基于LabVIEW的霍爾式輪速傳感器測試臺設計
引言
霍爾式輪速傳感器是汽車中的一種重要的傳感器,它能以方波信號的形式將輪速信息告知汽車ECU。由于在生產過程中,通常要對其多項指標進行測試,如上升下降時間、導通關斷電流、占空比等,有時也會有對齒輪周節(jié)誤差的測試要求。如果用常規(guī)方法,釆用不同的設備分項測試,會嚴重的降低測試效率,不利于批量生產。為此,本文提出了一種基于LabVIEW的測試方法,該方法用高速數(shù)據采集卡釆集信號,用LabVIEW編寫程序在電腦上對信號加以分析判斷,然后給出測試結果并生成報表,因而可以大幅度提高測試的效率與準確度,同時具有很好的穩(wěn)定性。文中闡述了測試系統(tǒng)的設計方法、思路,以及一些指標的測試算法。
1 測試系統(tǒng)的軟硬件設計
本系統(tǒng)主要由工控機,信號采集卡,信號調理電路,電機驅動電路與直流電機組成,圖1所示為其測試系統(tǒng)結構框圖。系統(tǒng)中的直流電機轉速由工控機控制,帶動齒輪轉動,使得傳感器產生信號,經調理后由采集卡送交工控機進行分析處理。系統(tǒng)主要對霍爾式輪速傳感器的以下幾項指標進行測試,包括上升下降時間、導通關斷電流、占空比、齒輪的周節(jié)誤差。生產時,可在軟件中首先輸入每一項的判斷指標,然后由軟件自動判斷所測傳感器合格與否。
系統(tǒng)所測試的傳感器是恒流型傳感器,典型波形及測試電路如圖2所示,導通電流約為14mA,關斷電流約為6.6mA。在信號調理電路中,可使用75Ω的釆樣電阻以使其轉換為電壓波形,繼而用數(shù)據釆集卡進行釆集。
由于上升下降時間是最關鍵的指標,而且典型值均在13以內,所以,為了準確測得上升下降時間,一般需要使用高速數(shù)據采集卡,這里使用的采集卡的釆樣率為20MHz,該采集卡在實際測試中,經過驗證,可以很好的滿足精度要求。
圖3所示是本系統(tǒng)的測試程序設計流程圖。系統(tǒng)啟動后先進行程序的初始化并從硬盤上讀入保存的測試指標,然后等待測試者按鍵。當按動測試按鈕后,程序將自動讀取齒輪完整轉動一圈的傳感器數(shù)據信息,并對數(shù)據進行濾波,同時分步計算各項指標,最后與測試標準作對比,以給出判斷結果并等待下次測試或結束。本程序在計算過程中使用到了Lab-VIEW提供的瞬態(tài)分析與周期分析工具。測試者也可以進入后臺修改測試標準,或査看當次測量的具體數(shù)據信息。
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)據并作計算,此部分程序框圖如圖4所示。齒輪測試設計為可選項,若在生產線上只測量傳感器,則可以關閉此功能以節(jié)省時間,提高測試速度。
本系統(tǒng)的程序中設計了報表生成模塊,可記錄每一次測試的數(shù)據結果,并將其轉換為特定的字符串格式保存在內存中,然后根據測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)測試
將傳感器與信號調理電路連接好后,啟動電機即可開始進行數(shù)據采集,程序將根據設定的齒數(shù)決定釆樣長度,以保證采集完整一圈的數(shù)據。信號顯示與測試程序界面如圖5所示,計算數(shù)據結果界面圖如圖6所示。經過系統(tǒng)測試后可以看出,該程序對于傳感器的一系列待測指標的測量均可達到要求,同時,根據測試者輸入的標準還可將判斷結果顯示在屏幕上,以用于生產測試與樣品分析。
3 結語
NI公司的LabVIEW為數(shù)據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,可以快捷的搭建用戶所需的測試平臺,而且日后修改升級時,也僅需少量改動,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)時間。目前,該測試系統(tǒng)已成功運用于生產線的檢測工作,而且系統(tǒng)工作穩(wěn)定,功能完備,提高了生產線產品檢測效率與檢測準確度,可以滿足生產線對于測試的要求。