汽車(chē)儀表性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

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關(guān)鍵詞：LabVIEW；汽車(chē)儀表；測(cè)試系統(tǒng)

前言

汽車(chē)儀表是駕駛者與車(chē)輛交流的平臺(tái)，駕駛者通過(guò)儀表顯示的信息來(lái)掌握車(chē)輛的使用狀況，這種信息的交流既能保證車(chē)輛的安全行駛也可以保障駕駛者的安全。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車(chē)數(shù)量不斷升高，截止2018年我國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)到2.4億輛。因個(gè)人需求不同所購(gòu)置的汽車(chē)在汽車(chē)儀表的、外觀、功能等方面也就存在著一定差異。一款具有普遍適用性以及能夠?qū)崿F(xiàn)自行測(cè)試的儀表測(cè)試系統(tǒng)不僅可以給使用者帶來(lái)方便還能節(jié)約成本從而實(shí)現(xiàn)工作效率和效益的提高。

1測(cè)試系統(tǒng)硬件的基本組成

本儀表性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以T-ZB172A型組合儀表為依據(jù)，所以在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前需要了解該儀表中車(chē)速表、轉(zhuǎn)速表、燃油表、水溫表以及各種信號(hào)燈的結(jié)構(gòu)和工作原理。車(chē)速表顯示車(chē)速時(shí)所需要的信號(hào)通過(guò)變速器上的車(chē)速傳感器獲得，本車(chē)速表的車(chē)速傳感器為磁感應(yīng)式。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感器線圈中會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)，車(chē)速不同其感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)的幅值和頻率也會(huì)不同，傳遞給車(chē)速表的信號(hào)就會(huì)不同，從而計(jì)算出的車(chē)速就會(huì)發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速信號(hào)是來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置傳感器，本轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速傳感器為霍爾式傳感器。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器是通過(guò)磁力線密度的變化，在磁力線穿過(guò)傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢(shì)后，會(huì)將其轉(zhuǎn)換為交變電信號(hào)，最后傳感器的內(nèi)置電路會(huì)將信號(hào)調(diào)整和放大，輸出矩形脈沖信號(hào)，檢出單位時(shí)間的脈沖數(shù)，便可求出被測(cè)轉(zhuǎn)速。車(chē)速表和轉(zhuǎn)速表性能測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要驅(qū)動(dòng)儀表轉(zhuǎn)動(dòng)的的正弦波信號(hào)和方波信號(hào)，對(duì)于正弦波的生成需要D/A輸出，對(duì)于方波的輸出需要D/O輸出，這兩種信號(hào)可通過(guò)NIUSB-6216數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生。NIUSB-6216是一款總線供電USBM系列多功能DAQ模塊，在高采樣率下也能保持高精度。該模塊提供了8路差分BNC模擬輸入，400kS/s采樣率，2路BNC模擬輸出，24路數(shù)字I/O（8路BNC接口），每通道有4個(gè)可編程輸入范圍（±0.2V至±10V），數(shù)字觸發(fā)，2個(gè)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。燃油表的顯示值通過(guò)燃油傳感器獲得，水溫表的顯示值通過(guò)水溫傳感器獲得，這兩個(gè)傳感器都是電阻式傳感器，相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器，可以通過(guò)設(shè)計(jì)一套阻值可變的外圍電阻電路接入電路中來(lái)代替。儀表中的各種信號(hào)指示燈為開(kāi)關(guān)信號(hào)，同樣可以通過(guò)NIUSB-6216數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。儀表測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡和一些電路把所需測(cè)試的汽車(chē)儀表和電腦連接起來(lái)，通過(guò)電腦中的LabVIEW程序和DAQ助手，由電腦驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生儀表測(cè)試系統(tǒng)所需要的信號(hào)，當(dāng)電壓不能夠達(dá)到需求時(shí)，需要外接電源。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一種程序開(kāi)發(fā)軟件，是由美國(guó)的NI公司開(kāi)發(fā)研制的，LabVIEW與C語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言大致相同，只不過(guò)labVIEW是采用圖形化的G語(yǔ)言編寫(xiě)程序段，其采用的是數(shù)據(jù)流的編程方式，各程序的執(zhí)行順序取決于程序框圖中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向。LabVIEW可以提高構(gòu)建科學(xué)平臺(tái)和打造工程系統(tǒng)的能力，為實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集提供了快速通道，利用LabVIEW可以提高原理研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試的工作效率。整個(gè)儀表性能測(cè)試系統(tǒng)是通過(guò)LabVIEW軟件來(lái)編寫(xiě)程序，主要工作是通過(guò)所編寫(xiě)的程序產(chǎn)生儀表測(cè)試過(guò)程中所需要的信號(hào)。在NIDAQmx中DAQ助手是一種配置式的程序設(shè)計(jì)方式，DAQ助手能夠自動(dòng)地創(chuàng)建一個(gè)工作任務(wù)也可以消除一個(gè)工作任務(wù)，它的工作是基于任務(wù)的，其配置式的方法效率很高能夠準(zhǔn)確快速的完成任務(wù)的創(chuàng)建、編輯和運(yùn)行。這種方式廣泛應(yīng)用于檢驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)、論證和評(píng)估中，本論文中汽車(chē)儀表性能測(cè)試系統(tǒng)就會(huì)利用DAQ助手。本儀表性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括前面板和程序框圖的設(shè)計(jì)，前面板的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單明了的顯示各個(gè)測(cè)試所需參數(shù)，程序框圖的設(shè)計(jì)能夠完成測(cè)試所需要的各種操作包括各個(gè)儀表的顯示數(shù)值準(zhǔn)確性、工作耐久性、響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試。由于各種儀表性能的差異，系統(tǒng)所需測(cè)試的項(xiàng)目也會(huì)不同，在測(cè)試過(guò)程中需要進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試和連續(xù)測(cè)試兩種不同的測(cè)試。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如圖2所示，整個(gè)儀表性能測(cè)試系統(tǒng)功能框圖如圖3所示。在進(jìn)行儀表性能測(cè)試時(shí)首先確定儀表的工作原理從而判斷是進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)試還是進(jìn)行連續(xù)測(cè)試，然后選擇所要測(cè)試的儀表，測(cè)試開(kāi)始后會(huì)在面板圖中實(shí)時(shí)顯示測(cè)試的數(shù)據(jù)，通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)可以判斷儀表性能的好壞。

3結(jié)論

本文中汽車(chē)儀表性能測(cè)試系統(tǒng)是基于具有圖形化編程語(yǔ)言的LabVIEW軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，其界面簡(jiǎn)單明了，易于操作并且運(yùn)用的硬件數(shù)量少，從而節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。在該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，操作人員能夠快速掌握該系統(tǒng)的使用方法，能夠準(zhǔn)確對(duì)儀表進(jìn)行測(cè)量同時(shí)能夠讀懂儀表的測(cè)量結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表性能的正確判斷。本測(cè)試系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)采集卡不僅可以通過(guò)DAQ助手產(chǎn)生測(cè)試所需的信號(hào)，同時(shí)也能夠通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集各個(gè)儀表的信號(hào)，同時(shí)將儀表的信息儲(chǔ)存到電腦的數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)雙向交流提高測(cè)試的準(zhǔn)確性。

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作者：魏珊珊 馮煜清 單位：長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院