基于LabVIEW的霍爾式輪速傳感器測(cè)試臺(tái)設(shè)計(jì)
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引言
霍爾式輪速傳感器是汽車中的一種重要的傳感器,它能以方波信號(hào)的形式將輪速信息告知汽車ECU。由于在生產(chǎn)過程中,通常要對(duì)其多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,如上升下降時(shí)間、導(dǎo)通關(guān)斷電流、占空比等,有時(shí)也會(huì)有對(duì)齒輪周節(jié)誤差的測(cè)試要求。如果用常規(guī)方法,釆用不同的設(shè)備分項(xiàng)測(cè)試,會(huì)嚴(yán)重的降低測(cè)試效率,不利于批量生產(chǎn)。為此,本文提出了一種基于LabVIEW的測(cè)試方法,該方法用高速數(shù)據(jù)采集卡釆集信號(hào),用LabVIEW編寫程序在電腦上對(duì)信號(hào)加以分析判斷,然后給出測(cè)試結(jié)果并生成報(bào)表,因而可以大幅度提高測(cè)試的效率與準(zhǔn)確度,同時(shí)具有很好的穩(wěn)定性。文中闡述了測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、思路,以及一些指標(biāo)的測(cè)試算法。
1 測(cè)試系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要由工控機(jī),信號(hào)采集卡,信號(hào)調(diào)理電路,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與直流電機(jī)組成,圖1所示為其測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)中的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速由工控機(jī)控制,帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),使得傳感器產(chǎn)生信號(hào),經(jīng)調(diào)理后由采集卡送交工控機(jī)進(jìn)行分析處理。系統(tǒng)主要對(duì)霍爾式輪速傳感器的以下幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試,包括上升下降時(shí)間、導(dǎo)通關(guān)斷電流、占空比、齒輪的周節(jié)誤差。生產(chǎn)時(shí),可在軟件中首先輸入每一項(xiàng)的判斷指標(biāo),然后由軟件自動(dòng)判斷所測(cè)傳感器合格與否。
系統(tǒng)所測(cè)試的傳感器是恒流型傳感器,典型波形及測(cè)試電路如圖2所示,導(dǎo)通電流約為14mA,關(guān)斷電流約為6.6mA。在信號(hào)調(diào)理電路中,可使用75Ω的釆樣電阻以使其轉(zhuǎn)換為電壓波形,繼而用數(shù)據(jù)釆集卡進(jìn)行釆集。
由于上升下降時(shí)間是最關(guān)鍵的指標(biāo),而且典型值均在13以內(nèi),所以,為了準(zhǔn)確測(cè)得上升下降時(shí)間,一般需要使用高速數(shù)據(jù)采集卡,這里使用的采集卡的釆樣率為20MHz,該采集卡在實(shí)際測(cè)試中,經(jīng)過驗(yàn)證,可以很好的滿足精度要求。
圖3所示是本系統(tǒng)的測(cè)試程序設(shè)計(jì)流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)后先進(jìn)行程序的初始化并從硬盤上讀入保存的測(cè)試指標(biāo),然后等待測(cè)試者按鍵。當(dāng)按動(dòng)測(cè)試按鈕后,程序?qū)⒆詣?dòng)讀取齒輪完整轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的傳感器數(shù)據(jù)信息,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,同時(shí)分步計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo),最后與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)作對(duì)比,以給出判斷結(jié)果并等待下次測(cè)試或結(jié)束。本程序在計(jì)算過程中使用到了Lab-VIEW提供的瞬態(tài)分析與周期分析工具。測(cè)試者也可以進(jìn)入后臺(tái)修改測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),或査看當(dāng)次測(cè)量的具體數(shù)據(jù)信息。
本軟件利用周期分析工具來分別采集上升沿和下降沿的周期數(shù)據(jù)并作計(jì)算,此部分程序框圖如圖4所示。齒輪測(cè)試設(shè)計(jì)為可選項(xiàng),若在生產(chǎn)線上只測(cè)量傳感器,則可以關(guān)閉此功能以節(jié)省時(shí)間,提高測(cè)試速度。
本系統(tǒng)的程序中設(shè)計(jì)了報(bào)表生成模塊,可記錄每一次測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果,并將其轉(zhuǎn)換為特定的字符串格式保存在內(nèi)存中,然后根據(jù)測(cè)試者的要求生成電子表格文件,以方便日后查閱分析。
2 系統(tǒng)測(cè)試
將傳感器與信號(hào)調(diào)理電路連接好后,啟動(dòng)電機(jī)即可開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,程序?qū)⒏鶕?jù)設(shè)定的齒數(shù)決定釆樣長(zhǎng)度,以保證采集完整一圈的數(shù)據(jù)。信號(hào)顯示與測(cè)試程序界面如圖5所示,計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果界面圖如圖6所示。經(jīng)過系統(tǒng)測(cè)試后可以看出,該程序?qū)τ趥鞲衅鞯囊幌盗写郎y(cè)指標(biāo)的測(cè)量均可達(dá)到要求,同時(shí),根據(jù)測(cè)試者輸入的標(biāo)準(zhǔn)還可將判斷結(jié)果顯示在屏幕上,以用于生產(chǎn)測(cè)試與樣品分析。
3 結(jié)語
NI公司的LabVIEW為數(shù)據(jù)采集分析工作提供了非常方便的解決方案,基于虛擬儀器圖形化編程技術(shù),可以快捷的搭建用戶所需的測(cè)試平臺(tái),而且日后修改升級(jí)時(shí),也僅需少量改動(dòng),因而極大的節(jié)省了成本,降低了軟件開發(fā)難度,縮短了研發(fā)時(shí)間。目前,該測(cè)試系統(tǒng)已成功運(yùn)用于生產(chǎn)線的檢測(cè)工作,而且系統(tǒng)工作穩(wěn)定,功能完備,提高了生產(chǎn)線產(chǎn)品檢測(cè)效率與檢測(cè)準(zhǔn)確度,可以滿足生產(chǎn)線對(duì)于測(cè)試的要求。