Прибор контроля блока приема-синхронизации и входящих в него модулей

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам для измерения переменных величин и для испытаний в области радиолокационной техники, а именно, для разработки и проверки низкочастотных приемников бортовых радиолокационных комплексов и входящих в него модулей. Технический результат достигается тем, что прибор контроля блока приема-синхронизации и входящих в него модулей содержит средства индикации, органы управления, адаптер, средства подключения модуля аналого-цифрового преобразователя (МАЦП), блока приема-синхронизации (БПС), модуля усилителя промежуточной частоты (МУПЧ), модуля синхронизации (МС), модуля питания (МП) и внешних приборов, первый и второй приемники, коммутатор, первое и второе оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), формирователь данных, микроконтроллер, формирователь опорных сигналов (ФОС), синхронизатор, устройство управления, формирователь радиолокационных (РЛ-) сигналов и встроенный источник питания.

Полезная модель относится к устройствам для измерения переменных величин и для испытаний в области радиолокационной техники, а именно, для разработки и проверки аналого-цифровых модулей и низкочастотного приемника для бортового оборудования авиационной техники.

На этапе наземной отработки и проверки комплексов бортового оборудования, для создания условий максимально приближенных к эксплуатационным, используется специальное оборудование - стенды.

Известен стенд для разработки и проверки комплексов оборудования (свидетельство РФ на полезную модель 18199, МПК G01D 21/00, 2000), содержащий бортовую цифровую вычислительную систему (БЦВС), панель имитации разовых команд, соединенную с БЦВС, блок репрограммируемой памяти, взаимосвязанный с БЦВС, два идентичных многофункциональных пульта управления, взаимосвязанных с БЦВС, три технологические электронно-вычислительные машины (ТЭВМ1, ТЭВМ2 и ТЭВМ3), два адаптера интерфейса мультиплексных сигналов (АИПС1 и АИПС21), многоканальный и одноканальный адаптеры интерфейса последовательных сигналов (АИПСМ и АИПСО), причем ТЭВМ1 через АИМС1 посредством первого мультиплексного канала информационного обмена (МКИО) взаимосвязаны с БЦВС, ТЭВМ2 через АИМС2 посредством второго МКИО взаимосвязаны с БЦВС, ТЭВМ3 через АИПСМ взаимосвязана с БЦВС, а АИПСМ через АИПСО также взаимосвязан с ТЭВМ2, две технологические графические станции, которые соответственно через третий и четвертый адаптеры интерфейса мультиплексных сигналов и первый МКИО взаимосвязаны с БЦВС. Стенд имеет довольно сложную архитектуру построения для обеспечения проверки комплекса бортового оборудования, но в современное бортовое оборудование, как правило, входят низкочастотные многоканальные приемники с мультиплексированной передачей данных с уровнями сигналов, соответствующими стандарту LVDS. Как следует из описания полезной модели, проверку таких приемников стенд обеспечить не может. Для повышения качества и надежности при изготовлении и для эффективности поиска неисправности при эксплуатации требуется проверять узлы, входящие в состав низкочастотного приемника, а именно, аналоговые модули.

Известен универсальный пульт контроля (патент на полезную модель РФ 84108, МПК G01D 21/00, 2009), содержащий средства индикации, органы управления, адаптер, средства подключения первого модуля, приемника и второго модуля, первый, второй и третий приемники, первый и второй коммутаторы, первое и второе оперативные запоминающие устройства, формирователь данных, микроконтроллер, формирователь опорных сигналов, синхронизатор и устройство управления. В данном пульте контроля не предусмотрена возможность проверки модулей синхронизации и источника питания. Кроме этого, все известные ранее приборы контроля радиоэлектронных устройств обеспечивают связь с ПЭВМ через СОМ порт, который отсутствует в современных IBM PC.

Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, это повышение качества контроля всех параметров блока приема-синхронизации и раздельного контроля параметров четырех типов модулей, обеспечивая при этом связь с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ) через USB порт.

Технический результат достигается тем, что в прибор контроля блока приема-синхронизации и входящих в него модулей, содержащий средства индикации, органы управления, адаптер, средства подключения модуля аналого-цифрового преобразователя (МАЦП), блока приема-синхронизации (БПС) и модуля усилителя промежуточной частоты (МУПЧ), первый, второй приемники, коммутатор, первое и второе оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), формирователь данных, микроконтроллер, формирователь опорных сигналов (ФОС), синхронизатор и устройство управления, дополнительно содержит средства подключения модуля синхронизации (МС), модуля питания (МП), внешних приборов, формирователь радиолокационных (РЛ) сигналов и источник питания.

Средство подключения МАЦП через первый приемник соединено с первым входом коммутатора, средство подключения БПС соединено со вторым приемником, который первым выходом через второй вход коммутатора и первое ОЗУ соединен с первым входом формирователя данных, вторым выходом через второе ОЗУ со вторым входом формирователя данных, который соединен с микроконтроллером, снабженным средством взаимосвязи с персональной электронно-вычислительной машиной (ПЭВМ) через USB порт. Средства подключения БПС, МУПЧ, МС, МП соединены соответственно с входами К1, К2, К3, К4 средства подключения внешних приборов. Формирователь опорных сигналов (ФОС) первым выходом соединен с входами опорного сигнала средств подключения МАЦП, БПС и МС, вторым выходом - с входом опорного сигнала формирователя РЛ-сигналов, а третьим выходом - с входом опорного сигнала синхронизатора. Синхронизатор первым выходом соединен с входами синхронизации средств подключения МАЦП и МУПЧ, а вторым выходом - с входом синхронизации адаптера, вход которого соединен с органами управления, а выход - со средствами индикации. Микроконтроллер взаимосвязан через устройство управления и адаптер со средствами подключения МАЦП, БПС, МУПЧ и МС. Управляющий выход средства подключения БПС соединен с управляющим входом коммутатора. Первый выход устройства управления соединен с управляющим входом синхронизатора, второй выход с управляющим входом формирователя РЛ-сигналов, а третий выход - с управляющим входом формирователя данных. Выход формирователя РЛ-сигналов является средством подключения к входу БПС. Вход источник питания является входом внешней питающей сети, а выходы соединены с входами питания всех элементов прибора контроля, кроме средства подключения внешних приборов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого прибора контроля блока приема-синхронизации и входящих в него модулей (далее по тексту прибор контроля).

Прибор контроля содержит:

- средство подключения МАЦП 1, которое обеспечивает подключение проверяемого модуля аналого-цифрового преобразователя по всем входным и выходным сигналам;

- средство подключения БПС 2, которое обеспечивает подключение проверяемого блока приема-синхронизации по всем входным и выходным сигналам;

- средство подключения МУПЧ 3, которое обеспечивает подключение проверяемого модуля усилителя промежуточной частоты по всем входным и выходным сигналам;

- средство подключения МС 4, которое обеспечивает подключение проверяемого модуля синхронизации по всем входным и выходным сигналам;

- средство подключения МП 5, которое обеспечивает подключение к проверяемому модулю питания нагрузки и средства подключения внешних приборов 6;

- средство подключения внешних приборов 6, которое обеспечивает подключение к проверяемым модулям и БПС внешних измерительных приборов;

- первый приемник 7, который обеспечивает прием данных в соответствии с протоколом передачи данных проверяемого МАЦП по шине LVDS (Low-Voltage Differential Signaling);

- второй приемник 8, который обеспечивает прием данных в соответствии с протоколом передачи данных проверяемого БПС по двум шинам LVDS;

- формирователь опорных сигналов 9 (ФОС), который обеспечивает формирование опорных сигналов для проверяемых модулей, БПС, формирователя РЛ-сигналов и для синхронизатора 14;

- коммутатор 10, который обеспечивает поочередное подключение проверяемых МАЦП или БПС;

- формирователь РЛ-сигналов 11, который обеспечивает формирование радиолокационных сигналов, соответствующих диапазону входных сигналов БПС и подачу их на вход БПС;

- первое оперативное запоминающее устройство 12 (первое ОЗУ) типа «FIFO» («первым вошел, первым вышел»);

- второе оперативное запоминающее устройство 13 (второе ОЗУ) типа «FIFO»;

- синхронизатор 14, синхронизирует работу проверяемых модулей, БПС и адаптера SMI (Serial Management Interface) 18;

- источник питания 15, который обеспечивает напряжение питания для всех узлов прибора контроля и проверяемых модулей;

- формирователь данных 16, обеспечивает передачу данных из первого ОЗУ 12 и второго ОЗУ 13 в микроконтроллер 20 по восьмиразрядной шине адрес/данные;

- устройство управления 17, координирует работу формирователя данных 16, синхронизатора 14, формирователя РЛ-сигналов 11 и адаптера SMI 18;

- адаптер SMI 18, обеспечивает преобразование параллельного кода управляющих сигналов в последовательный код управляющей информации для передачи по линии SMI, а также согласование управляющих сигналов по уровню;

- органы управления 19, позволяют вручную управлять адаптером SMI 18;

- микроконтроллер 20, обеспечивает сопряжение обмена данными с ПЭВМ через USB порт;

- средства индикации 21, позволяют отслеживать прохождение команд управления и наличие исправности проверяемых модулей и БПС.

На чертеже линиями с двусторонними стрелками обозначены взаимные связи (входы-выходы), а сплошными линиями с односторонними стрелками обозначены однонаправленные связи.

Выход средства подключения МАЦП 1 соединен через первый приемник 7 с первым входом коммутатора 10. Средство подключения БПС 2 первым выходом соединено с первым входом второго приемника 8, вторым выходом соединено со вторым входом второго приемника 8. Первый выход второго приемника 8 через второй вход коммутатора 10 и первое ОЗУ 12 соединен с первым входом формирователя данных 16, а второй выход через второе ОЗУ 13 - со вторым входом формирователя данных 16, выход которого соединен с микроконтроллером 20. Микроконтроллер 20 взаимосвязан через устройство управления 17 и адаптер SMI 18 со средствами подключения АЦП 1, БПС 2, МУПЧ 3 и МС 4. Управляющий выход средства подключения БПС 2 соединен с управляющим входом коммутатора 10. Выходы средств подключения БПС 2, МУПЧ 3, МС 4 и МП 5 соединены с соответствующими входами К1, К2, К3, К4 средства подключения внешних приборов 6. Первый выход устройства управления 17 соединен с входом синхронизатора 14, второй выход - с входом формирователя РЛ-сигналов 11, а третий выход - с управляющим входом формирователя данных 16. Первый выход синхронизатора 14 соединен со входами синхронизации средств подключения МАЦП 1 и МУПЧ 3. Второй выход синхронизатора 14 соединен с входом синхронизации адаптера SMI 18, а вход опорного сигнала синхронизатора 14 - с третьим выходом ФОС 9. Первый выход ФОС 9 соединен с входами опорного сигнала средств подключения МАЦП 1, БПС 2 и МС 4, а второй выход - с входом опорного сигнала формирователя РЛ-сигнала 11. Вход адаптера SMI 18 соединен с органами управления 19, а выход - со средствами индикации 21.

Средства подключения МАЦП 1, БПС 2, МУПЧ 3, МС 4 и МП 5 состоят из набора кабелей с соответствующими для модулей или БПС соединителями, средство подключения МП 5 дополнительно содержит нагрузки по цепям питания в соответствии с рабочим режимом в составе БПС. Средство подключения внешних приборов обеспечивает подключение измерительных приборов (вольтметр, осциллограф) непосредственно к выходу проверяемого модуля или БПС.

Проверка модулей или БПС осуществляется поочередно следующим образом.

С помощью средства подключения БПС 2, проверяемый БПС подключается к прибору контроля. Для обеспечения режима работы проверяемого БПС, с первого выхода ФОС 9 на вход опорного сигнала средства подключения БПС 2 подается сигнал опорной частоты foп. С адаптера SMI 18 на проверяемый БПС поступает управляющая информация по линии SMI, по этой же линии проходят сигналы об исправности при автономном контроле БПС. Входные сигналы на проверяемый БПС поступают с выхода формирователя РЛ-сигналов 11, работа которого координируется со второго выхода устройства управления 17, а синхронизация обеспечивается со второго выхода ФОС 9. ФОС 9 реализован по схеме кварцевого генератора, с третьего выхода ФОС 9 опорный сигнал поступает на вход опорного сигнала синхронизатора 14, на вход которого поступают сигналы управления с первого выхода устройства управления 17. Со второго выхода синхронизатора 14 синхроимпульсы поступают на вход синхронизации адаптера SMI 18. Органами управления является набор тумблеров. Управляющие команды могут быть заданы программным путем с ПЭВМ, что соответствует реальным условиям работы проверяемого БПС в составе БРЛК. С ПЭВМ по линии SMI управляющие команды через микроконтроллер 20, устройство управления 17, адаптер SMI 18 и средство подключения БПС 2 поступают на проверяемый БПС. Устройство управления 17, кроме этого, координирует работу формирователя данных 16. С управляющего выхода средства подключения БПС 2 по сигналу управления коммутатор 10 устанавливаются в положение приема данных со второго приемника 8. Данные с проверяемого БПС через средство подключения БПС 2 по первой шине LVDS поступают на первый вход второго приемника 8, по второй шине LVDS - на второй вход второго приемника 8. С первого выхода второго приемника 8 данные, принятые по первой шине LVDS, через второй вход коммутатора 10 поступают в первое ОЗУ 12 и далее на первый вход формирователя данных 16. Соответственно, со второго выхода второго приемника 8 данные, принятые по второй шине LVDS, через второе ОЗУ 13 поступают на второй вход формирователя данных 16. Формирователь данных 16 производит передачу данных из первого ОЗУ 12 и второго ОЗУ 13 в микроконтроллер 20. Поступающие в микроконтроллер 20 данные преобразуются в соответствии со спецификацией шины USB в доступный для прочтения ПЭВМ формат, где, реализованными программным путем средствами, фиксируются параметры проверяемого БПС. Таким образом, обеспечивается проверка четырех канального БПС с выходом данных по двум параллельным шинам стандарта LVDS.

При отключении проверяемого БПС от средства, подключения БПС 2 с управляющего выхода поступает сигнал управления на коммутатор 10, при этом, коммутатор 10 устанавливается в положение приема данных с первого приемника 7. Пульт подготовлен для проверки МАЦП.

С помощью средства подключения МАЦП 1 проверяемый модуль аналого-цифрового преобразователя подключается к прибору контроля. Для обеспечения работы МАЦП, с первого выхода ФОС 9 на вход опорного сигнала средства подключения МАЦП 1 подается сигнал опорной частоты fоп, с первого выхода синхронизатора 14 на вход синхронизации средства подключения МАЦП 1 подаются синхроимпульсы: ТИ (тактовый импульс) и ИНО (импульс начала отсчета). С адаптера SMI 18 на проверяемый МАЦП поступает управляющая информация по линии SMI, по этой же линии проходят сигналы об исправности при автономном контроле МАЦП. Данные с проверяемого МАЦП через средство подключения МАЦП 1 по шине LVDS поступают на первый приемник 7. С выхода первого приемника 7 данные, принятые по шине LVDS, через первый вход коммутатора 10 поступают в первое ОЗУ 12 и далее на первый вход формирователя данных 16. Формирователь данных 16 производит передачу данных из первого ОЗУ 12 в микроконтроллер 20. Поступающие в микроконтроллер 20 данные преобразуются в соответствии со спецификацией шины USB в доступный для прочтения ПЭВМ формат, где, реализованными программным путем средствами, фиксируются параметры проверяемого модуля.

С помощью средства подключения МУПЧ 3 проверяемый модуль усилителя промежуточной частоты подключается к прибору контроля. Для обеспечения работы МУПЧ, с первого выхода синхронизатора 14 на вход синхронизации средства подключения МУПЧ 3 подается тактовый импульс ТИ. С адаптера SMI 18 на проверяемый МУПЧ поступает управляющая информация по линии SMI, по этой же линии проходят сигналы об исправности при автономном контроле МАЦП. Для проверки выходных параметров МУПЧ выход средства подключения МУПЧ 3 соединен с соответствующим входом средства подключения внешних приборов 6. Контроль выходных параметров при этом осуществляется внешним измерительным прибором.

С помощью средства подключения МС 4 проверяемый модуль синхронизации подключается к прибору контроля. Для обеспечения работы МС, с первого выхода ФОС 9 на вход опорного сигнала средства подключения МС 4 подается сигнал опорной частоты fоп. С адаптера SMI 18 на проверяемый МС поступает управляющая информация по линии SMI, по этой же линии проходят сигналы об исправности при автономном контроле МС. Для проверки выходных параметров МС выход средства подключения МС 3 соединен с соответствующим входом средства подключения внешних приборов 6. Контроль выходных параметров при этом осуществляется внешним измерительным прибором.

С помощью средства подключения МП 5 проверяемый модуль питания подключается к прибору контроля. Для проверки выходных параметров МП выход средства подключения МП 5 соединен с соответствующим входом средства подключения внешних приборов 6. Контроль выходных параметров при этом осуществляется внешним измерительным прибором.

Проверка вышеперечисленных модулей может осуществляться поочередно или одновременно, при установке проверяемых модулей в соответствующие средства подключения.

Изготовлен опытный образец прибора контроля блока приема-синхронизации, обеспечивающий проверку БПС и всех, входящих в него модулей: аналого-цифрового преобразователя, усилителя промежуточной частоты, синхронизатора и модуля питания. Применение одного универсального прибора контроля вместо разных под каждый модуль и отдельно под БПС значительно экономит средства при организации рабочих мест для разработки и проверки модулей и блока приема-синхронизации, как на производстве, так и в эксплуатации бортового оборудования авиационной техники. Для того, чтобы обеспечить в условиях эксплуатации независимую проверку параметров блока и модулей в приборе контроля блока приема-синхронизации, имеется встроенный источник питания, обеспечивающий питание прибора контроля и проверяемых модулей, а также, формирователь РЛ-сигналов, обеспечивающий требуемые параметры входных сигналов блока приема-синхронизации.

В опытном образце прибора контроля блока приема-синхронизации формирователь данных 16, первый 7 и второй 8 приемники, коммутатор 10, первое 12 и второе 13 оперативные запоминающие устройства, устройство управления 17, синхронизатор 14 и адаптер SMI 18 выполнены на одной ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме) типа EP2S60F1020. Микроконтроллер 20 реализован на микросхеме АТ89С5131А-S3S1M. Формирователь РЛ-сигнала 11 и источник питания 15 реализованы по стандартным схемам с использованием электро-радио изделий, выпускаемых промышленностью.

Полученные характеристики прибора контроля блока приема-синхронизации подтверждают выполнение технического результата предлагаемой полезной модели. Предлагаемое новое схемно-техническое решение реализует в едином конструктивном корпусе прибор, который обеспечивает связь с ПЭВМ через USB порт, контроль всех параметров блока приема-синхронизации, а также раздельный контроль параметров четырех типов модулей. Предлагаемый прибор контроля содержит встроенные источники питания, формирователи входных сигналов для каждого типа модуля, осуществляет передачу управляющей информация по линии SMI и обеспечивает проверку блока приема-синхронизации с выходом данных по двум параллельным шинам стандарта LVDS.

Прибор контроля блока приема-синхронизации и входящих в него модулей, содержащий средства индикации, органы управления, адаптер, средства подключения модуля аналого-цифрового преобразователя, блока приема-синхронизации и модуля усилителя промежуточной частоты, первый, второй приемники, коммутатор, первое и второе оперативные запоминающие устройства, формирователь данных, микроконтроллер, формирователь опорных сигналов, синхронизатор и устройство управления, отличающийся тем, что дополнительно содержит средства подключения модуля синхронизации, модуля питания, внешних приборов, формирователь радиолокационных сигналов и источник питания, при этом средство подключения через первый приемник соединено с первым входом коммутатора, средство подключения соединено со вторым приемником, который первым выходом через второй вход коммутатора и первое оперативное запоминающее устройство соединено с первым входом формирователя данных, вторым выходом соединен через второе оперативное запоминающее устройство со вторым входом формирователя данных, который соединен с микроконтроллером, снабженным средством взаимосвязи с персональной электронно-вычислительной машиной через USB порт, средства подключения блока приема-синхронизации, модуля усилителя промежуточной частоты, модуля синхронизации, модуля питания соединены с соответствующими входами средства подключения внешних приборов, формирователь опорных сигналов первым выходом соединен с входами опорного сигнала средств подключения модуля аналого-цифрового преобразователя, блока приема-синхронизации и модуля синхронизации, вторым выходом с входом опорного сигнала формирователя радиолокационных сигналов, а третьим выходом с входом опорного сигнала синхронизатора, синхронизатор первым выходом соединен с входами синхронизации средств подключения модуля аналого-цифрового преобразователя и модуля усилителя промежуточной частоты, а вторым выходом соединен с входом синхронизации адаптера, вход которого соединен с органами управления, а выход соединен со средствами индикации, микроконтроллер взаимосвязан через устройство управления и адаптер со средствами подключения модуля аналого-цифрового преобразователя, блока приема-синхронизации, модуля усилителя промежуточной частоты и модуля синхронизации, управляющий выход средства подключения блока приема-синхронизации соединен с управляющим входом коммутатора, первый выход устройства управления соединен с управляющим входом синхронизатора, второй выход соединен с управляющим входом формирователя радиолокационных сигналов, а третий выход соединен с управляющим входом формирователя данных, выход формирователя радиолокационных сигналов является средством подключения к входу блока приема-синхронизации.