長安大學(xué)汽車學(xué)院 羅 浩

基于LabVIEW的汽車ABS輪速傳感器檢測系統(tǒng)設(shè)計

長安大學(xué)汽車學(xué)院 羅 浩

眾所周知，車輪防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System）簡稱ABS，作為汽車主動性安全技術(shù)，在汽車上廣泛應(yīng)用。而汽車輪速傳感器元件正是ABS的關(guān)鍵零件之一，其性能的好壞直接決定了ABS性能的高低。如何更好的提高汽車車輪防抱死制動系統(tǒng)的功能，提高汽車的安全性能，設(shè)計出合適的ABS輪速傳感器檢測系統(tǒng)迫在眉睫。

ABS；輪速傳感器；LabVIEW；檢測系統(tǒng)

引言

輪速傳感器精確檢測車輪速度是ABS系統(tǒng)正常工作的先決條件。據(jù)資料介紹,ABS輪速傳感器的故障率占ABS總故障的30%以上。目前,國內(nèi)主要的輪速傳感器生產(chǎn)企業(yè),普遍采用傳統(tǒng)儀器構(gòu)成的輪速傳感器檢定測試系統(tǒng),存在可靠性差、檢出率低等問題。因此,有必要開發(fā)專業(yè)的汽車傳感器性能測試系統(tǒng),以便快速的檢測診斷輪速傳感器是否合格,為開發(fā)和研究ABS防抱死制動系統(tǒng)提供了方便。

課文旨在設(shè)計一種低成本、高質(zhì)量的ABS輪速傳感器性能試驗臺,從而構(gòu)建出一種汽車輪速傳感器和齒輪參數(shù)專用自動化測試平臺。理論基礎(chǔ)是:以儀器儀表技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和測試技術(shù),進而采用美國NI公司的LabVIEW軟件,根據(jù)汽車輪速傳感器的特點,開發(fā)出一套具有高可靠、高性能、高效率、高通用性的ABS輪速傳感器性能試驗臺。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

電動機、數(shù)據(jù)采集卡、自動機構(gòu)、PC機等,如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 電機

電動機的作用是帶動齒圈旋轉(zhuǎn),齒圈周期性的離開和接近永久磁鐵,使傳感器產(chǎn)生電壓信號,用該信號判斷輪速,本系統(tǒng)中的電動機選中選擇是信息采集部分。

1.2 數(shù)據(jù)采集卡

采集卡是連接信號采集和信號分析的橋梁,采集卡的選取尤為重要,它的精度決定了采樣信號的精度。由于從霍爾式ABS傳感器上直接獲取的信號均是模擬信號,但是計算機不能直接處理模擬信號,所以必須將傳感器中的采集到的模擬信號,用數(shù)據(jù)采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換后,才能供PC機進行分析和處理。結(jié)合本系統(tǒng)需要的輸入輸出通道路數(shù)以及使用要求、范圍、價格等因素,該系統(tǒng)采用國產(chǎn)的豆豆電子科技有限公司生產(chǎn)的工業(yè)用數(shù)據(jù)采集卡-USB.DAQ V1.0.

1.3 自動機構(gòu)

自動機構(gòu)是為了滿足霍爾元件的批量檢測要求.該部分能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制,元件按照某種要求自動到達/離開檢測位置,并具有往復(fù)運行的功能。該系統(tǒng)采用可編程式步進電機,步進電機由驅(qū)動器驅(qū)動,由控制器實現(xiàn)軟件的編程,步進電機帶動滑軌進行,霍爾元件自動到位。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

霍爾式ABS傳感器元件的批量自動檢測軟件LabVIEW包括前面板和程序框圖面板。前面板是人機交換界面,程序框圖面板是程序設(shè)計界面。系統(tǒng)軟件部分編寫中調(diào)用其自帶的DLL動態(tài)連接庫函數(shù),按照檢測方法確定程序的算法。檢測系統(tǒng)完成了傳感器元件的信號采集、元件的信號轉(zhuǎn)換、元件的信號圖形顯示、元件的信號判定、結(jié)果的顯示、元件檢測結(jié)果以通用的文本格式.txt保存便于后續(xù)的查看。本測試系統(tǒng)的軟件界面結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:

圖2 軟件界面結(jié)構(gòu)圖

下面將詳細介紹系統(tǒng)軟件各個模塊的功能及實現(xiàn)方法:

2.1 初始化區(qū)設(shè)計

圖3 軟件脈沖發(fā)射圖

圖4 數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)判定

首先對需要檢測的頻率、有效值、峰峰值用函數(shù)庫中的賦值函數(shù),并賦予false值,進行10個檢測數(shù)據(jù)的初始化,即在前面板中所顯示的頻率、有效值、峰峰值初始數(shù)據(jù)均為零,指示燈為紅色警示狀態(tài),提示元件處于不合格狀態(tài)。初始化后避免了上次檢測所保留的數(shù)據(jù)對本次檢測帶來的視覺影響,使結(jié)果更加直觀。

2.2 脈沖發(fā)射區(qū)設(shè)計

在不采用其他手段的條件下,采集卡的輸出端可以對外界輸出+3.3V的電壓,而控制器的自動觸發(fā)需要脈沖。為了使數(shù)據(jù)卡對外界發(fā)出脈沖,在軟件設(shè)計中,采用了對數(shù)據(jù)卡發(fā)出持續(xù)的電壓中采用兩次中斷的方式,并且中斷時間只有50ms,由于時間間隔較短,這樣數(shù)據(jù)卡就可以對外界發(fā)出脈沖,其軟件模塊如圖3所示。

2.3 采集判定區(qū)設(shè)計

在每次檢測中采用連續(xù)采集的方式,程序編寫中,調(diào)用軟件中的“調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點”函數(shù),建立輸入“通道號”、“放大倍數(shù)”、“采樣個數(shù)”“采樣頻率”的通道,分別設(shè)置設(shè)為0、0、512、50000。通道號為數(shù)據(jù)流向采集卡的通道,本采集系統(tǒng)共有8個采集通道,但是該檢測系統(tǒng)使用了第0個通道,接線端是采集卡的AD0和GND。放大倍數(shù)為采集數(shù)據(jù)允許放大任何倍數(shù),本采集系統(tǒng)采用原始數(shù)據(jù),即不將數(shù)據(jù)放大。采集個數(shù)是采集卡每檢測一次,接受元件發(fā)出脈沖的個數(shù),本系統(tǒng)中使用采集卡的最大采樣數(shù)512,即檢測一個元件每次采集512個數(shù)據(jù)點,由于齒圈只有44個,采集512個大約相當(dāng)于采集了齒圈12個周期的數(shù)據(jù),也即是車輪輪轂轉(zhuǎn)動了12圈。采樣頻率為每秒鐘采集的采樣個數(shù),采樣個數(shù)越多,原始曲線越真實,本次采用系統(tǒng)數(shù)據(jù)卡最高的50000,即每秒鐘采集50000個數(shù)據(jù)點。

圖5 記錄文本

2.4 結(jié)果記錄區(qū)設(shè)計

在LabVIEW中文件儲存相對于其他的編程語言比較簡單,每次檢測結(jié)束后,操作人員均可以查看檢測結(jié)果,系統(tǒng)采用了使用簡單的.txt文件,且以檢測時間命名該文本文件,檢測時間包含年月日和小時分鐘秒,其文本保存路徑為D∶記錄,方便隨時調(diào)閱,調(diào)閱時按照檢測時間需找所需要的文件。檢測結(jié)果保存時必須考慮到數(shù)據(jù)的完整性,文本保存有檢測時間、測試編號、傳感器間隙、技術(shù)要求、實驗員、峰峰值、有效值、頻率、是否合格、公司名稱等元件檢測相關(guān)信息,便于后續(xù)的查閱。

3 實驗結(jié)果

文本中顯示元件是否合格的標(biāo)志采用了電學(xué)常用的1和0標(biāo)志,1代表合格,0代表不合格。下圖5為在某次檢測中的記錄文本。

4 結(jié)論

實現(xiàn)了霍爾元件批量檢測和霍爾元件、霍爾式ABS傳感器、磁電式ABS傳感器的單個檢測,結(jié)果表明該檢測系統(tǒng)符合設(shè)計要求,滿足企業(yè)小批量的使用需求。

［1］陳彥夫.ABS輪速傳感器的性能試驗研究［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2008.

［2］楊樂平.LabVIEW高級程序設(shè)計［M］.北京:清華大學(xué)出版社,2004.

［3］陳彥夫.ABS輪速傳感器的性能試驗研究［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2008.

［4］汪知望.汽車ABS磁電式傳感器的動態(tài)特性［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2006.