自動變速箱換擋電磁閥檢測系統的設計與實現

薄其雷

（南京勁力變速器科技有限公司，江蘇 南京 210000）

1 目前電磁閥檢測系統中存在的問題

（1）電磁閥檢測操作步驟復雜。每次工人測試產品時，都需要手動完成產品定位和夾緊，頻繁開關電源，壓力和流量計數據需要手工進行調整。檢測的每個環節都需要人工參與，工作量大且重復工作多。

（2）自動化程度低。標準檢測環境的構建由工人手動調整，因此工作效率低，并且維護時間很短，影響數據收集；手動讀取、記錄和比較檢測數據，數據準確性和可存儲性低。

（3）沒有軟件系統訪問權限。測試平臺沒有將數據、文本、報告、圖形等媒體進行有機結合，因此很難提高信息的利用率。基本上沒有與外界共享測試結果，信息的透明度還不夠，測試報告的可信度不高。

（4）可擴展性不足。由于一些設備的通用性不高，無法安裝相同類型的閥門進行檢測。

（5）檢測設備成本高。僅僅只是對流量進行檢測，如果采用國外技術對流量進行檢測，所需要的機械設備就需要上萬元，而且這種設備的維護成本高且采購周期長，這會嚴重影響企業的生產效率。

2 自動變速箱換擋電磁閥檢測系統的設計

（1）工作原理。自動換檔電磁閥屬于汽車自動變速器控制系統的執行組件，該系統是自動變速器根據車速自動選擇合適的檔位，以提高燃油效率并確保安全駕駛。自動變速箱系統首先通過ECU分析收集節氣門開度和車輪速度信號定位后，進行判斷并將電信號發送到換檔電磁閥。根據電信號的強度切換電磁閥，閥的開度是不一樣，這樣就可以進行自動換擋。

（2）總體設計。換檔電磁閥檢測系統是汽車工業中為提高自動變速器的可靠性和穩定性的系統。它是集合了機電一體化，自動控制，先進的數字信號處理等技術的一種智能檢測設備，包括以下部分：機械結構與動力系統、液壓系統、空氣回路系統、電路控制系統、工業控制計算機系統，是基于嵌入式控制技術，系統仿真技術等進行實現的。該系統用于換檔電磁閥的性能檢測，有必要不斷改變電磁閥的工作狀態并收集響應信號，并獲得實時計數計算結果，生成的曲線結果一目了然，便于判斷，準確找到電磁閥故障表現，最后，將生成報告并將其保存到數據庫。自動變速箱換擋電磁閥檢測系統由兩部分組成：硬件設計和軟件設計。

（3）硬件設計。電磁閥檢測系統硬件電路的設計過程中主要是對傳感器組和數據采集電路以及數據處理電路，還有A/D采集電路和單片機系統的設計；根據傳感器組進行收集電磁閥在測試過程中產生的壓力和電壓與電流變化的數據，然后經過處理電路對所收集到的信息進行濾波和放大，這樣便于A/D電路對信號進行轉換，并且通過單片機STM32F103對最后的數據進行處理。最后，由RS232通訊將計算結果發送到上位機，并且在上位機上進行顯示。

（4）數據收集電路的設計。在對電磁閥性能進行檢測時，需要對很多數據進行收集處理，這就需要能夠合理的對傳感器組進行切換，目的是為了實現間隔采樣，因此使用MAX319多路開關來對信號進行控制，為了達到功能的需要，所以要使用5個多路開關進行控制，為了保存單片I/O端口，可以選擇解碼器SN74HC238控制5路開關的通斷。

（5）數據處理電路設計。在數據采集電路的設計中，考慮到傳感器收集的信號一般都帶有干擾和噪聲，因此對字母數字調理的設計是非常有必要的，濾波電路的功能就是將收集到的信息進行將干擾信號濾除，系統利用一階有源濾波器電路來實現對收集的數據信息進行濾除干擾信息。數據信息處理中使用的儀表放大器一般具有很大的優勢，因此選用良好共模抑制比的儀表放大器，這可以實現低功耗，精度高的優勢特點。

（6）A/D切換電路設計。系統需要對傳感器信號進行A/D采樣，通常選用AD976轉換器，這是由于它不僅具有16位的轉化信號精度的優勢而且具有低功耗的優勢。芯片轉換速率大概在100kSPS左右，模擬電壓信號可以輸入-10～+10V范圍內的數據信號，也可以將內部的2.5V當做參考電壓，可以對外圍電路進行簡化，并且用并行接口的方式和單片機進行連接，這樣就可以對數據信息實現共享功能。

（7）RS232串行通訊電路設計。系統采用RS232通訊方式將MCU處理之后的數據信息傳送到上位機進行實時顯示。RS232采用DB9的界面使連接PC變得很容易。單芯片I/O端口輸出電平是在0～+3.3V之間，但是RS232電平范圍卻是在+3～+15V之間，所以就和TTL電平不能夠進行兼容，因此需要在外部連接RS232通信電平的轉換芯片，然后用MAX232來實現此功能。

（8）存儲電路設計。存儲電路要保存設置的參數，這樣就可以在下次重啟時不需要進行重新設定，這就需要將設定的數據信息存儲STM32中的ROM中，但是一般的ROM的存儲空間有限，不能存儲太多設置和歷史數據檢測。文章通過在外部接入FLSH芯片CAT24WC01來實現對設定的信息數據進行存儲。

（9）系統的軟件設計。本系統的軟件設計當中，主要是對數據的采集以及數據處理、轉換、和輸出進行程序設計。系統首先執行復位操作，然后根據相關的按鍵指令對數據采集傳感器通道進行切換，并且利用模數轉換芯片將數據信息進行模數轉換，將轉化的信息傳出到單片機上進行進一步的處理，最后將數據信息上傳到上位機進行顯示。

3 結 語

文章設計了一種基于單片機的電磁閥檢測系統。與傳統的電磁閥檢測裝置相比，該系統操作簡單，具有體積小，成本低的優點。后續可以繼續完善系統如將MCU轉化為具有更快運行速度的ARM系列MCU，設置儀表液晶屏界面，直接在液晶屏上顯示電磁閥檢測結結果，系統算法深度優化，可以有效的提高系統的檢測效率。