汽車儀表性能測試系統設計

魏珊珊 馮煜清

摘 要：文章以 T-ZB172A型組合儀表為研究對象，利用LabVIEW軟件設計汽車儀表性能測試的系統。該系統能夠對汽車儀表中的車速表、轉速表、燃油表、水溫表以及各種信號燈進行數據采集同時將采集到的數據與數據庫中存儲的標準數據進行比對從而實現對儀表性能的測試。基于LabVIEW軟件設計的儀表測試系統結構簡單，界面簡潔，易于操作且成本低廉。

關鍵詞：LabVIEW;汽車儀表;測試系統

中圖分類號：U463 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）16-78-03

Abstract： This paper takes the T-ZB172A combination instrument as the research object， and uses LabVIEW software to design the system of automobile instrument performance test. The system can collect data on speedometers， tachometers， fuel gauges， water temperature meters and various signal lights in automotive meters. At the same time， the collected data is compared with the standard data stored in the database to test the performance of the meter. The instrument test system based on LabVIEW software is simple in structure， simple in interface， easy to operate and low in cost.

Keywords： LabVIEW; Automotive Instruments; Testing System

CLC NO.： U463 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-78-03

前言

汽車儀表是駕駛者與車輛交流的平臺，駕駛者通過儀表顯示的信息來掌握車輛的使用狀況，這種信息的交流既能保證車輛的安全行駛也可以保障駕駛者的安全。

隨著經濟水平的提高，汽車數量不斷升高，截止2018年我國汽車保有量達到2.4億輛。因個人需求不同所購置的汽車在汽車儀表的、外觀、功能等方面也就存在著一定差異。一款具有普遍適用性以及能夠實現自行測試的儀表測試系統不僅可以給使用者帶來方便還能節約成本從而實現工作效率和效益的提高。

1 測試系統硬件的基本組成

本儀表性能測試系統的設計是以T-ZB172A型組合儀表為依據，所以在系統開發前需要了解該儀表中車速表、轉速表、燃油表、水溫表以及各種信號燈的結構和工作原理。

車速表顯示車速時所需要的信號通過變速器上的車速傳感器獲得，本車速表的車速傳感器為磁感應式。根據電磁感應原理，傳感器線圈中會感應產生交變電動勢，車速不同其感應出的電動勢的幅值和頻率也會不同，傳遞給車速表的信號就會不同，從而計算出的車速就會發生變化。轉速表的轉速信號是來自于發動機的曲軸位置傳感器，本轉速表的轉速傳感器為霍爾式傳感器。霍爾轉速傳感器是通過磁力線密度的變化，在磁力線穿過傳感器上的感應元件時，產生霍爾電勢。霍爾轉速傳感器的霍爾元件在產生霍爾電勢后，會將其轉換為交變電信號，最后傳感器的內置電路會將信號調整和放大，輸出矩形脈沖信號，檢出單位時間的脈沖數，便可求出被測轉速。

車速表和轉速表性能測試系統開發過程中需要驅動儀表轉動的的正弦波信號和方波信號，對于正弦波的生成需要D/A輸出，對于方波的輸出需要D/O輸出，這兩種信號可通過NI USB-6216數據采集卡產生。NI USB-6216是一款總線供電USB M系列多功能DAQ模塊，在高采樣率下也能保持高精度。該模塊提供了8路差分BNC模擬輸入，400 kS/s采樣率，2路BNC模擬輸出，24路數字I/O（8路BNC接口），每通道有4個可編程輸入范圍（±0.2 V至±10 V），數字觸發，2個計數器/定時器。

燃油表的顯示值通過燃油傳感器獲得，水溫表的顯示值通過水溫傳感器獲得，這兩個傳感器都是電阻式傳感器，相當于滑動變阻器，可以通過設計一套阻值可變的外圍電阻電路接入電路中來代替。儀表中的各種信號指示燈為開關信號，同樣可以通過NI USB-6216數據采集卡產生開關信號。儀表測試系統通過數據采集卡和一些電路把所需測試的汽車儀表和電腦連接起來，通過電腦中的LabVIEW程序和DAQ助手，由電腦驅動數據采集卡產生儀表測試系統所需要的信號，當電壓不能夠達到需求時，需要外接電源。整個測試系統的硬件結構圖如圖1所示。

2 測試系統軟件設計

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種程序開發軟件，是由美國的NI公司開發研制的，LabVIEW與C語言、BASIC語言大致相同，只不過labVIEW是采用圖形化的G語言編寫程序段，其采用的是數據流的編程方式，各程序的執行順序取決于程序框圖中各個節點之間的數據流向。LabVIEW可以提高構建科學平臺和打造工程系統的能力，為實現儀器編程和數據采集提供了快速通道，利用LabVIEW可以提高原理研究、設計、測試的工作效率。

整個儀表性能測試系統是通過LabVIEW軟件來編寫程序，主要工作是通過所編寫的程序產生儀表測試過程中所需要的信號。在NI DAQmx中DAQ助手是一種配置式的程序設計方式，DAQ助手能夠自動地創建一個工作任務也可以消除一個工作任務，它的工作是基于任務的，其配置式的方法效率很高能夠準確快速的完成任務的創建、編輯和運行。這種方式廣泛應用于檢驗系統的試驗、論證和評估中，本論文中汽車儀表性能測試系統就會利用DAQ助手。

本儀表性能測試系統的設計包括前面板和程序框圖的設計，前面板的設計能夠實現簡單明了的顯示各個測試所需參數，程序框圖的設計能夠完成測試所需要的各種操作包括各個儀表的顯示數值準確性、工作耐久性、響應時間的測試。由于各種儀表性能的差異，系統所需測試的項目也會不同，在測試過程中需要進行單點測試和連續測試兩種不同的測試。整個測試系統設計的流程圖如圖2所示，整個儀表性能測試系統功能框圖如圖3所示。

在進行儀表性能測試時首先確定儀表的工作原理從而判斷是進行單點測試還是進行連續測試，然后選擇所要測試的儀表，測試開始后會在面板圖中實時顯示測試的數據，通過與數據庫中的標準數據進行比對可以判斷儀表性能的好壞。

3 結論

本文中汽車儀表性能測試系統是基于具有圖形化編程語言的LabVIEW軟件進行開發的，其界面簡單明了，易于操作并且運用的硬件數量少，從而節約了開發成本。

在該系統的實際運用中，操作人員能夠快速掌握該系統的使用方法，能夠準確對儀表進行測量同時能夠讀懂儀表的測量結果實現對儀表性能的正確判斷。

本測試系統中采用的數據采集卡不僅可以通過DAQ助手產生測試所需的信號，?同時也能夠通過數據采集卡采集各個儀表的信號，同時將儀表的信息儲存到電腦的數據庫中，實現雙向交流提高測試的準確性。

參考文獻

[1] 孫峰.通用汽車儀表自動化測試系統[J].自動化與儀器儀表，2016 （12）：26-30.

[2] 孫琴.基于LabVIEW的電子式汽車組合儀表檢驗設備的研究[D].安徽工程大學，2012.

[3] 艾若扎維克.汽車電系儀表及其診斷維修[M].電子工業出版社.

[4] 中國標準出版社.汽車國家標準匯編電氣儀表卷[M].中國標準出版社.

[4] 陳家瑞.汽車構造[M].機械工業出版社.

[5] 孫苗鐘，成佳強，談炳發.基于虛擬儀器的汽車檢測儀設計與實現[J].中國科技核心期刊，2009（09）：57-58.

[6] H.shiga.Display System for Automobile.Transportation Electronics International Congress，2011，1523-145.

[7] 謝衍.LabVIEW圖形化編程與實例應用[M].中國科學技術出版社.

[8] Nation Instrument Co.LabVIEW Programmer Refer-ence Manual[Z]. 2010.