基于LabVIEW的汽车ABS轮速传感器检测系统设计

2015-02-05长安大学汽车学院

电子世界 2015年13期

长安大学汽车学院罗浩

长安大学汽车学院罗浩

众所周知，车轮防抱死制动系统（Anti-lock Braking System）简称ABS，作为汽车主动性安全技术，在汽车上广泛应用。而汽车轮速传感器元件正是ABS的关键零件之一，其性能的好坏直接决定了ABS性能的高低。如何更好的提高汽车车轮防抱死制动系统的功能，提高汽车的安全性能，设计出合适的ABS轮速传感器检测系统迫在眉睫。

ABS；轮速传感器；LabVIEW；检测系统

引言

轮速传感器精确检测车轮速度是ABS系统正常工作的先决条件。据资料介绍,ABS轮速传感器的故障率占ABS总故障的30%以上。目前,国内主要的轮速传感器生产企业,普遍采用传统仪器构成的轮速传感器检定测试系统,存在可靠性差、检出率低等问题。因此,有必要开发专业的汽车传感器性能测试系统,以便快速的检测诊断轮速传感器是否合格,为开发和研究ABS防抱死制动系统提供了方便。

课文旨在设计一种低成本、高质量的ABS轮速传感器性能试验台,从而构建出一种汽车轮速传感器和齿轮参数专用自动化测试平台。理论基础是:以仪器仪表技术、计算机技术、自动化技术和测试技术,进而采用美国NI公司的LabVIEW软件,根据汽车轮速传感器的特点,开发出一套具有高可靠、高性能、高效率、高通用性的ABS轮速传感器性能试验台。

1 系统硬件设计

电动机、数据采集卡、自动机构、PC机等,如图1所示。

图1 系统结构图

1.1 电机

电动机的作用是带动齿圈旋转,齿圈周期性的离开和接近永久磁铁,使传感器产生电压信号,用该信号判断轮速,本系统中的电动机选中选择是信息采集部分。

1.2 数据采集卡

采集卡是连接信号采集和信号分析的桥梁,采集卡的选取尤为重要,它的精度决定了采样信号的精度。由于从霍尔式ABS传感器上直接获取的信号均是模拟信号,但是计算机不能直接处理模拟信号,所以必须将传感器中的采集到的模拟信号,用数据采集卡进行A/D转换后,才能供PC机进行分析和处理。结合本系统需要的输入输出通道路数以及使用要求、范围、价格等因素,该系统采用国产的豆豆电子科技有限公司生产的工业用数据采集卡-USB.DAQ V1.0.

1.3 自动机构

自动机构是为了满足霍尔元件的批量检测要求.该部分能够实现自动控制,元件按照某种要求自动到达/离开检测位置,并具有往复运行的功能。该系统采用可编程式步进电机,步进电机由驱动器驱动,由控制器实现软件的编程,步进电机带动滑轨进行,霍尔元件自动到位。

2 系统软件设计

霍尔式ABS传感器元件的批量自动检测软件LabVIEW包括前面板和程序框图面板。前面板是人机交换界面,程序框图面板是程序设计界面。系统软件部分编写中调用其自带的DLL动态连接库函数,按照检测方法确定程序的算法。检测系统完成了传感器元件的信号采集、元件的信号转换、元件的信号图形显示、元件的信号判定、结果的显示、元件检测结果以通用的文本格式.txt保存便于后续的查看。本测试系统的软件界面结构图如图2所示:

图2 软件界面结构图

下面将详细介绍系统软件各个模块的功能及实现方法:

2.1 初始化区设计

图3 软件脉冲发射图

图4 数据采集程序和数据判定

首先对需要检测的频率、有效值、峰峰值用函数库中的赋值函数,并赋予false值,进行10个检测数据的初始化,即在前面板中所显示的频率、有效值、峰峰值初始数据均为零,指示灯为红色警示状态,提示元件处于不合格状态。初始化后避免了上次检测所保留的数据对本次检测带来的视觉影响,使结果更加直观。

2.2 脉冲发射区设计

在不采用其他手段的条件下,采集卡的输出端可以对外界输出+3.3V的电压,而控制器的自动触发需要脉冲。为了使数据卡对外界发出脉冲,在软件设计中,采用了对数据卡发出持续的电压中采用两次中断的方式,并且中断时间只有50ms,由于时间间隔较短,这样数据卡就可以对外界发出脉冲,其软件模块如图3所示。

2.3 采集判定区设计

在每次检测中采用连续采集的方式,程序编写中,调用软件中的“调用库函数节点”函数,建立输入“通道号”、“放大倍数”、“采样个数”“采样频率”的通道,分别设置设为0、0、512、50000。通道号为数据流向采集卡的通道,本采集系统共有8个采集通道,但是该检测系统使用了第0个通道,接线端是采集卡的AD0和GND。放大倍数为采集数据允许放大任何倍数,本采集系统采用原始数据,即不将数据放大。采集个数是采集卡每检测一次,接受元件发出脉冲的个数,本系统中使用采集卡的最大采样数512,即检测一个元件每次采集512个数据点,由于齿圈只有44个,采集512个大约相当于采集了齿圈12个周期的数据,也即是车轮轮毂转动了12圈。采样频率为每秒钟采集的采样个数,采样个数越多,原始曲线越真实,本次采用系统数据卡最高的50000,即每秒钟采集50000个数据点。

图5 记录文本

2.4 结果记录区设计

在LabVIEW中文件储存相对于其他的编程语言比较简单,每次检测结束后,操作人员均可以查看检测结果,系统采用了使用简单的.txt文件,且以检测时间命名该文本文件,检测时间包含年月日和小时分钟秒,其文本保存路径为D∶记录,方便随时调阅,调阅时按照检测时间需找所需要的文件。检测结果保存时必须考虑到数据的完整性,文本保存有检测时间、测试编号、传感器间隙、技术要求、实验员、峰峰值、有效值、频率、是否合格、公司名称等元件检测相关信息,便于后续的查阅。