基于LabVIEW的汽車雨刮器綜合控制系統(tǒng)

 介紹

雨刮器是汽車上重要的零部件，它能確保汽車在雨天能安全行駛，其性能的好壞直接影響汽車行駛的狀況。為了保證雨刮器的可靠性，雨刮器出廠試驗(yàn)要求必須能達(dá)到150萬次的刮刷循環(huán)?，F(xiàn)在用PLC加觸摸屏的方式構(gòu)造的控制系統(tǒng)比較流行，但其不足之處在于數(shù)據(jù)處理功能較弱，其功能遠(yuǎn)不及LabVIEW。LabVIEW可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，并用圖像形式表達(dá)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)比較方便。

軟件界面設(shè)計(jì)

該測試軟件根據(jù)我公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，界面明了，美觀。見圖(一)。操作界面分為主界面、參數(shù)設(shè)置界面、測試界面、水路控制界面、角度測試界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)界面。操作模式分手動(dòng)與自動(dòng)，測試界面上半部分顯示信息，參數(shù)設(shè)置界面在另外一界面，可以設(shè)置刮刷次數(shù)，循環(huán)時(shí)間等;測試界面下半部分是顯示的刮刷頻率，電機(jī)電流曲線與數(shù)值、電機(jī)溫度，運(yùn)行時(shí)間、循環(huán)時(shí)間與各電磁閥的狀態(tài);水路控制界面用模擬的管路方式設(shè)計(jì)出水路控制圖，各個(gè)管路是用自定義布爾控件進(jìn)行繪制，水路控制方式一目了然;刮刷角度測試界面能顯示10組最近測量的角度值。

刮刷角度的測量

數(shù)據(jù)采集卡采集到旋轉(zhuǎn)編碼器輸送的脈沖數(shù)，然后運(yùn)用LabVIEW進(jìn)行換算出角度值。比如編碼器轉(zhuǎn)一圈發(fā)送3600個(gè)脈沖則接收n個(gè)脈沖時(shí)的角度值為：

Theta=πn/1800(rad)=n/10(°)

采樣時(shí)間的設(shè)定是根據(jù)具體實(shí)際情況而定，一般是這樣規(guī)定的：

f(t)≥刮刷頻率/120(s)

LabVIEW根據(jù)數(shù)據(jù)采集卡采樣時(shí)間內(nèi)接收的最大脈沖數(shù)便可以計(jì)算出刮刷角度。

刮刷頻率的測量

數(shù)據(jù)采集卡采集接近開關(guān)的+5V電壓信號(hào)，計(jì)數(shù)器便+1用LabVIEW記錄下此刻的時(shí)間，然后繼續(xù)采集下次信號(hào)，然后用下次采集結(jié)束的時(shí)間減去上次采集完的時(shí)間即為兩次的時(shí)間間隔t ms，刮刷頻率計(jì)算如下：

f=60000/t(次/min)

采樣時(shí)間一般設(shè)定為:

t≤ f(t)≤ 2t

刮刷頻率在實(shí)際測量中是實(shí)時(shí)變化的，這是由于雨刮系統(tǒng)的負(fù)載變化引起的。

水路的控制

水路控制主要是通過LabVIEW對(duì)電磁閥的通斷電來實(shí)現(xiàn)的。見圖(二)當(dāng)要求進(jìn)行濕刮時(shí)，電磁閥開啟，水通過管路噴灑到擋風(fēng)玻璃上;當(dāng)要求進(jìn)行干刮時(shí)，則關(guān)閉電磁閥，開啟回水閥;當(dāng)液位傳感器有信號(hào)時(shí)，則開啟回水泵，直到液位傳感器再次產(chǎn)生信號(hào);進(jìn)水泵的控制是通過繼電器控制的。當(dāng)數(shù)據(jù)采集卡輸出端輸出信號(hào)時(shí)，繼電器便接通，從而接通水泵。各個(gè)電磁閥都是通過繼電器間接控制的，數(shù)據(jù)采集卡輸出端子的通斷直接控制繼電器的自動(dòng)模式下根據(jù)設(shè)置的干、濕刮時(shí)間來進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，總的刮刷次數(shù)為For循環(huán)的N端，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間時(shí)便輸出信號(hào)給繼電器從而控制相應(yīng)的電磁閥的通斷。

圖(二) 水路界面

雨刮電機(jī)的監(jiān)控

雨刮電機(jī)的監(jiān)控包括電機(jī)電流、機(jī)殼溫度兩個(gè)參數(shù)。

電機(jī)電流的測量

是通過電流變送器將電流輸送給數(shù)據(jù)采集卡，從而通過LabVIEW將電流以曲線的形式顯示到屏幕上，從而對(duì)電流實(shí)時(shí)監(jiān)控，若電流超過了設(shè)定值則系統(tǒng)停止運(yùn)行。

電機(jī)溫度是通過熱電偶進(jìn)行測量的，熱電偶產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入LabVIEW，經(jīng)過換算后產(chǎn)生實(shí)際溫度，當(dāng)電機(jī)溫度超過溫度設(shè)定上限時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。

數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并生成報(bào)表格式。LabVIEW會(huì)每隔一段時(shí)間自動(dòng)保存數(shù)據(jù)到指定的路徑下，并以word的格式生成報(bào)表。通過LabVIEW的生成報(bào)表工具包便可完成此工作。

報(bào)表中包含的信息包括時(shí)間，刮刷角度、刮刷頻率、電機(jī)溫度、刮刷狀態(tài)，刮刷次數(shù)。

結(jié)論

該套測試系統(tǒng)能滿足國內(nèi)外各大汽車主機(jī)廠隊(duì)對(duì)雨刮器的功能與耐久性能要求測試。開放式構(gòu)造，便于維護(hù);靈敏度較高，電壓精度0.1v，電流精度0.1A，角度0.1°;由于采用工控機(jī)，耐環(huán)境性能較好，而且性價(jià)比較高;采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)界面更美觀，操作更方便。