應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)自動化

挑戰(zhàn): 解決對汽車雨刮器的功能測試(刮刷角度與刮刷頻率)、耐久性能測試(刮刷150萬次)以及對汽車擋風(fēng)玻璃的淋水控制(包括噴水間隔與水量大小的調(diào)節(jié))。

應(yīng)用方案：使用Nationl Instruments公司的LabVIEW編程軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理并對雨刮系統(tǒng)進(jìn)行控制。

使用產(chǎn)品：Labview8.6軟件開發(fā)

平臺;NI PCI-7831R數(shù)據(jù)采集卡

介紹

雨刮器是汽車上重要的零部件，它能確保汽車在雨天能安全行駛，其性能的好壞直接影響汽車行駛的狀況。為了保證雨刮器的可靠性，雨刮器出廠試驗要求必須能達(dá)到150萬次的刮刷循環(huán)?，F(xiàn)在用PLC加觸摸屏的方式構(gòu)造的控制系統(tǒng)比較流行，但其不足之處在于數(shù)據(jù)處理功能較弱，其功能遠(yuǎn)不及LabVIEW。LabVIEW可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，并用圖像形式表達(dá)，數(shù)據(jù)存儲比較方便。

軟件界面設(shè)計

該測試軟件根據(jù)我公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，界面明了，美觀。見圖(一)。

圖一 測試界面

操作界面分為主界面、參數(shù)設(shè)置界面、測試界面、水路控制界面、角度測試界面、數(shù)據(jù)存儲界面。操作模式分手動與自動，測試界面上半部分顯示信息，參數(shù)設(shè)置界面在另外一界面，可以設(shè)置刮刷次數(shù)，循環(huán)時間等;測試界面下半部分是顯示的刮刷頻率，電機電流曲線與數(shù)值、電機溫度，運行時間、循環(huán)時間與各電磁閥的狀態(tài);水路控制界面用模擬的管路方式設(shè)計出水路控制圖，各個管路是用自定義布爾控件進(jìn)行繪制，水路控制方式一目了然;刮刷角度測試界面能顯示10組最近測量的角度值。

刮刷角度的測量

數(shù)據(jù)采集卡采集到旋轉(zhuǎn)編碼器輸送的脈沖數(shù)，然后運用LabVIEW進(jìn)行換算出角度值。比如編碼器轉(zhuǎn)一圈發(fā)送3600個脈沖則接收n個脈沖時的角度值為：Theta=πn/1800(rad)=n/10(°)

采樣時間的設(shè)定是根據(jù)具體實際情況而定，一般是這樣規(guī)定的：

f(t)≥刮刷頻率/120(s)

LabVIEW根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采

樣時間內(nèi)接收的最大脈沖數(shù)便可以計算出刮刷角度。

刮刷頻率的測量

數(shù)據(jù)采集卡采集接近開關(guān)的+5V電壓信號，計數(shù)器便+1用LabVIEW記錄下此刻的時間，然后繼續(xù)采集下次信

號，然后用下次采集結(jié)束的時間減去上次采集完的時間即為兩次的時間間隔t ms，刮刷頻率計算如下：f=60000/t(次/min)

采樣時間一般設(shè)定為:t≤ f(t)≤ 2t

刮刷頻率在實際測量中是實時變化的，這是由于雨刮系統(tǒng)的負(fù)載變化引起的。

水路的控制

水路控制主要是通過LabVIEW對電磁閥的通斷電來實現(xiàn)的。見圖(二)當(dāng)要求進(jìn)行濕刮時，電磁閥開啟，水通過管路噴灑到擋風(fēng)玻璃上;當(dāng)要求進(jìn)行干刮時，則關(guān)閉電磁閥，開啟回水閥;當(dāng)液位傳感器有信號時，則開啟回水泵，直到液位傳感器再次產(chǎn)生信號進(jìn)水泵的控制是通過繼電器控制的。當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡輸出端輸出信號時，繼電器便接通，從而接通水泵。各個電磁閥都是通過繼電器間接控制的，數(shù)據(jù)采集卡輸出端子的通斷直接控制繼電器的通斷。

圖二 水路控制界面

自動模式下根據(jù)設(shè)置的干、濕刮時間來進(jìn)行自動運行，總的刮刷次數(shù)為For循環(huán)的N端，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時間時便輸出信號給繼電器從而控制相應(yīng)的電磁閥的通斷。

雨刮電機的監(jiān)控

雨刮電機的監(jiān)控包括電機電流、機殼溫度兩個參數(shù)。電機電流的測量是通過電流變送器將電流輸送給數(shù)據(jù)采集卡，從而通過LabVIEW將電流以曲線的形式顯示到屏幕上，從而對電流實時監(jiān)控，若電流超過了設(shè)定值則系統(tǒng)停止運行。

電機溫度是通過熱電偶進(jìn)行測量的，熱電偶產(chǎn)生的電信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入LabVIEW，經(jīng)過換算后產(chǎn)生實際溫度，當(dāng)電機溫度超過溫度設(shè)定上限時，系統(tǒng)停止運行。

數(shù)據(jù)處理

運用LabVIEW強大的數(shù)據(jù)處理功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成報表格式。LabVIEW會每隔一段時間自動保存數(shù)據(jù)到指定的路徑下，并以word的格式生成報表。通過LabVIEW的生成報表工具包便可完成此工作。報表中包含的信息包括時間，刮刷角度、刮刷頻率、電機溫度、刮刷狀態(tài)，刮刷次數(shù)。

結(jié)論

該套測試系統(tǒng)能滿足國內(nèi)外各大汽車主機廠隊對雨刮器的功能與耐久性能要求測試。開放式構(gòu)造，便于維護(hù);靈敏度較高，電壓精度0.1v，電流精度0.1A，角度0.1°;由于采用工控機，耐環(huán)境性能較好，而且性價比較高;采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計的測試系統(tǒng)界面更美觀，操作更方便。