新型液压离合器液压操纵系统性能测试系统的设计

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汽车新型液压离合器液压操纵系统几乎100%使用先进的工程塑料，克服了金属离合器总、分泵的缺点，产品可靠性高，耐久性寿命试验达150万次以上。为了能更好地对这种新产品进行研制和性能测试，需要自主开发一种适合生产环境、快速、稳定、通用的检测设备，以满足生产过程中每件必检的一道工序的需要。据此，本设计基于NI Labwindows/CVI开发平台、研华PCL-812PG多功能数据采集卡，根据菲亚特（FIAT）标准，开发出了满足要求的汽车新型液压离合器液压操纵系统性能测试系统，该系统速度快、运行可靠，能实现硬件动作、数据采集、分析和存储。
测试原理

测试系统主要包括：计算机部分、接口电路部分、离合器液压操纵系统和工作台架。如图1所示，测试系统利用空压机气源作为压力源，经电磁换向阀推动汽缸工作，汽缸操作离合器液压操纵系统工作，位移传感器、力传感器的模拟量信号经外围信号调理通过数据采集卡送到计算机系统，进行数据处理、图形显示、文件管理；同时计算机系统可以发出指令，通过数据采集卡经外围接口电路控制电磁换向阀工作，电磁换向阀控制汽缸的进退，从而控制离合器液压操纵系统的工作，完成系统性能测试功能。

图1 测试系统的组成
虚拟仪器与Labwindows/CVI开发平台、数据采集卡

为了能在较短时间内构建一套高性价比的性能测试系统，本设计采用虚拟仪器的设计思想，充分利用Labwindows/CVI开发平台的优点进行设计。
研华的数据采集卡在接口设计的兼容性方面相对比较成熟，在Labwindows/CVI下调用研华的功能函数步骤比较简单，因为研华的引入库文件（Adsapi32.lib）在Labwindows/CVI下可直接加到项目文件（.Prj）中，本系统设计采用研华PCL—812PG多功能数据采集卡。
外围接口电路部分

为了实现模拟量输入和数字量的输出，设计开发了外围接口电路，即接口卡。外围驱动电路如图2所示，采集卡数字量输出（DO）经光电隔离模块4N35，保证计算机系统与外围电路相互隔离，4N35触发功率模块IRFP导通，IRFP功率模块导通换向阀，从而控制汽缸的进、退，保证测试按计算机系统程序流程进行。

图2 外围驱动电路
软件设计流程

图3是测试程序流程图，测试具体步骤如下。

  
图3 软件流程图
1）首先进行程序初始化，包括读入参数设置值、初始化虚拟仪器面板。
2）按下性能试验按扭，系统准备进行性能试验测试
3）初始化采集卡，如果初始化成功，进入性能试验测试阶段。系统自动进行位移传感器和力传感器零位校准，避免造成测量误差。
4）系统指令采集卡数字量输出高电平，经接口板、隔离模块、功率模块、换向阀，推动气缸前进，离合器液压操纵系统动作。
5）测试系统每5ms扫描一次位移传感器和力传感器的读数，比较力传感器值和力传感器的设定值，如果测量值小于设定值，气缸继续前进，同时在图中画出所测试的位移和输出力的值。
6）力传感器测量值达到设定值，系统指令采集卡数字量输出低电平，经接口板、隔离模块、功率模块、换向阀，气缸后退。
7）测试系统每5ms扫描一次位移传感器和力传感器的读数，如果力传感器测量值不为零，则汽缸继续后退，同时在图中画出所测试的位移和输出力的值。
8）如果力传感器测量值为零，存储实时测量的数据，以备进行离线分析和数据核查，本次测试结束。
测试系统特点及实例

图4是测试结果显示，本测试系统能够实现手动排气、自动排气、密封性试验、性能试验、数据存储和调用历史数据显示历史曲线等功能。基于Labwindows/CVI开发平台的功能作了如下设计。

图4 测试结果
1）利用Labwindows/CVI对Microsoft Word操作的端口，实现对虚拟仪器测试结果进行打印记录的功能。
2）自动生成、实时记录试验日期、试验时间，保证试验数据的真实性和可追溯性。
3）自动生成、据实记录面板上设置的试验型号、试验者和操作者输入的测试件编号，从而确保试验的准确性。
结束语

本文从汽车新型液压离合器液压操纵系统性能测试系统的设计入手，介绍了系统测试原理、测试流程和Labwindows/CVI开发平台的实用性和强大功能。图5是设备全图，现在这一测试系统已在生产线上使用，该系统技术可靠、运行稳定、能够保证测量精度。完全符合FIAT标准要求，得到了南京依维柯汽车公司的认可，为国家重点新产品新型液压离合器液压操纵系统的批量生产打下了坚实基础。

图5 设备全图

由虚拟仪器在离合器液压操纵系统性能测试的应用实例，可以看到引入虚拟仪器后，除了能缩短开发周期、灵活使用功能面板外，还便于扩展功能，方便硬件软件对接兼容使用，增强了数据存储、分析、输出打印能力，非常方便开发人员开发高性价比的测控系统。