應用領域：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)以及對汽車擋風玻璃的淋水控制(包括噴水間隔與水量大小的調節(jié))。

應用方案：使用Nationl Instruments公司的LabVIEW編程軟件對數據進行采集、處理并對雨刮系統進行控制。

使用產品：Labview8.6軟件開發(fā)

平臺;NI PCI-7831R數據采集卡

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到150萬次的刮刷循環(huán)?，F在用PLC加觸摸屏的方式構造的控制系統比較流行，但其不足之處在于數據處理功能較弱，其功能遠不及LabVIEW。LabVIEW可以對數據進行采集、處理和分析，并用圖像形式表達，數據存儲比較方便。

軟件界面設計

該測試軟件根據我公司企業(yè)標準設計，界面明了，美觀。見圖(一)。

圖一 測試界面

操作界面分為主界面、參數設置界面、測試界面、水路控制界面、角度測試界面、數據存儲界面。操作模式分手動與自動，測試界面上半部分顯示信息，參數設置界面在另外一界面，可以設置刮刷次數，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計出水路控制圖，各個管路是用自定義布爾控件進行繪制，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

數據采集卡采集到旋轉編碼器輸送的脈沖數，然后運用LabVIEW進行換算出角度值。比如編碼器轉一圈發(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(°)

采樣時間的設定是根據具體實際情況而定，一般是這樣規(guī)定的：

f(t)≥刮刷頻率/120(s)

LabVIEW根據數據采集卡采

樣時間內接收的最大脈沖數便可以計算出刮刷角度。

刮刷頻率的測量

數據采集卡采集接近開關的+5V電壓信號，計數器便+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，這是由于雨刮系統的負載變化引起的。

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的。見圖(二)當要求進行濕刮時，電磁閥開啟，水通過管路噴灑到擋風玻璃上;當要求進行干刮時，則關閉電磁閥，開啟回水閥;當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生信號進水泵的控制是通過繼電器控制的。當數據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，數據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

自動模式下根據設置的干、濕刮時間來進行自動運行，總的刮刷次數為For循環(huán)的N端，當到達設定的時間時便輸出信號給繼電器從而控制相應的電磁閥的通斷。

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。電機電流的測量是通過電流變送器將電流輸送給數據采集卡，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，若電流超過了設定值則系統停止運行。

電機溫度是通過熱電偶進行測量的，熱電偶產生的電信號經過數據采集卡進入LabVIEW，經過換算后產生實際溫度，當電機溫度超過溫度設定上限時，系統停止運行。

數據處理

運用LabVIEW強大的數據處理功能對數據進行處理，并生成報表格式。LabVIEW會每隔一段時間自動保存數據到指定的路徑下，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。

結論

該套測試系統能滿足國內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。開放式構造，便于維護;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;采用虛擬儀器技術設計的測試系統界面更美觀，操作更方便。