基于虚拟仪器技术设计油位传感器动态性能测试设备.docx

基于虚拟仪器技术设计油位传感器动态性能测试设备基于虚拟仪器技术设计油位传感器动态性能测试设备zhaohy导语：油位传感器性能测试设备采用静态测试方法，该方法无法对油位传感器进展全量程的动态性能测试。更加准确地进展油位传感器性能测试，进步品质并缩短测试时间公司现有的消费线上的油位传感器性能测试设备采用静态测试方法，该方法无法对油位传感器进展全量程的动态性能测试。为更加准确地进展油位传感器性能测试，进步品质并缩短测试时间，需要在较短的时间内高效、快捷、独立自主的开发出全新的油位传感器动态性能测试设备。该设备要求在主要完成多种型号包括哈飞、奇瑞、夏利、通用、长城、吉祥、江淮等公司的40多种车型油位传感器以下简称TSG全量程动态性能测试、低油位报警性能测试和断点测试的根底上，还要完成电子燃油泵以下简称EKP的启动电流性能测试和插头接线极性测试。由于虚拟仪器为用户提供了创新技术并能大幅降低消费本钱，而且能进步消费率和测量精度及设备性能，用户可以根据需求灵敏而快捷的组建自己的测控设备，不用再受由厂家提供的传统仪器的限制，所以结合本工程的特点，决定将虚拟仪器技术应用到测控设备研发中，完成数据收集和自动测控的功能。数据收集DAQ离不开驱动软件。NI-DAQmx驱动软件具有很多的优点，为本工程在缩短开发时间、降低开发本钱和进步测量精度等方面起到事半功倍的作用。测控设备的硬件设计1设备构造TSG动态性能测试设备的硬件局部由数据收集系统、阻值和低油位报警测量系统、运动控制测量系统、启动电流测量系统、极性测量系统、气动系统和报警系统等组成，其互相关系如图1所示。IMG=测试系统构成/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112485561930R.jpg/IMG图1测试系统构成2数据收集系统数据收集系统主要由基于PCI的收集卡PCI-6527和PCI-6052E构成。PCI-6527卡是应用在24Vdc下的24路输入、24路输出的数字收集卡，用于知足TSG动态测试设备20路数字输入信号，21路数字输出信号的控制要求；PCI6052E卡是能提供8路差分信号输入，最高采样率333kS/s，输入分辨率16位，输入范围±10V的模拟量收集卡，完全知足设备5路模拟量差分输入，采样率4000Hz，输入分辨率16位的要求。该系统作为设备的硬件核心。3阻值和低油位报警测量系统如图2所示，TSG是带中间滑动抽头的非线性跳跃型可变电阻器。它由如图3所示的连接浮子杆的运动带动中间滑动抽头的运动，而随之产生的电阻值变化可以真实反映出油箱中燃油的多少。为准确测试出TSG动态性能，即阻值随浮子杆运动高度变化而变化的性能，需要PCI-6052E进展阻值数值和高度数值的实时收集。IMG=油位传感器TSG/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112490819165Z.jpg/IMG图2油位传感器TSGIMG=带浮子杆的TSG/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112492434903D.jpg/IMG图3带浮子杆的TSGTSG阻值的收集是通过采样电路将阻值信号转变成010Vdc的电压信号，经过信号调理后再以差分信号的方式输入到PCI-6052E，其原理如图4所示。IMG=采样电路/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112494043495W.jpg/IMG图4采样电路根据其中R为TSG阻值，VR为R的电压，r为外接定值电阻，Vr为r的电压，Vr输入到PCI-6052E的CH0通道，VR输入到PCI-6052E的CH1通道，通过公式计算可得TSG的阻值。低油位报警阻值的测量方法与此一样。4运动控制测量系统TSG浮子杆上下运动和高度测量系统由SMC公司执行器LJ1H2022NF-400K-R2、控制器LC1-1B1VH2-L5和Balluff公司微脉冲位移传感器包括定位磁铁块BTL5-N-2814-1S、传感器的本体BTL5-A11-M400-P-S32和L型连接插头BKS-S33M-05组成，如图5所示。IMG=运动控制测量系统/uploadpic/THESIS/2007/12/20071211125015886712B.jpg/IMG图5运动控制测量系统将开发的运动控制程序输入到SMC控制器后，由测控软件通过PCI-6527控制SMC控制器选择不同的产品运动程序，SMC控制器通过控制沟通伺服电机来驱动滚珠丝杆以100mm/s的速度带动浮子杆上下运动，同时执行器将滚珠丝杆的位置信息反应回SMC控制器，实现浮子杆运动的闭环控制。而实际的运动高度值那么经过微脉冲位移传感器测量后处理为010Vdc的电压信号输入到PCI-6052E的CH3通道。利用LabVIEW进展应用软件开发1软件功能模块LabVIEW软件是一个图形化的开发环境，带有大量的内置功能，可以完成系统仿真、数据收集、仪器控制、测量分析和数据显示等任务，防止了传统开发环境的复杂编程工作。此次开发的软件是在WIN2000平台上利用LabVIEW无缝开发的一套基于虚拟仪器的TSG动态性能测试的测控软件，其软件功能模块如图6所示。IMG=软件功能模块/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112503694411K.jpg/IMG图6软件功能模块2TSG动态性能测试分析列举出四种TSG共40多种在滚珠丝杆以100mm/s的速度在大致6s的时间内抬升浮子杆经过中关键测量点的要求，另外局部产品还需测量低油位报警点的阻值。从中可知TSG高度范围是-30330mm，阻值范围是2320。这样在以高度为横坐标，阻值为纵坐标构成的坐标系中，由高度与阻值组成的判定窗口至少有7个，而且在控制高度点±1mm内必须有采样数据。为保证可靠地数据收集，经过测量系统分析，发现浮子杆的运动高度至多每间隔0.15mm就必需要保证同时有高度值和阻值输入到PCI-6052E，考虑应用程序是个复杂的、完成众多功能的测控程序，设定PCI-6052E的数据采样率4000Hz。3软件构造总体设计TSG动态性能测试设备测控软件的程序编写上采取顺序构造，包括两个独立的、可并行运行的任务：EKP性能测试St8.1和TSG动态性能测试St8.2。在开机执行由Case编写的初始化程序后，设备自动选择009产品，程序进入操纵状态。通过下拉菜单项选择择设备校验、校验调整、型号设置、型号选择和手动操纵等功能，完成设备设置与调整。按下人机界面上的自动按钮后，设备进入自动状态。4数据收集与曲线处理当测控软件执行到数据收集时，PCI-6052E进展5个通道2个TSG、2个低液位、1个高度连续差分数据收集，同时进展阻值的计算，直到浮子杆运动完毕。一方面，测控软件将实时收集TSG阻值构成的纵坐标和高度值构成的横坐标打包成Cluster后输入到X-YChartBuffer子VI，该子VI与由TSG关键测量点构成的控制限框子VI一起经过BuildClusterArray处理后输出到MultiplotX-YGraph子VI，最终画出TSG实时测量曲线。图7为TSG动态性能实时测量曲线。实时曲线用于观察TSG动态性能测试经过中曲线趋势，比拟粗略。低液位报警实时曲线的处理与此类似。IMG=TSG动态性能测试实时测量曲线/uploadpic/THESIS/2007/12/2007121112510275602B.jpg/IMG图7TSG动态性能测试实时测量曲线另一方面，测控软件将整个收集经过中的TSG阻值数据、高度值数据和低液位报警数据分别用一维数组存储起来，在浮子杆运动完毕后进展数据后台的组合、排序、挑选和结果判定，同时画出最终详尽的TSG动态性能测量曲线。这一设备投入运行后，消费节拍从原来的90s进步到如今的30s，产量进步了近3倍。TSG动态性能测试的经过完全模拟油箱中TSG的真实状态，设备到达BOSCH相关厂的性能要求，其性能稳定、用户界面友好、操纵简便及可靠性赢得了好评。0