陳久印，范有情，胡 翔，何 濤

（1湖北工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代制造質(zhì)量工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢430068；2湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢430068）

汽車位移傳感器的使用壽命直接關(guān)系到汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的壽命以及汽車制造廠商的聲譽(yù)。國內(nèi)汽車制造廠商急需一套針對(duì)汽車位移傳感器的耐久性測試系統(tǒng)。目前市場上一般都以虛擬儀器Lab VIEW結(jié)合NI公司的數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建此類采集測試系統(tǒng)，雖效果較好，但成本較高。本文結(jié)合實(shí)際情況分析了研華PCI1710數(shù)據(jù)采集卡的性能，提出基于PCI數(shù)據(jù)采集卡結(jié)合多線程以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的汽車位移傳感器耐久性測試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體方案

本測試系統(tǒng)主要由移動(dòng)工作臺(tái)、微型計(jì)算機(jī)、串口繼電器、PCI數(shù)據(jù)采集卡以及安裝在工作臺(tái)上的電磁閥、汽缸、位移傳感器等組成（圖1）。

圖1 系統(tǒng)硬件配置圖

對(duì)該工作臺(tái)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行整體優(yōu)化，確保汽缸能夠帶動(dòng)磁環(huán)水平移動(dòng)，并且能夠快速、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)磁環(huán)位置。本測試系統(tǒng)利用串口繼電器控制電磁閥，從而使汽缸帶動(dòng)磁環(huán)觸發(fā)位移傳感器產(chǎn)生電壓信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡和微型計(jì)算機(jī)采集、處理、存儲(chǔ)和分析采集到的電壓信號(hào)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電磁閥的選擇

電磁閥的種類較多，性能也各不相同。本測試系統(tǒng)結(jié)合耐久性測試的實(shí)際需求，選用日本SMC公 司 生 產(chǎn) 的 SY5120－5LZD－01 二 位 五 通 微 型DC24V換向氣閥。此電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡單、牢固、體積小、重量輕、頻率響應(yīng)快、性能穩(wěn)定、壽命長、可在常溫高溫下使用，以及抗外磁場干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

能夠驅(qū)動(dòng)電磁閥的模塊很多。其中RS232串口通信程序編寫簡單，硬件接口簡單，便于程序調(diào)試。工業(yè)級(jí)多功能四路繼電器控制板可以利用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)一些設(shè)備智能化控制，成本低，使用方便，壽命長，符合本測試系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境。

2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由研華公司生產(chǎn)的PCI－1710數(shù)據(jù)采集卡和其配套的接線端子、PCL電纜組成。該測試系統(tǒng)操作簡單，只需將PCI－1710數(shù)據(jù)采集卡插于PCI總線插槽并安裝相關(guān)驅(qū)動(dòng)即可。PCI－1710數(shù)據(jù)采集卡上有一個(gè)FIFO緩沖器，能存儲(chǔ)4 K的A／D采樣值。當(dāng)FIFO半滿時(shí)，PCI－1710數(shù)據(jù)采集會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。該特性提供了連續(xù)高速的數(shù)據(jù)輸入及Windows下更可靠的性能，采樣頻率高達(dá)100 k S／s［1］。本測試系統(tǒng)使用了3個(gè)模擬量輸入通道AI0、AI1、AI2同一時(shí)間對(duì)3個(gè)汽車位移傳感器進(jìn)行電壓信號(hào)的采集。同時(shí)將模擬量輸入AIGND接地，即將接線端子60口與26口串聯(lián)并與底線相連。管腳接線圖如圖2所示。

圖2 管腳接線圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件界面設(shè)計(jì)

本測試系統(tǒng)使用MFC對(duì)軟件界面進(jìn)行設(shè)計(jì)（圖3）。

圖3 軟件界面

3.2 程序流程圖

本系統(tǒng)使用C＋＋編程使用多線程技術(shù)進(jìn)行管理［2］，同時(shí)利用 MYSQL數(shù)據(jù)庫支持多線程處理、有多種列類型、存入速度快等優(yōu)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)［3］。程序流程如圖4所示。

圖4 程序流程

4 測試結(jié)果分析

在高速采集的情況下對(duì)采集到汽車位移傳感器的最大電壓與最小電壓進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 汽車位移傳感器最大最小電壓值

圖5 汽車位移傳感器電壓值測試結(jié)果分布圖

該汽車位移傳感器的最大、最小電壓分別為4.5 V和0.5 V。由表1計(jì)算可知，測量平均值分別為4.505 9 V、0.493 9 V，標(biāo)準(zhǔn)方差分別為0.011 189、0.008 765，測量精度較高。如圖5所示，測量結(jié)果波動(dòng)比較平穩(wěn)，可見系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高。

5 結(jié)束語

本測試系統(tǒng)選用C＋＋結(jié)合多線程以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)，結(jié)合研華公司生產(chǎn)的PCI－1710數(shù)據(jù)采集卡對(duì)汽車位移傳感器的耐久性進(jìn)行測試。本系統(tǒng)操作簡單、易于維護(hù)，投入使用半年以來檢測了各種類型新研發(fā)的汽車位移傳感器，提供了汽車位移傳感器使用壽命的一手資料。

［1］王生祥，勾 瑞.基于PCI局部總線的數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì)［J］.儀表技術(shù)與傳感器，2001（10）：21－23.

［2］劉 勇.如何利用MFC實(shí)現(xiàn)線程間的同步［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2001（S1）：256－258.

［3］Russell J T Dyer.MYSQL核心技術(shù)手冊(cè)［M］.第二版.辛紅軍，李東梅，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：442－470.