃气舵偏转带动舵电位计偏转，并使滑动触头到达电气限动点后，限动信号输入和限动信号输出触点接触，则舵电位计的输出2作为限动信号，同时输出 1和输出2两路合成一路信号，作为反馈信号，共同送到弹载计算机，限制燃气舵的偏转。

2. 舵电位计测试仪的功能概述

通过测试仪与舵电位计对接，利用继电器阵列控制精密电压原、精密恒流源对舵电位计进行测试，来判断舵电位计是否为合格产品。测试结果通过显示器直观显示出来，并可以储存、打印测试结果。该测试仪可实现的功能包括：舵电位计自检、接触可靠性检测、电阻性能检测、工作角检测、电压性能检测。

图1 舵电位计电路原理图

3. 测试仪硬件设计

3.1 测试仪硬件构成

舵电位计测试仪硬件由PC104及其外围电路、测量电路、控制电路组成。硬件电路结构图如图2所示。

图2 舵电位计测试仪硬件电路结构图

由于舵电位计的输出受电源精度尤其是纹波电压的影响较大,故测试时加的电源应比较稳定，因此采用稳压源。A/ D 转换器的位数是9位，可以使测量误差 0.3%，满足设计要求。测量电路由模拟开关、前置电路和A/D转换器组成，实现舵电位计电阻、电压的多点测量，并将测量的物理量转化为数字量，送入计算机;控制电路由I/O电路、继电器开关阵列组成，提供舵电位计测试所需电压、电流;控制通道根据程序自动切换和加载;电源电路由稳压源、恒流源组成，满足继电器开关阵列驱动，提供舵电位计测量用的高精度源;步进电机控制反馈电路，完成回转工作台旋转驱动和定位控制;工业控制计算机部分，选用嵌人式 PC104工业控制计算机是从可靠性角度考虑，以工控机为核心，实现产品测试过程的自动化。触摸屏完成状态、参数的设置，同时在触摸屏上显示测试结果，判断测量数据正确性。通讯接口包括外接键盘和鼠标，USB用于存储数据导出和与打印机相连输出测试报告。

3.2 测量方法

测量方法如下：

⑴ 电位计测试仪自检

如果需要对测试仪进行自检，需将测试短路头连接到测试仪的X38接口上。自检时采用短路接插件的方法，电位计测试仪自动测量各通道的连线、继电器开关和电路的电阻值，并将这一数据记忆和保存，在测试仪进行舵电位计测量时自动减去，确保测量电阻准确性。

⑵ 电位计接触可靠性检测

当控制电路将左、右舵电位器的3和16脚连接在一起，并自动在两个滑动触点5和18脚上加载DC+5V电压时，测量电路以1K采样频率读取测试过程数据，也可以外接示波器观察波形，完成电位计接触可靠性检测。

⑶ 电位计电阻性能检测

控制电路自动将电流源分别与电位计的3和7脚连接，COM端与1脚连接，测量电路COM端与1脚连接，自动读取3和1脚（或7和1脚）的电压数据，测量数据输入计算机，计算得到电位计的全电阻和半电阻值。同样方法可以完成另一个电位计的全电阻和半电阻值的检测。

⑷ 电位计工作角检测

控制电路可以根据舵电位计的电气闭合触点10和12脚状态，自动输出指示和控制。

⑸ 电位计电压性能检测

控制电路自动将电压源（DC+15）与电位计的1连接，电压源（DC-15）与电位计的3连接，COM端与7脚连接，测量电路COM端与7脚连接;人工输入测量角度范围，测试仪自动读取5脚的电压数据，数据输入到计算机，计算得到电位计的零点重合性及不灵敏区。同样方法可以完成另一个电位计的检测。

⑹ 自动测量

电位计测试过程受控PC104嵌人式工业计算机，人工设置好所有需要测试项目，测试仪根据顺序自动检测完成，当需要人工输入参数或数据，测试仪会显示提示，指导使用者工作。

4. 测试仪软件设计

舵电位计测试仪是一台自动测量设备，软件在Visual C ++ 6. 0 和Windowsxp平台上编写,人机界面非常友好,