自动变速箱换挡电磁阀检测系统的设计与实现

2020-12-23薄其雷

时代农机 2020年2期

关键词：电路设计电磁阀单片机

薄其雷

（南京劲力变速器科技有限公司，江苏南京 210000）

1 目前电磁阀检测系统中存在的问题

（1）电磁阀检测操作步骤复杂。每次工人测试产品时，都需要手动完成产品定位和夹紧，频繁开关电源，压力和流量计数据需要手工进行调整。检测的每个环节都需要人工参与，工作量大且重复工作多。

（2）自动化程度低。标准检测环境的构建由工人手动调整，因此工作效率低，并且维护时间很短，影响数据收集；手动读取、记录和比较检测数据，数据准确性和可存储性低。

（3）没有软件系统访问权限。测试平台没有将数据、文本、报告、图形等媒体进行有机结合，因此很难提高信息的利用率。基本上没有与外界共享测试结果，信息的透明度还不够，测试报告的可信度不高。

（4）可扩展性不足。由于一些设备的通用性不高，无法安装相同类型的阀门进行检测。

（5）检测设备成本高。仅仅只是对流量进行检测，如果采用国外技术对流量进行检测，所需要的机械设备就需要上万元，而且这种设备的维护成本高且采购周期长，这会严重影响企业的生产效率。

2 自动变速箱换挡电磁阀检测系统的设计

（1）工作原理。自动换档电磁阀属于汽车自动变速器控制系统的执行组件，该系统是自动变速器根据车速自动选择合适的档位，以提高燃油效率并确保安全驾驶。自动变速箱系统首先通过ECU分析收集节气门开度和车轮速度信号定位后，进行判断并将电信号发送到换档电磁阀。根据电信号的强度切换电磁阀，阀的开度是不一样，这样就可以进行自动换挡。

（2）总体设计。换档电磁阀检测系统是汽车工业中为提高自动变速器的可靠性和稳定性的系统。它是集合了机电一体化，自动控制，先进的数字信号处理等技术的一种智能检测设备，包括以下部分：机械结构与动力系统、液压系统、空气回路系统、电路控制系统、工业控制计算机系统，是基于嵌入式控制技术，系统仿真技术等进行实现的。该系统用于换档电磁阀的性能检测，有必要不断改变电磁阀的工作状态并收集响应信号，并获得实时计数计算结果，生成的曲线结果一目了然，便于判断，准确找到电磁阀故障表现，最后，将生成报告并将其保存到数据库。自动变速箱换挡电磁阀检测系统由两部分组成：硬件设计和软件设计。

（3）硬件设计。电磁阀检测系统硬件电路的设计过程中主要是对传感器组和数据采集电路以及数据处理电路，还有A/D采集电路和单片机系统的设计；根据传感器组进行收集电磁阀在测试过程中产生的压力和电压与电流变化的数据，然后经过处理电路对所收集到的信息进行滤波和放大，这样便于A/D电路对信号进行转换，并且通过单片机STM32F103对最后的数据进行处理。最后，由RS232通讯将计算结果发送到上位机，并且在上位机上进行显示。

（4）数据收集电路的设计。在对电磁阀性能进行检测时，需要对很多数据进行收集处理，这就需要能够合理的对传感器组进行切换，目的是为了实现间隔采样，因此使用MAX319多路开关来对信号进行控制，为了达到功能的需要，所以要使用5个多路开关进行控制，为了保存单片I/O端口，可以选择解码器SN74HC238控制5路开关的通断。

（5）数据处理电路设计。在数据采集电路的设计中，考虑到传感器收集的信号一般都带有干扰和噪声，因此对字母数字调理的设计是非常有必要的，滤波电路的功能就是将收集到的信息进行将干扰信号滤除，系统利用一阶有源滤波器电路来实现对收集的数据信息进行滤除干扰信息。数据信息处理中使用的仪表放大器一般具有很大的优势，因此选用良好共模抑制比的仪表放大器，这可以实现低功耗，精度高的优势特点。

（6）A/D切换电路设计。系统需要对传感器信号进行A/D采样，通常选用AD976转换器，这是由于它不仅具有16位的转化信号精度的优势而且具有低功耗的优势。芯片转换速率大概在100kSPS左右，模拟电压信号可以输入-10～+10V范围内的数据信号，也可以将内部的2.5V当做参考电压，可以对外围电路进行简化，并且用并行接口的方式和单片机进行连接，这样就可以对数据信息实现共享功能。

（7）RS232串行通讯电路设计。系统采用RS232通讯方式将MCU处理之后的数据信息传送到上位机进行实时显示。RS232采用DB9的界面使连接PC变得很容易。单芯片I/O端口输出电平是在0～+3.3V之间，但是RS232电平范围却是在+3～+15V之间，所以就和TTL电平不能够进行兼容，因此需要在外部连接RS232通信电平的转换芯片，然后用MAX232来实现此功能。

（8）存储电路设计。存储电路要保存设置的参数，这样就可以在下次重启时不需要进行重新设定，这就需要将设定的数据信息存储STM32中的ROM中，但是一般的ROM的存储空间有限，不能存储太多设置和历史数据检测。文章通过在外部接入FLSH芯片CAT24WC01来实现对设定的信息数据进行存储。

（9）系统的软件设计。本系统的软件设计当中，主要是对数据的采集以及数据处理、转换、和输出进行程序设计。系统首先执行复位操作，然后根据相关的按键指令对数据采集传感器通道进行切换，并且利用模数转换芯片将数据信息进行模数转换，将转化的信息传出到单片机上进行进一步的处理，最后将数据信息上传到上位机进行显示。