來源：微計算機信息   作者：王蘊超 王向周

摘要：本文介紹了一種基于CPCI總線技術的電磁閥測試設備的研制方案，通過對采樣控制板、采樣模塊的插裝設計實現了測試設備的便攜式要求。實際應用表明，該測試儀能滿足對多種類型普通電磁閥和自鎖閥的測試要求。

關鍵詞：緊湊型外圍控制器接口  便攜式 電磁閥 測試

1. 前言

由于某型號電磁閥熱真空試驗需要出廠完成，在試驗過程中需測試閥門響應特性，傳統的測試設備體積無法滿足運輸需求，因此需要配備便于攜帶的電磁閥測試設備。

CompactPCI簡稱CPCI，中文又稱緊湊型PCI，是國際PICMG協會于1994提出來的一種總線接口標準。它將VME密集堅固的封裝和大型設備的極佳冷卻效果以及PC廉價、易采用最新處理能力的芯片結合在一起，既保證了99.999%的高可靠度，又極大降低了硬件和軟件開發成本。其整體機構緊湊，安裝牢固，適應各種運輸條件，可靠性高。各功能板采用CPCI總線的模塊化結構，插拔十分安全方便，特別適合本系統的多種型號測試對象和多種測試工況的要求。

2. 設計要求

(1)要求能夠同時對3臺自鎖閥或電磁閥進行測試，同時具備自動和手動判讀功能。單路采樣頻率不小于10KHz，并可將測試結果輸出至打印機。

(2)電磁閥控制電壓為0~50V可變，最大電流不小于12A。

(3)動作次數、脈寬、間隔均可調。次數0~1000次可變；間隔0~10000ms可變；脈寬0~3000ms可變。

(4)泄放電阻為10Ω、50Ω、100Ω三檔可變。

 （5）適用于各種類型電磁閥測試要求。

(6)設備體積要求：30cm×30 cm×50 cm，重量不超過25kg，并滿足三級公路運輸要求

3.  測試原理和系統組成

電磁閥測試原理如圖1所示。測試電阻串聯在電磁閥回路中，通過測試電阻兩端分壓信號測量換算出閥門線圈電流值。采樣電阻兩端的電壓信號通過隔離放大器轉換成0-5伏之間的電壓信號輸入A/D板中轉換為數字量。由于考慮到大電流下采樣電阻分壓過大問題，采樣電阻均采用小于1歐姆的大功率高精度電阻，采用16位精度的A/D板目的就是保證低值測試電阻條件下足夠的系統測試精度。

圖1 電磁閥測試原理圖

系統組成見圖2，主要由ACME公司的GCP-382計算機、外接直流電源、A/D板（16位）；控制驅動板、采樣板、隔離放大器及各種電纜組成。

GCP-382計算機包括單板機和顯示器。配有IDE接口，可以通過外掛光驅進行系統安裝，平時的數據輸入輸出通過USB接口和網絡接口進行。

控制板和采樣板通過備份板的設計來適應不同類型的閥門，測試設備的測試接口、采樣電路、測試軟件均應采用組態化設計思路，根據不同的測試對象組合出不同的測試狀態。設6個數據采集通道，單通道采樣頻率不低于10KHz，最多可同時測試3路自鎖閥，同時可對6路普通電磁閥進行測試。但同時測試的自鎖閥狀態應該相同（均為正端控制或均為負端控制）。

圖2 檢測儀工作原理圖

采樣電阻和泄放電阻的切換涉及到采樣電阻板的換裝，因此必須在測試前進行切換，不能在測試中進行熱切換。

采樣單路與被測對象直接相關，因此被測對象的組合形式不同，則采樣電路板就不同。由于被測對象的組合方式不能確定，因此設計中提供了最常用的4種采樣電路板。

控制電源采用外接方式，電源參數可由用戶自定。

閥門動作時的控制精度≤±2ms，系統時間測試精度≤±0.1ms，系統電流測試精度≤0.03A。

轉接電纜：對應不同的閥門接插件配備不同的測試電纜，電纜的設備端采用通用接口。

4. 硬件設計

采樣模塊：根據測試對象不同配備不同的采樣電阻和泄放電阻，本檢測儀中設計的4種不同組合的采樣板。采樣板的尺寸結構與CPCI總線的3U板卡相同，嵌入主機機箱內，便于插拔。主要端口有：與A/D板間端口、與控制板間端口、閥門端口。采樣板面板設A/D接口和閥門接口，每個回路設計電流8A以上；采樣板泄放電阻可拆換；測試電阻自鎖閥用0.4歐姆，普通閥用0.8歐姆；電磁閥電纜接插件選用易插接類型。

控制驅動板：采用FPGA作為控制器，通過總線形式與主計算機通信，進行自主控制，驅動固態繼電器控制被測閥門，該控制驅動板可以根據主計算機的指令確定正負端控制方式。驅動板的尺寸結構與CPCI總線的3U板卡相同，嵌入主機機箱內，便于插拔。與主機間通過總線連接