虚拟仪器技术的汽车空调出风口耐久测试系统设计【字数：17412】

虚拟仪器技术的汽车空调出风口耐久测试系统设计[160515237268102x]

摘 要随着社会经济的发展，人们生活消费水平的提高，快捷、便利的交通出行方式已成为当下人们追求的目标，汽车逐步成为人们出行的代步工具，人们对乘车的安全性和舒适性的要求也越来越高。汽车空调出风口作为空调通风系统的终端，解决了车厢内空气冷热不均的问题，有助于全车乘客享受到舒适的乘车环境，减轻驾驶员的疲劳强度，保障行车安全，所以需要对其使用寿命进行检测。本课题基于虚拟仪器技术的基础设计了一款汽车空调出风口耐久测试系统。该系统主要由硬件与软件两大部分组成。硬件部分由伺服电机实现对空调出风口拨钮位移以及运动方向的控制；通过磁性开关、槽型光电实现对出风口风叶拨动位置的监测；通过力传感器实现对出风口风叶拨动力的监测；通过NI USB 6002采集卡对相关信号进行采集和控制；通过伺服电机限位保护、力传感器超限制保护、试验台电机报警保护来实现检测过程中的意外情况安全处理。系统的软件采用LabVIEW虚拟仪器软件开发平台编程实现实时控制、数据采集、数据存储、数据显示、曲线绘制等功能。本文从系统需求分析、系统总体方案设计、硬件平台设计、软件设计及系统调试等方面进行了详细地阐述。本课题的设计结合了汽车空调出风口的实际应用，具备友好的人机交互界面，能够将检测数据直观的呈现给操作人员。实践证明，相对于传统的对出风口叶片手工进行往复摇摆的耐久测试方式，本系统的设计更为高效、稳定，具有良好的应用前景。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题研究的背景与意义 1
1.2课题的国内外研究现状 1
1.3课题研究的主要内容 2
1.4论文章节安排 3
2.系统方案设计 5
2.1产品介绍及系统需求分析 5
2.1.1被测产品介绍 5
2.1.2系统需求分析 5
2.2系统总体设计 5
2.3子系统的方案设计 7
2.3.1系统供电方案设计 7
2.3.2伺服电机驱动系统设计 7
2.3.3传感器以及可调节夹紧机构设计 8
2.3.4循环运动系统设计 8
2.3.5报警系统设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@ 
9
3.系统硬件设计 10
3.1系统硬件选型 10
3.2系统主要硬件 10
3.2.1工业控制计算机 10
3.2.2 WDR24024开关电源 11
3.2.3 NI USB 6002数据采集卡 12
3.2.4伺服电机及其驱动器 14
3.2.5传感器 16
3.4本章小结 19
4. 系统软件设计 20
4.1系统软件设计方案 20
4.1.1系统软件介绍 20
4.1.2软件总体设计方案 20
4.1.3生产者/消费者设计模式（事件） 21
4.2系统主程序设计 22
4.2.1主程序前面板设计 22
4.2.2主程序程序框图设计 24
4.3循环运动系统程序框图设计 25
4.3.1运动步骤的设定 25
4.3.2执行机构的动作 26
4.4测试功能模块程序设计 27
4.4.1拨动力力测试 27
4.4.2拨动力曲线显示 28
4.4.3曲线分析程序设计 28
4.4.3部分子VI程序设计 29
5. 系统调试 31
5.1 系统硬件调试 31
5.1.1 电路部分调试 31
5.1.2 伺服电机的调试 31
5.1.3 AMP204C运动控制卡的调试 31
5.2 系统软件调试 32
5.2.1 伺服电机运动的调试 32
5.2.2试验拨杆动作的调试 33
5.3 运行结果 33
6.总结和展望 34
6.1总结 34
6.2对环境及社会可持续发展的影响 34
6.3展望 35
参考文献 36
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
随着社会科技水平的发展，人们生活消费水平的提高，便利、快捷的交通出行方式已成为新时代人们追求的目标，汽车逐步成为人们出行的主要代步工具。在我国汽车制造水平不断上升的同时，人们也开始越来越注重乘车的安全性、舒适性。汽车空调系统是对车厢内空气进行制冷、制热、换气和净化的装置，它能为乘客提供舒适的乘车环境，减轻驾驶人员的疲劳强度，保障道路行车安全。汽车空调出风口作为空调通风系统的末端设备，提供调节车内空气质量的功能，对气流组织有着至关重要的作用，解决了车厢内冷热空气分布不均的问题，确保每一位乘客都能享受舒适的乘车环境。如果性能失效，叶片松动，或者风向调节失效，会导致空调风量变小，出风量不一致，空调电机超负荷运转，这样不仅会影响空调系统的性能、车厢内安静程度，还会对驾驶人员或者是乘客的乘车舒适性产生不利的影响，所以关于汽车空调出风口耐久的设计具有很好的开发前景和现实意义。
虚拟仪器技术结合了高性能的模块化硬件与高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。它通过各类软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析，将主流商业技术（如PC）与灵活的软件和各种测量与控制硬件结合在一起，可以创建满足其确切应用需求的用户自定义系统。虚拟仪器技术现在更是朝着智能化、系统化、网络化的方向发展，这样的以软件设计为主体，软硬件结合实现传统仪器功能的自动化测试系统必将成为今后行业发展的主流。
在自动控制领域，虚拟仪器技术先进，十分符合“硬件软件化的”的国际化发展趋势，其卓越的计算能力和巨大的数据吞吐能力适合测控一体化的设计，满足绝大部分闭环控制系统的要求采样精确，数据处理及时，数据传输迅速的条件，由此可见，它在自动化控制领域具有广泛的发展前景。
本课题设计的汽车空调出风口耐久测试系统，该系统采用LabVIEW虚拟仪器软件开发平台编程，通过开关电源、伺服电机、NI采集卡、运动控制卡、力传感器、电缸等硬件模拟人手的拨动空调出风口风叶，对出风口进行耐久测试。
1.2课题的国内外研究现状
二十世纪末，出风口耐久测试系统在国外初步发展起来，最早期的设计通过机械卡位，强行停止的方式实现对出风口的耐久测试，但是这种试验方式对电机的损坏比较严重，且无法在风门中间位置停留，更是不能设定其精确停止时间，为了迎合主机厂日益增长的需求，二十一世纪初提出了一种新型的，能够模拟实车环境，耐极限温度，并且能够根据实行车中可能出现的故障，对其进行及时保护的设计想法，很快这种创意在国内开始风靡起来，国内工程师、学者等纷纷开始将其践行并完善。
徐长友在《汽车出风口疲劳试验装置》中公开了一款出风口耐久试验台。通过拨钮机构和拨轮机构实现对拨钮和拨轮的重复性测试,由控制器控制温度的密封体可对拨钮和拨轮在不同温度下进行试验, 弥补了传统测试方法中的不足,不仅机构简单,而且方便拆卸和组装，提高了工作效率，且能在高温冷冻等特殊条件下工作，为后来高准确度、高自动化的汽车空调出风口耐久测试系统的车研究奠定了基础[1]。
刘伟等在《汽车空调出风口寿命检测装置的设计》中针对不同形状和大小的汽车空调出风口以及不同温度的测试环境，介绍了一种汽车空调出风口寿命检测装置，采用烘箱调节测试温度，专业夹具调节夹持角度和方位，研究了机械总体机构设计方案，为研究开发安全稳定的汽车空调出风口耐久测试系统提供了扎实的理论指导与技术支持[2]。

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