某型导弹控制系统电池自动测试仪设计

2018-12-18王振华萧耀友

中国设备工程 2018年23期

王振华，萧耀友

(中国人民解放军91515部队，海南三亚 572000)

某型导弹控制系统电池为银锌贮备电池组，其现有测试设备采用较为陈旧的某通用型银锌电池测试仪，主要测量弹上一次电池组的气体发生器桥丝电阻、加热器电阻及电池绝缘电阻等激活前的各种电气参数。其测试方法为全手动测试，测试过程复杂，易产生人工操作、读数、记录等误差。针对此情况设计了一种基于PC机的自动化、数字化、安全可靠的测试仪，可完成电池组气体发生器电阻、加热和保温电阻及绝缘电阻等参数的自动测量或手动测测试，满足测试过程快速、准确、安全、可靠的要求。

1 总体设计

系统由PC机、控制单元（测量系统）、显示屏及电源电路等组成，如图1所示。控制单元由桥丝电阻（小电阻）测量电路、绝缘电阻测量电路、数据巡检电路、程控放大电路、A/D转换电路及光继电器等组成；PC机完成数据接收处理及数据显示功能。测量量程分别为0~20Ω小电阻和1~100MΩ绝缘电阻。系统软件采用模块化、结构化的编程思想，构建人机交互、数据处理过程。

图1 系统方框图

2 硬件设计

2.1 桥丝电阻测量电路设计

气体发生器桥丝电阻要求精度高，阻值较小，安全性要求高。本设计采用DC12V作为整机的输入电源，保证被测对象的安全、可靠。测量范围为0~20Ω。桥丝电阻测量原理如图2所示。

图2 桥丝电阻测量原理框图

电源经过限流电阻R（提高安全性）、10mA恒流管提供电阻测量电流，经继电器转换电路将被测电阻接入测量回路，测量电流流过被测电阻Rx，再流经标准电阻Rs，Rx和Rs两端的电压Vx和Vs经模拟开关分时选通、程控放大、送入A/D转换器，转换后的数字量经计算机系统处理后得出被测电阻阻值，得出的测量值与系统预置的参数进行比较判断，得出合格与否的结论，并将测量值和判断结果送显示屏显示。其运算关系为：

其中，Rx：被测电阻；Vx：被测电阻两端电压；Rs：标准电阻；Vs：标准电阻两端电压。

2.2 绝缘电阻测量电路设计

绝缘电阻测量电路测量量程为1~100MΩ，原理如图3。

图3 绝缘电阻测量原理框图

R为限流电阻；Rv、Ri为分压电阻，Rv上电压Vv，Ri上电压 Vi；Rv/Ri=k，Rv和 Ri上总压 V=kVi；Rx为被测电阻，Rs为电流取样电阻，Rs上电压Vs。

2.3 数据巡检电路

继电器转换阵列原理框图如图4所示。

图4 继电器转换阵列原理框图

被测信号经过继电器阵A和继电器阵B中的相应继电器送入测量通道，可通过译码驱动控制继电器阵A和继电器阵B中的继电器，任意选择测量通道来完成对被测对象的测试，可选测量方式方便、灵活。针对被测对象接口固定，将继电器阵A和继电器阵B设计在一块印制板上实现通道切换，简化设计，提高可靠性。测量时，自动切换被测通道和被测点拟采用高可靠微型继电器进行切换。通过继电器阵列既切换测量电源输入回路至被测电阻，接通取样回路从被测电阻上取样电压。

3 软件设计

采用结构化程序设计方法和思路，各功能模块化、子程序化，增加程序的可读性与交互性。可以选择自动测试或手动测试，测试流程图（自动测试）如图5所示。

图5 测试工作流程图

主界面下通过下拉菜单选择相应电池组（型号配备相应电池组测试配置文件，根据型号不同对出厂产品装载不同电池组测试配置文件），在启动测试后自动按顺序测量每个通道的电阻值和绝缘电阻，对测试结果进行显示和自动判读。

3.1 检测设备自检

检测设备自检包括上电自检和测试自检。上电自检包括存储单元清零、程序初始化、输出电流值检查、接口检查等。上电自检通过后，即可进行测试自检；上电自检若出现异常则不允许进行测试操作，通过指示灯、上位机显示屏进行提示，并对故障进行定位。测试自检：将测试堵头连接到测试电缆测试端，运行自动测试程序，对单元和测试电缆进行检查。该过程与真实的测试过程一致。

3.2 对被测设备测试及数据处理

将被测设备连接到测试电缆测试端；接通供电开关，单元上电自检，然后自动运行测试程序，对被测设备的电阻进行测量；在每一项电阻测量时，将结果与标准参数（或判据）进行对比，给出判断结论，显示该项测量结果，并将测量结果实时保存。如果测量过程中出现故障，则停止测量并通过上位机显示屏提示。用测试主机对测试数据进行处理，以数据库形式贮存完整测试信息。测试过程中将数据上传到主机中。主机对测试数据进行处理，形成包含被测件编号、参数序号、参数名称、判据、测量值及结论等的完整的测试信息贮存在数据库中；在主机上实现对数据的浏览、查询和打印。