汽車儀表性能測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

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關(guān)鍵詞：LabVIEW；汽車儀表；測試系統(tǒng)

前言

汽車儀表是駕駛者與車輛交流的平臺(tái)，駕駛者通過儀表顯示的信息來掌握車輛的使用狀況，這種信息的交流既能保證車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，汽車數(shù)量不斷升高，截止2018年我國汽車保有量達(dá)到2.4億輛。因個(gè)人需求不同所購置的汽車在汽車儀表的、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)自行測試的儀表測試系統(tǒng)不僅可以給使用者帶來方便還能節(jié)約成本從而實(shí)現(xiàn)工作效率和效益的提高。

1測試系統(tǒng)硬件的基本組成

本儀表性能測試系統(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)開發(fā)前需要了解該儀表中車速表、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。車速表顯示車速時(shí)所需要的信號(hào)通過變速器上的車速傳感器獲得，本車速表的車速傳感器為磁感應(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，車速不同其感應(yīng)出的電動(dòng)勢的幅值和頻率也會(huì)不同，傳遞給車速表的信號(hào)就會(huì)不同，從而計(jì)算出的車速就會(huì)發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速信號(hào)是來自于發(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?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器是通過磁力線密度的變化，在磁力線穿過傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢后，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)，便可求出被測轉(zhuǎn)速。車速表和轉(zhuǎn)速表性能測試系統(tǒng)開發(fā)過程中需要驅(qū)動(dòng)儀表轉(zhuǎn)動(dòng)的的正弦波信號(hào)和方波信號(hào)，對于正弦波的生成需要D/A輸出，對于方波的輸出需要D/O輸出，這兩種信號(hào)可通過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燃油傳感器獲得，水溫表的顯示值通過水溫傳感器獲得，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，可以通過設(shè)計(jì)一套阻值可變的外圍電阻電路接入電路中來代替。儀表中的各種信號(hào)指示燈為開關(guān)信號(hào)，同樣可以通過NIUSB-6216數(shù)據(jù)采集卡產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。儀表測試系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡和一些電路把所需測試的汽車儀表和電腦連接起來，通過電腦中的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)測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一種程序開發(fā)軟件，是由美國的NI公司開發(fā)研制的，LabVIEW與C語言、BASIC語言大致相同，只不過labVIEW是采用圖形化的G語言編寫程序段，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)、測試的工作效率。整個(gè)儀表性能測試系統(tǒng)是通過LabVIEW軟件來編寫程序，主要工作是通過所編寫的程序產(chǎn)生儀表測試過程中所需要的信號(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)、論證和評估中，本論文中汽車儀表性能測試系統(tǒng)就會(huì)利用DAQ助手。本儀表性能測試系統(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)簡單明了的顯示各個(gè)測試所需參數(shù)，程序框圖的設(shè)計(jì)能夠完成測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)間的測試。由于各種儀表性能的差異，系統(tǒng)所需測試的項(xiàng)目也會(huì)不同，在測試過程中需要進(jìn)行單點(diǎn)測試和連續(xù)測試兩種不同的測試。整個(gè)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖如圖2所示，整個(gè)儀表性能測試系統(tǒng)功能框圖如圖3所示。在進(jìn)行儀表性能測試時(shí)首先確定儀表的工作原理從而判斷是進(jìn)行單點(diǎn)測試還是進(jìn)行連續(xù)測試，然后選擇所要測試的儀表，測試開始后會(huì)在面板圖中實(shí)時(shí)顯示測試的數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對可以判斷儀表性能的好壞。

3結(jié)論

本文中汽車儀表性能測試系統(tǒng)是基于具有圖形化編程語言的LabVIEW軟件進(jìn)行開發(fā)的，其界面簡單明了，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)確對儀表進(jìn)行測量同時(shí)能夠讀懂儀表的測量結(jié)果實(shí)現(xiàn)對儀表性能的正確判斷。本測試系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)采集卡不僅可以通過DAQ助手產(chǎn)生測試所需的信號(hào)，同時(shí)也能夠通過數(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)庫中，實(shí)現(xiàn)雙向交流提高測試的準(zhǔn)確性。

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作者：魏珊珊 馮煜清 單位：長安大學(xué)汽車學(xué)院