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轉換器與無人飛行載具設備測試

在文檔中 應用太陽能系統 (頁 97-103)

第六章 系統整合測試

6.3 轉換器與無人飛行載具設備測試

吾人在自然環境下針對太陽能板作相關測試,由於控制變因無法 維持不變,因此所獲得的實驗結果為各個因素結合在一起,非單一操 縱變因所影響之結果,需特別注意。因此需長時間觀察,對所得的數 據加以分析,才能得到正確的結果。

驅動 FPGA。由之前的太陽能板特性實驗可知,一塊太陽能板輸出電 流最大可達 0.6 安培,故在日照條件充足的情形下,單獨驅動 FPGA 運作時,只需一塊太陽能板即可。

圖 6.3.1 轉換器驅動 FPGA 運作

【實驗二】

測試目標:FPGA 接上 GPS 接收器與位準轉換晶片,並以轉換器驅 動。以電源供應器模擬太陽能板輸出,在不同電壓下,維 持整個 FPGA 系統運作所需電流。

電源供應器輸入電壓 所需電流 2V 0.55A 4V 0.35A

6V 0.2A

8V 0.15A

表 6.3.2 不同電壓下驅動 FPGA 運作所需電流

結果討論:

表 6.3.2 為不同電壓下,驅動整個系統運作所需電流。圖 6.3.2 為 測試情形。其中紅燈代表正常工作。結果證明只要太陽能板能夠提供 足夠的電流,則吾人所設計之轉換器便能正確的驅動整個 FPGA 系統 運作,甚至在 download 程式至 FPGA 時,轉換器仍然正常運作。由 表 6.3.2 可知,只需一塊太陽能板便能維持整個 FPGA 系統正常運作 了。

圖 6.3.2 轉換器驅動 FPGA 運作

【實驗三】

測試目標:轉換器驅動去年學長控制器實現之 TMS5402DSK 板。同 樣以電源供應器模擬太陽能板輸出,在不同輸出電壓下所 需電流。

結果討論:

表 6.3.3 為不同電壓下驅動 5xDSK 板所需電流。圖 6.3.3 為測試 情形。其中黃燈代表可以驅動。結果證明吾人所設計之轉換器可以順 利驅動 5xDSK 板運作。單一太陽能板可能無法驅動 5xDSK 板,因此 必須將兩塊太陽能板串聯。

電源供應器輸入電壓 所需電流 2V 0.78A

4V 0.4A

6V 0.28A

8V 0.2A

表 6.3.3 不同電壓下驅動 5xDSK 板所需電流

圖 6.3.3 轉換器驅動 5xDSK 板

【實驗四】

測試目標:轉換器驅動今年控制器實現之 TMS320C6711DSK 板。同 樣測試轉換器是否可以順利驅動。

結果討論:

圖 6.3.4 與圖 6.3.5 為測量情形。實驗顯示轉換器無法完全驅動 6xDSK 板。經由電流勾表與示波器量測波形可知,6xDSK 板在啟動 約 0.15ms 內需要 8 安培電流得以驅動,待啟動後所需電流降為 0.6 安培得以運作。可能原因為當初吾人在設計轉換器時,並無考慮 6xDSK 板的非線性負載效應,也就是吾人在設計時將負載視為純負 載設計,因此對於瞬間負載的巨大變化並無法順利完全驅動,僅能部 分驅動。吾人使用之電源供應器提供電流最大為 3.2 安培,故以電源 供應器直接驅動 6xDSK 板亦無法完全驅動。圖 6.3.4 代表轉換器驅動 情形。注意有三顆燈亮(兩黃一紅),紅色代表瞬間電流不足。圖 6.3.5 為修改轉換器後驅動情形。注意有六顆燈亮(五黃一紅),紅色代表 瞬間電流不足。

圖 6.3.4 轉換器驅動 6xDSK 板

圖 6.3.5 轉換器修改後驅動 6xDSK 板

由以上四個實驗可知,吾人所設計之轉換器對於去年學長所使用 的單晶片皆可個別驅動,但是對於 6711DSK 板卻驅動不完全,可能 原因有:6711DSK 板啟動瞬間需要非常大的電流,且為一非線性負 載,吾人當初在設計轉換器時並不知其啟動時電流特性曲線,所以瞬 間無法提供如此大的電流,因此無法驅動完全。

【實驗五】

測試目標:測試轉換器是否可以同時驅動 FPGA 與 5402DSK 板。測 試條件為電源供應器 8 伏特模擬兩塊太陽能板串接,以驅 動負載。

結果討論:

結果顯示吾人所設計之轉換器可以使去年整個無人飛行載具上 單晶片正常運作,且在太陽能板輸入電壓為 8 伏特時,所需電流約為 0.35 安培。太陽能板在正常狀態下應可提供如此大電流,測試圖形如

圖 6.3.6。

圖 6.3.6 轉換器驅動 FPGA 與 DSK 板

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