基于虚拟仪器技术电机式汽车仪表的设计

谷军闪，李 超

（1.周口科技职业学院，河南周口,466000；2.淮阳县刘振屯乡第一初级中学，河南周口,466725）

基于虚拟仪器技术电机式汽车仪表的设计

谷军闪1，李 超2

（1.周口科技职业学院，河南周口,466000；2.淮阳县刘振屯乡第一初级中学，河南周口,466725）

针对电机式汽车仪表中虚拟仪器技术的应用，从设计的实现方面入手，做了简单的论述分析。基于虚拟仪器技术的电机式汽车，其车速表与里程表等的性能较强，能够精准的反映出汽车行驶的实际情况，为驾驶人员提供准确的信息，以及时做好车辆运行维护工作，及时为汽车补充能量，确保汽车能够稳定的运行。

虚拟仪器技术；电机式；汽车仪表；功能设计

0 引言

汽车仪表盘作为汽车能量消耗反映的重要指标，随着科学技术的发展，不断地更新换代。电机式仪表凭借自身的高性能，即可靠性以及稳定性等，被广泛的应用在汽车领域。电机式仪表设计较为复杂，而且后期使用的过程中，难以对其进行有效的调整。而基于虚拟仪器技术的仪表，则能够极大程度上提升汽车仪表的性能。

1 虚拟仪器技术概述

虚拟仪器技术理念，主要是借助计算机，进行仪器管理工作，实现仪器系统组织，替代仪器设备完成相应的测量工作，实现完全取代传统仪器电子仪器的目标。现阶段，电机式仪表设计，所利用的虚拟仪器软件开发平台较多，主流平台包括Labview、GL Studio等，多采用Labview，作为电机式汽车仪表盘设计平台，基于汽车仪表盘功能，借助虚拟仪器技术，来实现基本功能仿真设计，比如车速与油耗等。

2 汽车仪表盘功能分析

2.1 车速表

汽车仪器设备中，仪表是主要仪器，主要是用来反映汽车行驶状态，以及发动机运行状态与参数信息的。基于汽车仪表的功能，可以将其分为车速表与里程表，以及燃油表与机油压力表等。车速表多为电磁式电流表，汽车在实际运行的过程中，车速表使用电流表来进行指示，车速传感器将获得而的信号，利用信号处理器，将其转化为电流信号。电流表负责将电流转化为车速，以英里/小时为单位，或者公里/小时为单位。

2.2 里程表

通常情况下，里程表主要构成是步进电动机与计数器等。汽车实际运行的国策中，车速表所输出的脉冲信号，利用信号处理电路，实现信号分频与方法，最后将其变为脉冲信号。电动机负责的信号转换，将其转化为角位移信号，进而带动电机轴转动，实现计数器转动，记录汽车进行历程。

2.3 燃油表与机油压力表

汽车仪表盘构成中，燃油表主要是用来反映汽车油箱内剩余油量情况。燃油表构成包括油量指标表与传感器等，用指针来作为指示，通过数字显示。机油压力表组主要用来反映发动机工作情况，即反映润滑系统中的机油压力大小。机油压力表构成包括油压指示表以及油压传感器等。部分汽车仪表盘内为安置机油压力表，使用油压指示系统，来检测汽车润滑系统运行的机油压力。

2.4 水温表与转速表

汽车冷却系统的运行，需要避免发动机过热或者过冷，确保发动机能够始终保持在适当的温度范围内。水温表属于汽车仪表盘中的这主要仪表，主要包括水温指示计以及水温传感器等，常用的水温传感器，包括双金属片式以及热敏电阻式，而温度表主要为电热式或者电磁式。转速表主要是用来显示发动机转速的，作为工况信息反映的主要装置，能够实时提供发动机信息，以便汽车驾驶人员能够合理的选择速度范围。

3 基于虚拟仪器技术的汽车仪表盘设计

3.1 选择虚拟仪器

虚拟仪器即软件，其硬件多是负责进行信号转化，将测量物理信号给转换成为二进制信号，对采集数据做有效的分析与存储。当完成虚拟仪器硬件平台构建后，则需要进行软件程序设计，构建虚拟界面，为用户提供人机接口，进行参数设计，修改仪器操作等。除此之外利用虚拟仪器，即计算机，来参与信号分析，实现数据输入与输出，做好数据分析与存储工作。通常情况下，虚拟仪器层次结构，主要包括I/O接口软件、仪器驱动程序、应用软件。基于LabVIEM平台进行系统编写，借助软件的函数模块库功能，进行汽车仪表盘测试与系统开发。汽车仪表盘系统设计中，功能模块设计主要包括上述提到的车速表、发动机、燃油表等测试模块。在进行系统模块测试前，需要做好车辆特征参数分析，借助数据采集卡，进行数据采集与分析以及显示[1]。

3.2 界面设计

基于汽车仪表盘功能特征分析，能够明确汽车仪表盘的界面，主要是由各模块与指示灯等构成。因为仪表盘各功能模块分工不同，共同组成仪表盘界面，对此在进行界面设计的过程中，则需要明确各模块的基本功能，便于汽车驾驶人员可以便捷的获取汽车运行的实际情况，进而获取相关数据，及时做好汽车参数调整工作。基于实际采集数据，进行功能模块参数设置以及报警信息设置等。基于程序实际运行，结合油量情况，来设定燃油表，结合测试汽车车速与油耗，以实现模拟测试。现阶段，多数汽车冷却液的温度在90℃左右，通常在80℃-150℃范围内波动，则表示汽车温度正常，将水温警报设置为150℃，汽车驾驶人员可以从面板上直接读取[2]。

3.3 功能模块设计

仪表盘功能模块设计主要分为以下内容：1）车速表模块。通常情况下车速表预设范围为0-250km/h，若速度超出120km/h，则会发出车速警报信息，基于仪表盘主界面面板来提示，现实相应的数值。基于预设数据，使用数据采集卡，利用函数公式，将其转化为对应数值，进而现实在速度表中。2）发动机模块。发动机转速测试模块，其在特征参数方面与车速表模块存在差异，利用数据采集卡，所传输的数据，借助函数公式，转为对应数值，将其显示于转速表内。将发动机指示范围预设在0-8000r/min，将超速警设置为6000r/min，利用函数公式，将数据采集卡所传输的数据，转化为相应的数值。3）燃油表模块。基于虚拟仪器技术的燃油表测试，要预设燃油测试范围，结合实际情况，利用函数公式，进行数据转化，将其显示于燃油表面板。利用0-1来表示油位，燃油不足警报设置为＜0.2，利用报警灯闪烁来提示[3]。

3.4 数据采集

基于虚拟仪器技术的汽车仪表盘设计，数据采集使用的是NImyDAQ，来负责转速参数、耗油参数、数字信号源参数等，接着进行模拟与数字信号采集以及分析工作，建立转换函数模型，进而在虚拟仪表盘上，将汽车车堵以及转向灯等信息，展现出来。NImyDAQ可以支持动手操作试验设计，可以和LabVIEW图形化系统软件相互结合，可以真实的模拟电路，具有较强的实践性。在进行测试系统搭建的过程中，要实现车速表以及转速表等模块测试外，还需要展现警报信号，监测汽车系统运行情况，比如车速与里程等。随着汽车的更新发展，使得汽车仪表需要显示的运行信息不断地增加，虚拟仪器技术的应用，能够降低驾驶人员的操作难度，同时可以简化仪表界面，借助数据采集与显示技术，集中显示信息，搭建友好界面，进而满足消费者的基本需求。

4 结束语

基于虚拟仪器的汽车仪表盘的设计，多利用LabVIEM平台，进行测试系统模块设计，搭建系统界面，以实现汽车仪表盘仿真测试，进而确保汽车仪表盘设计的合理性。

[1]龚立雄,吴旭,黄敏.基于虚拟仪器的汽车仪表盘仿真设计[J].湖北工程学院学报,2014（06）:33-37.

[2]宋秦中,刘大伟,王洪伟,闫然.基于虚拟仪器的汽车仪表面板的设计与实现[J].南通职业大学学报,2015（01）:90-92.

[3]韩亮,李岩松.基于虚拟仪器技术的电动汽车充电桩故障录波系统设计[J].电测与仪表,2015（21）:74-79.

Design of motor vehicle instrument based on Virtual Instrument Technology

Gu Junshan1, Li Chao2
(1.Zhoukou science and technology Career Academy,ZhouKou Henan,466000;2.Huaiyang Liu Zhen Tun first junior high school,Zhoukou Henan,466725)

In view of the application of virtual instrument technology in motor vehicle instrument, this paper makes a simple analysis on the realization of the design. Motor vehicle based on virtual instrument technology, the speedometer and odometer and strong performance, can accurately reflect the actual situation of the car, to provide accurate information for the driver, to timely vehicle maintenance work in time for the car to supplement the energy, ensure that the car can run stably.

Virtual instrument technology; Motor; Automobile instrument; Function design