Современное оборудование для тестирования радиоэлектронных изделий

Опубликовано в номере:
PDF версия
Переоснащение Вооруженных сил России включает в себя модернизацию ранее разработанных, а также создание новых образцов изделий. Насущной задачей является предоставление качественных услуг по послепродажному обслуживанию и ремонту техники. Все эти работы включают комплексную лабораторную проверку отдельных узлов изделия на соответствие требованиям отрасли. Данная статья посвящена рассмотрению вопроса тестирования составных элементов техники на соответствие заданным техническим требованиям при наличии низкокачественной первичной сети питания.

Выделим типичные особенности использования радиоэлектронного оборудования специального назначения:

  1. Установка на средствах с автономными генераторами электрической энергии.
  2. Диапазон потребляемой мощности от 10 Вт/В•А до 10 МВт/МВ•А.
  3. Качество первичной сети питания, определяемое требованиями ТЗ (в преобладающем большинстве случаев имеется низкокачественная сеть питания).
  4. Повышенные требования к надежности и безотказности работы.

Остановимся более подробно на работоспособности составных элементов изделия при наличии на входе низкокачественной сети питания. Следует отметить, что подобные испытания характеризуются высокой сложностью. Связано это с трудностями поиска оборудования, способного качественно имитировать требуемые низкокачественные сети питания. Кроме того, различные объекты с автономными генераторами электрической энергии характеризуются различными параметрами первичной сети питания (таблица 1).

Таблица 1. Типичные параметры первичной сети питания различных объектов-носителей
Тип транспортного средства Параметры первичной сети питания, В
Наземный Сети питания постоянного тока:

12; 24 (27)

Воздушный Сеть питания переменного тока:

  • 1×115, 400 Гц;
  • 3×200 (линейное), 400 Гц.

Сеть питания постоянного тока — 27

Надводный Сеть питания переменного тока 3×380 (линейное), 50 Гц
Космический Сеть питания постоянного тока*

* – различные уровни напряжения

В каждом конкретном случае удобнее всего иметь специализированный имитатор низкокачественной сети питания, обладающий минимальным набором необходимых возможностей. С другой стороны, такой имитатор требует трудоемкой разработки. В этом случае эффективнее найти готовое оборудование, способное решать поставленные задачи. Далее в статье рассматриваются программируемые источники питания (ИП), способные моделировать низкокачественные сети питания постоянного и переменного токов.

 

Имитаторы низкокачественных сетей питания

В качестве имитаторов низкокачественных сетей питания предлагается использовать программируемые ИП компании Ametek Programmable Power [1]. В таблицах 2, 3 представлены сводные технические характеристики рассматриваемого оборудования [2, 3, 4].

Таблица 2. Технические характеристики программируемых источников постоянного тока компании Ametek Programmable Power
Серия Мощность1, кВт Напряжение1, В Ток1, А Внешние интерфейсы2
DLM600 0,375–0,6 0–300 0–75 А, G, RS, USB, E
XG 0,67–1,7 0–600 0–220
XFR 2,8 0–300 A, G, RS
DLM 3–4 0–450
DCS 1–3 0–350 А, G, RS, E
SG 4–150 0–1000 0–6000
SFA 4–150 0–160 0–2500
ASD 10–320 0–60 0–8000 А, E

Примечание:

1 — параметры выходной сети ИП;

2 — сокращения для внешних интерфейсов связи:

  • A — аналоговый (с гальванической изоляцией и без);
  • G — GPIB (IEEE-488.2);
  • RS — RS-232;
  • USB — USB версии 2.0 (в редких случаях встречается версия 1.1);
Программируемый ИП постоянного тока серии XG

Рис. 1. Программируемый ИП постоянного тока серии XG

Для наглядности на рис. 1 представлен внешний вид программируемого ИП серии XG с выходной мощностью 1,5 кВт, а на рис. 2 — внешний вид ИП серии Ls с выходной мощностью 4,5 кВ•А.

Таблица 3. Технические характеристики программируемых источников переменного тока компании Ametek Programmable Power
Серия Мощность1, кВА Напряжение1, В Ток1, 2, А Внешние интерфейсы3
i/iX 0,75–2,25 0–300 0–40 А, G, RS, E
CW 0,8–2,5 0–310 0–18,6 А, G, RS
i/iX series II 3–15 0–300 0–120 G, RS, USB, E
CSW 5,5–33,3 0–312 0–192 A, G, RS, USB, E
Ls/Lx 3–18 0–400 0–132 G, RS, USB, E
BPS 30–180 0–600
MX 15–135 0–450
RS 90–540 0–3600
CS4 3–18 0–177,7

Примечание:

1 — параметры выходной сети ИП (для напряжения указаны фазные значения);

2 — суммарный выходной ток по всем фазам питания;

3 — сокращения для внешних интерфейсов связи:

  • A — аналоговый (с гальванической изоляцией и без);
  • G — GPIB (IEEE-488.2);
  • RS — RS-232;
  • USB — USB версии 2.0 (в редких случаях встречается версия 1.1);
  • E — Ethernet;

4 — серия CS представляет собой источник тока.

Программируемый ИП переменного тока серии Ls

Рис. 2. Программируемый ИП переменного тока серии Ls

Функциональная схема типичного программируемого ИП переменного тока показана на рис. 3, пояснения к рисунку приведены в таблице 4.

Рис. 3. Функциональная схема типичного программируемого ИП переменного тока

Таблица 4. Пояснения к рисунку 3
Обозначение Расшифровка
МПВП Модуль приема входного питания
МПП Модуль преобразования питания
МУ Модуль управления
БАГ Блок анализатора гармоник
МС Модуль сопряжения
МПС Модуль памяти и синхронизации
МФА Модуль фильтрации и анализа
ГОЧ Генератор опорных частот
СИ Синхроимпульсы
КУ Команды управления (с органов управления, расположенных на лицевой панели прибора)
МУПЭ Модуль учета потребленной электроэнергии

 

Испытания на соответствие требованиям нормативных документов

Программируемые ИП позволяют проводить испытания радиоэлектронного оборудования на соответствие требованиям западных и отечественных нормативных документов. Так, проверки бортового авиационного оборудования проводятся по следующим отечественным стандартам:

  • ГОСТ 19705-89, ГОСТ Р 54073 (требования к электропитанию самолетов и вертолетов);
  • ГОСТ 26807-86 (работоспособность бортового оборудования в условиях электромагнитных воздействий;
  • КТР-ВВФ/DO-160D/ED-14D (бортовое авиационное оборудование; переходные процессы, вызванные молнией).

А также по следующим западным стандартам:

  • Airbus Detective 0100.1.8 tests (AC only);
  • Airbus AMD24 Test;
  • Airbus A380, A350 & AMD24 package;
  • Boeing 787 Test Software;
  • Mil-Std 704 rev D end E test firmware (AC only);
  • Mil-Std 704 rev A–F;
  • RTCA/DO-160, Change 2;
  • EuroCAE-14D (Section 16, AC only).

Для примера в таблице 5 приведено сравнение возможностей программируемого ИП переменного тока серии Lx с требованиями, указанными в ГОСТ 19705-89.

Параметр Требование
по ГOCT 19705-89
Параметр Возможности источника питания серии Lx
Система электроснабжения переменного тока
Величина выходного напряжения
в установившемся режиме (для любой из фаз), В
100–127 Диапазон изменения выходного напряжения (фазное), В 0–400
Угол сдвига между векторами напряжений любых соседних фаз, град. 116–124 Диапазон изменения начальной фазы сигнала, град. 0–360*
Допустимая длительность перерывов электропитания, мс 80 Требование может быть выполнено
Длительность накладываемых на питающую шину импульсов напряжения при отключении приемников напряжения, мкс 0,05–5 Требование может быть частично выполнено
Установившийся допустимый диапазон частоты напряжения переменного тока, Гц 360–440 Диапазон изменения частоты выходного напряжения, Гц 17–1000
Длительность кратковременных нестабильностей величин выходного напряжения и частоты От 10 мс до 7 с
(в соответствии с табл. 5 ГOCT 19705-89)
Типичная скорость нарастания/спада выходного сигнала для активной нагрузки, В/мкс ≈ 10–20
Скорость изменения частоты из-за ухода ее в пределах допусков установившегося режима работы, Гц/с Не более 2,5 Требование может быть выполнено
Коэффициент модуляции частоты при установившейся работе системы электроснабжения Не более 0,01 от номинальной частоты Требование может быть выполнено
Система электроснабжения постоянного тока
Допустимый диапазон изменения напряжения 24,0–31,5 Диапазон изменения выходного напряжения, В 0–400
Требования к частотным составляющим пульсации напряжения (п.п. 2.2.3), кГц 0,01–10 Требование может быть выполнено
Длительность кратковременных нестабильностей величины выходного напряжения и частоты, с 0,01–7
(в соответствии с табл. 8 ГOCT 19705-89)
Требование может быть выполнено

Возможности имитаторов низкокачественных сетей питания

Кратко рассмотрим возможности программируемых ИП Ametek Programmable Power. Во-первых, с их помощью пользователь может создавать уникальные формы выходного сигнала [4]. Форма выходного сигнала может задаваться следующими способами:

  • по дискретным точкам (один период сигнала разбивается на 1024 точки, в каждой из которых можно задавать уникальное значение напряжения, рис. 4);

     Ametek

    Рис. 4. Задание формы выходного сигнала по дискретным точкам

  • путем задания параметров гармонических составляющих выходного сигнала (в этом случае можно задавать амплитуду и фазу с 1-й по 50-ю гармонической составляющей сигнала, рис. 5);

    Ametek

    Рис. 5. Задание формы выходного сигнала путем ввода параметров (амплитуды и фазы) гармонических составляющих сигнала

  • комбинацией описанных выше способов.

Кроме описанных выше возможностей, программируемые ИП переменного тока могут включать в себя [4]:

  • анализатор параметров выходной цепи (рис. 6);

    Ametek

    Рис. 6. Внешний вид анализатора параметров выходной цепи при использовании графического пользовательского интерфейса для управления ИП

  • анализатор параметров гармонических составляющих выходного сигнала (рис. 7);

    Ametek

    Рис. 7. Внешний вид анализатора параметров гармонических составляющих выходного сигнала при использовании графического пользовательского интерфейса для управления ИП

  • встроенный калибратор;
  • встроенный анализатор формы выходного сигнала (по току и напряжению, рис. 8);

    Ametek

    Рис. 8. Внешний вид встроенного анализатора формы выходного сигнала при использовании графического пользовательского интерфейса для управления ИП

  • счетчик количества потребленной электрической энергии (рис. 9).

    Ametek

    Рис. 9. Внешний вид счетчика количества потребленной электрической энергии при использовании графического пользовательского интерфейса для управления ИП

Анализатор параметров выходной цепи позволяет измерять указанные ниже параметры выходной цепи для каждой из трех фаз отдельно:

  • напряжение (действующее значение);
  • ток (действующее значение);
  • фаза;
  • активная, реактивная и полная мощность;
  • коэффициент мощности;
  • пиковое значение тока;
  • крест-фактор.

Анализатор параметров гармонических составляющих выходного сигнала позволяет измерять амплитуду и фазу с 1-й по 50-ю гармонической составляющей сигнала. Измерение производится по напряжению и току для каждой из трех фаз отдельно.

Встроенный калибратор предназначен для калибровки выхода ИП при помощи встроенных измерительных средств ИП.

Встроенный анализатор формы выходного сигнала предназначен для визуализации выходного сигнала (аналог стандартного осциллографа). Для вывода доступны формы кривых напряжения и тока. Визуализация возможна как по выбранной фазе, так и для всех трех фаз отдельно.

Счетчик количества потребленной электрической энергии измеряет потребление электрической энергии по каждой из трех фаз отдельно и суммарное значение. Дополнительно данная опция позволяет строить график зависимости мощности потребления от времени.

Более того, ИП может работать в одном из трех основных режимов работы: AC, DC, AC+DC. AC- и DC-режимы соответствуют режимам работы источника переменного и постоянного тока соответственно. Другими словами, ИП переменного тока может заменить два различных прибора: источник питания переменного и источник питания постоянного тока. Режим работы AC+DC соответствует переменному напряжению с постоянной составляющей.

 

Заключение

В настоящее время проблемы проверки радиоэлектронного оборудования военного назначения становятся все более актуальными. В частности, любое оборудование должно стабильно функционировать при наличии низкокачественной первичной сети питания. Для выполнения данной проверки требуются специализированные средства, способные имитировать различные типы нестабильности сетей питания постоянного и переменного токов, включая кратковременные искажения. Для решения данной задачи предлагается использовать программируемые ИП компании Ametek Programmable Power. Данное оборудование позволяет:

  • уменьшить временные затраты на проверку изделий (в части стабильности работы изделия при низкокачественной первичной сети питания);
  • автоматизировать процесс проверки оборудования;
  • интегрировать оборудование в существующий/создаваемый лабораторный комплекс разработчика (используя возможности интерфейса Ethernet, среды LabView и др.);
  • уменьшить суммарные габариты лабораторного оборудования благодаря наличию большого количества встроенных средств (другими словами, ИП будет заменять ряд дискретных приборов: анализатор параметров цепи, счетчик количества потребленной электроэнергии, анализатор мощности, стандартный осциллограф и т. д.);

сократить время, необходимое для обучения персонала работе с лабораторным комплексом, благодаря уменьшению номенклатуры и унификации перечня используемого оборудования.

Литература
  1. www.programmablepower.com
  2. Цапов А. А. Программируемые источники питания постоянного тока серии SG // Компоненты и технологии. 2014. № 6.
  3. Цапов А. А. Применение программируемых источников питания постоянного тока для проведения испытаний радиоэлектронного оборудования // Силовая электроника. 2014. № 6.
  4. Цапов А. А. Применение имитатора низкокачественной сети питания для проверки радиоэлектронного оборудования // Технологии в электронной промышленности. 2015. № 2.
  5. www.eltech.spb.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *