一種基于局域網(wǎng)的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于火控系統(tǒng)、天線(xiàn)跟蹤、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、機(jī)床控制、工業(yè)控制等技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于以太網(wǎng)的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊性能指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]軸角轉(zhuǎn)換模塊被廣泛應(yīng)用于火炮、雷達(dá)、天線(xiàn)、精密機(jī)械等具有轉(zhuǎn)動(dòng)行為和角度姿態(tài)的系統(tǒng)。因此軸角轉(zhuǎn)換自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)測(cè)量軸角轉(zhuǎn)換模塊的性能指標(biāo)具有很重要的意義。軸角轉(zhuǎn)換自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)不僅是軸角轉(zhuǎn)換模塊的需求，而且還是軸角轉(zhuǎn)換模塊環(huán)境試驗(yàn)的需求。
[0003]開(kāi)發(fā)“軸角轉(zhuǎn)換模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”可以滿(mǎn)足模塊產(chǎn)品的生產(chǎn)、測(cè)試、檢驗(yàn)、例試等的需要，也可開(kāi)發(fā)應(yīng)用市場(chǎng)。在軸角轉(zhuǎn)換器系列產(chǎn)品的測(cè)試領(lǐng)域、在角度控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等領(lǐng)域都可得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)尚未查到有關(guān)產(chǎn)品信息。國(guó)外主要有NAII(北大西洋儀器公司)的“軸角自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”以雙速5330A和單速5300角度仿真儀提供角度信號(hào)源，對(duì)軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊測(cè)試，以8810作為指示器對(duì)軸角信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)性能指標(biāo)高，但性能單一、體積龐大、價(jià)格昂貴。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能根據(jù)不同的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生相應(yīng)的參考電壓和信號(hào)電壓，以及將軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的數(shù)字量進(jìn)行分析比對(duì)的測(cè)試系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于局域網(wǎng)的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、FPGA芯片、AD轉(zhuǎn)換電路、DA轉(zhuǎn)換電路、功率放大電路、網(wǎng)口串口模塊和軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊；所述的FPGA芯片通過(guò)所述的網(wǎng)口串口模塊把FPGA芯片提供的串口信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)口信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接所述的上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與所述的FPGA芯片雙向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)所述的AD轉(zhuǎn)換電路與所述的FPGA芯片單向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述的FPGA芯片通過(guò)所述的DA轉(zhuǎn)換電路和功率放大電路與所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊單向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；當(dāng)所述的網(wǎng)口串口模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口接收到所述的上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，傳輸?shù)剿龅腇PGA芯片中進(jìn)行相應(yīng)的解析工作，生成所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊所需要的參考電壓和信號(hào)電壓，然后通過(guò)所述的DA轉(zhuǎn)換電路生成模擬量參考電壓、信號(hào)電壓，即軸角轉(zhuǎn)換模塊所需要的角度值，模擬量參考電壓和信號(hào)電壓通過(guò)所述的功率放大電路放大到所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊所需要的量，實(shí)現(xiàn)參考電壓和信號(hào)電壓與軸角-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的匹配；軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的數(shù)字量角度值送達(dá)到所述的FPGA芯片，通過(guò)所述的FPGA芯片送到所述的上位機(jī)，所述的上位機(jī)計(jì)算角度值，并將得到的角度值與所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的角度值進(jìn)行比較，即可得出所述的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的精度。
[0006]作為優(yōu)選，所述的FPGA芯片采用的是XC5VSX50T-1FFG665I的FPGA芯片。
[0007]作為優(yōu)選，所述的DA轉(zhuǎn)換電路中的DA芯片為AD5543芯片。
[0008]作為優(yōu)選，所述的AD轉(zhuǎn)換電路中的AD芯片為AD7685芯片。
[0009]作為優(yōu)選，所述的功率放大電路的核心部件為PA85功放管。
[0010]本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果是:本實(shí)用新型通過(guò)FPGA芯片、AD和DA芯片、PA85功放管能實(shí)現(xiàn)軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的精度和特征信號(hào)的精確測(cè)量。為提高軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的性能指標(biāo)提供了便捷的測(cè)試方法。而且采用以太網(wǎng)的通信形式，使用靈活方便。本實(shí)用新型接插件設(shè)計(jì)了防誤插，防止使用者的誤操作，具有較高的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1:是實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2:是實(shí)用新型實(shí)施例的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]請(qǐng)見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于局域網(wǎng)的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，包括上位機(jī)、FPGA芯片、AD轉(zhuǎn)換電路、DA轉(zhuǎn)換電路、功率放大電路、網(wǎng)口串口模塊和軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊；FPGA芯片通過(guò)網(wǎng)口串口模塊把FPGA芯片提供的串口信號(hào)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)口信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與FPGA芯片雙向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路與FPGA芯片單向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，F(xiàn)PGA芯片通過(guò)DA轉(zhuǎn)換電路和功率放大電路與軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊單向連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；當(dāng)網(wǎng)口串口模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，傳輸?shù)紽PGA芯片中進(jìn)行相應(yīng)的解析工作，生成軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊所需要的參考電壓和信號(hào)電壓，然后通過(guò)DA轉(zhuǎn)換電路生成模擬量參考電壓、信號(hào)電壓，即軸角轉(zhuǎn)換模塊所需要的角度值，模擬量參考電壓和信號(hào)電壓通過(guò)功率放大電路放大到軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊所需要的量，實(shí)現(xiàn)參考電壓和信號(hào)電壓與軸角-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的匹配；軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的數(shù)字量角度值通過(guò)BUFFER芯片(74ALVC16424OTCG)到達(dá)FPGA芯片，通過(guò)FPGA芯片送到上位機(jī)，上位機(jī)計(jì)算角度值，并將得到的角度值與軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的角度值進(jìn)行比較，即可得出軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊的精度。
[0015]本實(shí)用新型的測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)不同的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生相應(yīng)的參考電壓和信號(hào)電壓實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0016]本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用XC5VSX50T-1FFG665I的FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是Xilinx公司出品的Virtex-5系列FPGA，內(nèi)部擁有760Kb的DRAM和4750Kb的BRAM，同時(shí)擁有288單元的DSP48ESlice,具有良好的數(shù)據(jù)處理能力。本模塊利用FPGA豐富的1來(lái)控制下級(jí)電路中的各個(gè)模塊，利用其豐富的FIFO資源與norflash進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)算法處理。本實(shí)用新型所需要的算法，控制全部由FPGA實(shí)現(xiàn)。
[0017]AD轉(zhuǎn)換電路主要是負(fù)責(zé)將軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的速度電壓、功耗等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)上述FGPA芯片傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。上位機(jī)軟件產(chǎn)生的軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊角度值通過(guò)網(wǎng)口串口模塊到達(dá)FPGA芯片。FPGA芯片將這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)DA轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成SDC(即軸角-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊)所需要的參考電壓和信號(hào)電壓。參考電壓Vrh-rl是頻率、幅度(有效值)可編程的正弦波，它作為角度信號(hào)的調(diào)制信號(hào)。其硬件主要是由REF102CU芯片，AD5543芯片和AD8512芯片組成，REF102CU芯片接收電源板提供的+15V的電壓，產(chǎn)生1V的電壓提供AD5543作為參考，AD5543接受FPGA的相應(yīng)命令和數(shù)字量，經(jīng)過(guò)DA轉(zhuǎn)換和AD8512的調(diào)理生成相對(duì)應(yīng)的參考電壓。
[0018]信號(hào)電壓生成原理與參考電壓類(lèi)似。本實(shí)用新型采用的DA轉(zhuǎn)換電路的DA芯片為AD5543，為16位的DA芯片。產(chǎn)生SDC信號(hào)的DA轉(zhuǎn)換器AD5543，時(shí)鐘頻率40MHZ，20個(gè)及以上時(shí)鐘完成I次DA轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)用8000點(diǎn)生成360度一個(gè)周期。具體算法為:Dl [i]、D2 [i]、D3 [i]為 16 位整形數(shù)組；
[0019]Dl[i] = (Sin(2n*i/8000)+l)*32768 ;
[0020]D2[i] = (Sin(2Π*?/8000+2Π/3)+1)*32768 ;
[0021]D3[i] = (Sin(2Π*?/8000-2Π/3)+1)*32768 ;
[0022]其中i = 0 ?7999 ;Π = 3.14169265。
[0023]對(duì)單速自整角機(jī)SDC，輸出的三線(xiàn)信號(hào)為:V1 (a)，V2 (a)，V3 (a)，
[0024]Vl (a) = VrefX (Dla/32768-1) = VrefXSin Θ ；
[0025](Dla/32768-1) = Sin Θ ；
[0026]V2 (a) = VrefX (D2a/32768_1) = VrefX Sin ( Θ +120° );
[0027](D2a/32768-l) = Sin( Θ+120° );
[0028]V3 (a) = VrefX (D3a/32768_1) = VrefX Sin ( Θ -120° );
[0029](D3a/32768-l) = Sin( Θ-120° );
[0030]對(duì)單速RDC (旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，輸出的兩線(xiàn)信號(hào)為:V1 (a)，V2 (a)，
[0031]Vl (a) = VrefX (Dla/32768-1) = VrefXSin Θ ；
[0032](Dla/32768-1) = Sin Θ ；
[0033]V2 (a) = VrefX (D2a/32768-l) = VrefXCos Θ ；
[0034](D2a/32768-l) = Cos Θ ；
[0035]對(duì)雙速SDC，還要提供“粗”輸出的三線(xiàn)信號(hào):V1 (b)，V2 (b)，V3 (b)，
[0036]Vl (b) = VrefX (Dlb/32768-1