Сотрудниками центра “National Instruments – Политехник” проводятся исследования и разработки с применением технологий NI для целей прототипирования и отладки, сбора данных и управления экспериментальными установками. В общем, для того же, для чего впоследствии используют технологии NI инженеры и учёные, прошедшие курсы в нашем центре.
Среди прочих работ следует выделить прототип волоконно-оптического трансформатора тока (ВОТТ) – измерительного прибора, использующего эффект Фарадея для поляризованного светового излучения в магнитном поле. Прибор предназначен для измерения электрического тока в силовом электрооборудовании станций и подстанций, линиях электропередачи, на предприятиях энергоёмких отраслей промышленности.
Рис 1. Эффект Фарадея – вращение плоскости поляризации света под воздействием магнитного поля
К особенностям работы устройств такого типа следует отнести необходимость в темпе процесса формировать модулирующий сигнал частотой десятки-сотни килогерц, и с высокой фазовой когерентностью осуществлять измерение полезного сигнала с последующим применением методов цифровой обработки сигнала. Всё это в промышленном изделии выполняется специализированной микросхемой, но на этапе разработки и внедрения инноваций важную роль играет гибкость используемой отладочной инфраструктуры. Поэтому мы применили технологию LabVIEW FPGA и платформу NI FlexRIO, которая позволяет задействовать реконфигурируемые микросхемы ПЛИС, программируемые высокоуровневыми графическими средствами LabVIEW.
Рис.2. Используемая платформа FlexRIO
Описание оптической схемы ВОТТ вы найдете на этой странице. Схема включает в себя источник оптического излучения, электрооптический модулятор, фотоприёмник. Управление модуляцией и оцифровка сигнала фотоприёмника выполняется трансиверным модулем NI 5783, подключенным к FlexRIO в формате модуля PXI-Express.
На ПЛИС реализован прямой цифровой синтез сигналов модуляции и дополнительных опорных сигналов (RU 2021680380), применяемых для синхронного детектирования интерференционного сигнала с фотоприёмника. Накопленные данные синхронного детектора передаются модулю расчёта фазы с применением запатентованного алгоритма коррекции ошибок (патент № RU 2682981C1).
Все алгоритмы реализованы в LabVIEW FPGA (RU 2021610190, RU 2021680460), и протестированы с использованием цифровой модели волоконно-оптической системы, также реализованной в LabVIEW (RU 2021610021).
Также средствами PXI-платформы, в которой установлена плата FexRIO, реализованы все необходимые для проведения автоматизированных суточных испытаний средства: формирование выходного аналогового сигнала для эталонного компаратора, система технического зрения для снятия показаний с ЖКИ-индикатора сертифицированного устройства сравнения сигналов, многоканальная система регистрации температуры элементов схемы.
Рис.3.Схема испытательной установки прототипа ВОТТ
Майзель Алексей Витальевич, инженер Высшей школы прикладной физики и космических технологий