汽车仪表性能测试系统设计分析

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关键词：LabVIEW；汽车仪表；测试系统

前言

汽车仪表是驾驶者与车辆交流的平台，驾驶者通过仪表显示的信息来掌握车辆的使用状况，这种信息的交流既能保证车辆的安全行驶也可以保障驾驶者的安全。随着经济水平的提高，汽车数量不断升高，截止2018年我国汽车保有量达到2.4亿辆。因个人需求不同所购置的汽车在汽车仪表的、外观、功能等方面也就存在着一定差异。一款具有普遍适用性以及能够实现自行测试的仪表测试系统不仅可以给使用者带来方便还能节约成本从而实现工作效率和效益的提高。

1测试系统硬件的基本组成

本仪表性能测试系统的设计是以T-ZB172A型组合仪表为依据，所以在系统开发前需要了解该仪表中车速表、转速表、燃油表、水温表以及各种信号灯的结构和工作原理。车速表显示车速时所需要的信号通过变速器上的车速传感器获得，本车速表的车速传感器为磁感应式。根据电磁感应原理，传感器线圈中会感应产生交变电动势，车速不同其感应出的电动势的幅值和频率也会不同，传递给车速表的信号就会不同，从而计算出的车速就会发生变化。转速表的转速信号是来自于发动机的曲轴位置传感器，本转速表的转速传感器为霍尔式传感器。霍尔转速传感器是通过磁力线密度的变化，在磁力线穿过传感器上的感应元件时，产生霍尔电势。霍尔转速传感器的霍尔元件在产生霍尔电势后，会将其转换为交变电信号，最后传感器的内置电路会将信号调整和放大，输出矩形脉冲信号，检出单位时间的脉冲数，便可求出被测转速。车速表和转速表性能测试系统开发过程中需要驱动仪表转动的的正弦波信号和方波信号，对于正弦波的生成需要D/A输出，对于方波的输出需要D/O输出，这两种信号可通过NIUSB-6216数据采集卡产生。NIUSB-6216是一款总线供电USBM系列多功能DAQ模块，在高采样率下也能保持高精度。该模块提供了8路差分BNC模拟输入，400kS/s采样率，2路BNC模拟输出，24路数字I/O（8路BNC接口），每通道有4个可编程输入范围（±0.2V至±10V），数字触发，2个计数器/定时器。燃油表的显示值通过燃油传感器获得，水温表的显示值通过水温传感器获得，这两个传感器都是电阻式传感器，相当于滑动变阻器，可以通过设计一套阻值可变的外围电阻电路接入电路中来代替。仪表中的各种信号指示灯为开关信号，同样可以通过NIUSB-6216数据采集卡产生开关信号。仪表测试系统通过数据采集卡和一些电路把所需测试的汽车仪表和电脑连接起来，通过电脑中的LabVIEW程序和DAQ助手，由电脑驱动数据采集卡产生仪表测试系统所需要的信号，当电压不能够达到需求时，需要外接电源。整个测试系统的硬件结构图如图1所示。

2测试系统软件设计

LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种程序开发软件，是由美国的NI公司开发研制的，LabVIEW与C语言、BASIC语言大致相同，只不过labVIEW是采用图形化的G语言编写程序段，其采用的是数据流的编程方式，各程序的执行顺序取决于程序框图中各个节点之间的数据流向。LabVIEW可以提高构建科学平台和打造工程系统的能力，为实现仪器编程和数据采集提供了快速通道，利用LabVIEW可以提高原理研究、设计、测试的工作效率。整个仪表性能测试系统是通过LabVIEW软件来编写程序，主要工作是通过所编写的程序产生仪表测试过程中所需要的信号。在NIDAQmx中DAQ助手是一种配置式的程序设计方式，DAQ助手能够自动地创建一个工作任务也可以消除一个工作任务，它的工作是基于任务的，其配置式的方法效率很高能够准确快速的完成任务的创建、编辑和运行。这种方式广泛应用于检验系统的试验、论证和评估中，本论文中汽车仪表性能测试系统就会利用DAQ助手。本仪表性能测试系统的设计包括前面板和程序框图的设计，前面板的设计能够实现简单明了的显示各个测试所需参数，程序框图的设计能够完成测试所需要的各种操作包括各个仪表的显示数值准确性、工作耐久性、响应时间的测试。由于各种仪表性能的差异，系统所需测试的项目也会不同，在测试过程中需要进行单点测试和连续测试两种不同的测试。整个测试系统设计的流程图如图2所示，整个仪表性能测试系统功能框图如图3所示。在进行仪表性能测试时首先确定仪表的工作原理从而判断是进行单点测试还是进行连续测试，然后选择所要测试的仪表，测试开始后会在面板图中实时显示测试的数据，通过与数据库中的标准数据进行比对可以判断仪表性能的好坏。

3结论

本文中汽车仪表性能测试系统是基于具有图形化编程语言的LabVIEW软件进行开发的，其界面简单明了，易于操作并且运用的硬件数量少，从而节约了开发成本。在该系统的实际运用中，操作人员能够快速掌握该系统的使用方法，能够准确对仪表进行测量同时能够读懂仪表的测量结果实现对仪表性能的正确判断。本测试系统中采用的数据采集卡不仅可以通过DAQ助手产生测试所需的信号，同时也能够通过数据采集卡采集各个仪表的信号，同时将仪表的信息储存到电脑的数据库中，实现双向交流提高测试的准确性。

参考文献

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作者：魏珊珊 冯煜清 单位：长安大学汽车学院