微波开关寿命试验设备的测控仪设计
主要介绍了微波开关寿命试验设备中测控仪的设计。测控仪的主要功能是实现对微波开关的控制指令传送、状态遥测参数采集，对试验设备的各种真空泵、加热器进行控制，实现真空室压力、温度的采集与控制，并提供相关的人机交互界面，完成非正常情况的保护处理等。测控仪的设计采用了TI 公司的DSP组成核心控制单元，实现参数的实时控制和采集；采用WINCE触控一体机提供人机交互界面，实现通讯数据的接收、显示、及数据存储。
引言
微波开关寿命试验设备用于模拟微波开关星上在轨长期贮存过程中的真空环境条件，采用涡轮分子泵和机械泵机组获得初始真空度，在长期工作过程中，采用溅射离子泵维持系统真空度。试验设备可以长时间不间断工作，具有无污染、无振动、无噪声的优点。微波开关寿命试验设备的测控仪(简称测控仪)是该试验设备的重要组成部分，测控仪的主要功能是实现对微波开关的遥控指令传送、状态遥测参数采集，对试验设备的各种泵、加热器进行控制，实现真空室压力、温度的采集与控制，并提供相关的人机交互界面，完成非正常情况下的保护处理。
1、测控仪的技术要求
测控仪是微波开关寿命试验设备的关键部分，不仅要实现微波开关的遥控、遥测，还要完成试验设备中各类辅助仪器的自动控制，并提供相关的人机交互界面。
1.1、微波开关遥测遥控要求
通过面板上的开关发送9 条微波开关切换指令，指令类型为28 V正脉冲，脉宽可调；面板带电压指示和调节旋钮；通过面板上的发光二极管实现对9路开关触点闭合状态的指示，并对该状态进行存储。
1.2、辅助仪器测控要求
1.2.1、控制对象
控制对象为1台机械泵、1台分子泵、1台溅射离子泵、一路电加热器。采用继电器的方式控制3 台泵的电源，通过分子泵和溅射离子泵的控制接口自动控制泵的启停。仪器具备如下安全保护策略：当系统压力高于10 Pa时，不能启动分子泵；当系统压力高于1×10-3 Pa时，不能启动溅射离子泵。通过面板开关，控制加热器的开启，加热系统采用反馈控制，温度信号由铂电阻传感器反馈，通过环带加热器实现对环带表面的加热控温，控温范围为50 ℃±5 ℃，加热器供电为交流，电压可调节。测控仪具有声音报警功能，在溅射离子泵单独工作时，如果系统压力高于1×10-3 Pa，则自动停止溅射离子泵，启动声音报警器，进行压力超范围报警；并且测控仪具有断电隔离功能，当异常断电后，应使总电源开关处于断开状态，避免来电后设备自动加电。
1.2.2、测量对象
测控仪的测量对象为四路温度信号和一路真空室压力信号。温度测量采用铂电阻传感器，测量范围为0～60 ℃，对所测量的温度值进行采集显示；压力信号由真空计测量给出压力数据，并进行显示；测控仪能对各路温度和压力测量值进行存贮和查询。
2、测控仪的设计
测控仪采用了由TI公司的DSP芯片组成的运算处理单元，实现微波开关的遥控遥测功能、各种泵的控制和加热控温功能；采用工业级嵌入式触控一体机提供人机交互界面，该机具有17.8 cm(7寸)高清触摸屏，完成各种数据的显示及存储。测控仪组成原理图如图1所示。
图1 测控仪组成原理图
3、测控仪的应用
测控仪设计完成后，进行了产品的加工制造及调试，经测试，各项功能指标都能满足微波开关寿命试验的要求。测控仪随微波开关寿命试验设备交付用户，成功应用于微波开关的寿命验证试验，测控仪自动化程度高，人机交互界面合理，操作简单，使用方便，可实现长期无人值守试验，目前已累计无故障运行3年多，各项指标正常，试验仍在进行。
