汽车变速箱速度温度集成传感器智能测试仪的设计
汽车变速箱速度温度集成传感器智能测试仪的设计[20200121193929]
摘要
现有的变速箱上装配的传感器一般采用单体传感器，即分别装配转速传感器和温度传感器，来对变速箱正常工作的监控，多个单体传感器的使用，使变速箱的设计复杂化，装配工艺繁锁，风险较高。为此，厂商设计了一种集成速度和温度传感器的变速箱一体化传感器，本课题要对该产品进行性能检测。
变速箱速度温传感器测试仪是在熟悉这种新型集成的传感器工作原理的基础上，使用传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术设计了一种基于LabVIEW的测试系统。本测试仪主要分为三个模块：1、夹具运动：是将放入夹具中的传感器，利用伺服移动到指定的测试位置。2、齿轮转速与测温设备：利用计算机输出速度信号给PLC，PLC控制伺服的转速；而测温设备是利用Omron热电偶测试出环境的温度以备与传感器测得的温度进行比较。3数据采集与处理：使用数据采集卡对测试信号进行采集与处理，最后利用LabVIEW软件将采集的数据与伺服给出的速度信号以及温度测试设备测试出的环境真实温度进行比较，判断传感器的性能并最终输出测试结果。该系统具有精度高，速度快，结果显示及打印功能多样等优点。同时也能将两个传感器的测试数据进行集成处理。
本文介绍了汽车变速箱及速度温度传感器的相关背景，提出了测试系统的设计方案对测试系统的工作原理和硬件配置做了介绍，详细介绍了软件结构和程序主体，对部分模块进行了分析，也对设计中用到的虚拟仪器技术和LabVIEW知识做了介绍，最后介绍了调试情况。目前，该测试系统已交付用户。实际应用表明，本文设计的系统具有形象、直观、数据处理能力强、人机界面友好等特点，符合工厂化生产的要求，对于类似测试系统的设计具有较好参考价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW数据采集虚拟仪器传感器
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 研究现状 2
1.3 主要工作和论文结构 4
1.3.1 主要工作 4
1.3.2 论文结构 4
2. 传感器与测试方案 6
2.1 汽车变速箱传感器 6
2.2 转速传感器与温度传感器及测试要求 6
2.3 现有的测试方法及优缺点 7
2.4 测试方案 8
3. 测试要求及硬件结构 9
3.1产品与要求 9
3.1.1 Pin脚定义 9
3.1.2传感器内部原理与传感器测试要求 10
3.1.3 热敏电阻测试要求 11
3.2 项目分析 11
3.3硬件结构及工作原理 12
3.3.1夹具 14
3.3.2 伺服 15
3.3.3 速度测试 16
3.3.4 温度测试 17
3.3.5 数据采集卡 18
4. 测试仪软件设计 20
4.1测试软件架构 20
4.1.1 测量仪界面 20
4.2测试流程 22
4.2.1产品选型 22
4.2.2 模式选择 24
4.2.3 自动测试模式 26
4.2.4 温度采集与处理 30
4.3 项目调试 32
4.3.1伺服会撞到限位 32
4.3.2测试结果判断 33
5．结语与展望 35
参考文献 37
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题背景与意义
我国汽车消费总量呈逐年上升趋势，目前我国已成为世界范围内机动车保有量提升速度最快的国家之一。人们对汽车操控性、舒适性等提出了更高要求，这促使大量新技术应用于汽车，特别是电子、自动化等方面技术的大量应用，汽车上的控制电路也越来越多，越来越复杂。据统计，在一辆现代化的汽车，装备的传感器数量可多达50~60个，而国外有些高级轿车，其装备的传感器数量已达到数百个，至于概念型汽车装备的传感器数量就更多了。这些传感器常见的有：空气流量传感器、压力传感器、气门位置传感器、发动机进气空气流量传感器、液压传感器等。他们主要检测压力、流量、位置等信号。有些传感器直接与安全相关，当这些传感器出故障后，可导致汽车不能正常行驶，甚至导致车祸，对它们的可靠性要求很高。同时，汽车行驶于路上，环境条件变化大，温度变化、振动颠簸、灰尘、雨水等都会影响传感器的工作。因此，在汽车生产过程中对各类传感器进行严格的检测，确保质量是保证汽车安全的重要措施。
汽车变速箱是传动系统的重要组成之一。主要起到改变传动比；在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，使汽车能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。在其内部，设有温度与速度传感器对变速箱工作状态进行监控。这直接关系到汽车安全。汽车的实际使用情况非常复杂，同时变速箱体中的空间较小、工作环境恶劣，车辆中的液体和碎片易渗透进传感器、振动水平影响传感器的完整性和准确性、气隙公差过小，将损坏传感器元件。以往采用的单一传感器不仅占用空间且独立安装更易损坏传感器发生危险。
本测试仪所测试的对象就是汽车变速箱的速度温度集成传感器，该传感器是将汽车的速度与温度传感器集成在同一个模块上将信号进行集中处理，成品中都用胶密封处理，装配更简单方便占用空间更小更安全稳定。
测试是借助于一定的装置，获取被测对象相关信息的过程。其目的是确保产品的质量。测试一般分三类：中间过程测试、产品装配完后整机测试和EOL测试。
本测试仪是对产品进行EOL测试，即检测为最终测试，其后不再对加工的产品进行后续的功能测试。测试成功后只需对装配的工艺进行严格把关就可确保产品正常使用，因为其没有后续测试且要克服一定的装配干扰，所以它对测试系统的准确性、稳定性提出了更高的要求，对产品的数据要求更加严格。这需要工程师合理的设计测试系统以及滤除干扰信号。
本课题的任务就是设计一个测试系统，对使用于汽车变速箱的温度速度集成传感器进行EOL测试。
1.2 研究现状
国内外的工程师们及研究人员在传感器的性能检测系统设计方面进行了比较丰富的研究，部分研究成果如下：
在樊留群、马玉敏等的《汽车用速度相位传感器测试台的研究与开发》一文中描述了对整个测试台设计过程的设计与思考。“在对测试内容和测试台技术要求进行详细的分析后，提出基于虚拟仪器技术进行测试台的研发工作。以工控机(IPC)为主控设备，对整个试验进行监控管理，采用基于PCI总线的NI的6221和研华的PCIl756等板卡，实现对信号轮主轴，以及调整传感器位置的三坐标轴的运动控制。采用泰克公司的数字示波器，独立进行传感器信号的采集和分析。由于信号轮采样精度要求较高，本研究选择德国海德汉ER0785型高精度角度传感器，每转可以产生36 000个脉冲。信号轮和传感器的间隙及振动的检测采用德国米铱公司的op—toCONTROL 2500-35光幕式激光传感器。信号轮相位边沿和零相位检测采用日本KEYENCE公司的FS-20型光纤高速传感器。传感器的温度控制通过外加高低温装置使传感器保持在要求的温度”。
在荀延龙等的《用LabVIEW进行多传感器信息融合》一文中提到：“以LabVIEW软件作为开发平台,使用最小二乘法原理,对多变量因素通过曲面拟合的方法求得被测量的拟合方程.这使得油品水分检测过程中水分传感器输出信息和环境温度信息可以有效地融合.与单依靠水分传感器输出电压测量法对比,这种实现方法简单、可靠,提高了目标参数测量的辨识能力,从而保证在温度影响下油品水分的测量准确性”。
顾启民等在《基于LabVIEW的智能控制器自动测试系统的研制》中介绍的智能控制器自动测试系统，是采用LabVIEW虚拟仪器平台这一技术解决实际问题的一种新尝试，测试系统具有友好的人机界面、操作方便，有效克服了传统测试周期长、成本高、浪费资源、维护和操作麻烦等缺点。在工业中的实际运用表明，系统的测量精度大大提高、抗干扰能力和稳定性大大增强，测试时间也大大缩短。
在中国行业研究网的《汽车传感器应用现状及发展趋势全分析》报告中描述了，目前，普通汽车上大约装有几十到近百只传感器，豪华轿车上则更多，这些传感器主要分布在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。传感器
摘要
现有的变速箱上装配的传感器一般采用单体传感器，即分别装配转速传感器和温度传感器，来对变速箱正常工作的监控，多个单体传感器的使用，使变速箱的设计复杂化，装配工艺繁锁，风险较高。为此，厂商设计了一种集成速度和温度传感器的变速箱一体化传感器，本课题要对该产品进行性能检测。
变速箱速度温传感器测试仪是在熟悉这种新型集成的传感器工作原理的基础上，使用传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术设计了一种基于LabVIEW的测试系统。本测试仪主要分为三个模块：1、夹具运动：是将放入夹具中的传感器，利用伺服移动到指定的测试位置。2、齿轮转速与测温设备：利用计算机输出速度信号给PLC，PLC控制伺服的转速；而测温设备是利用Omron热电偶测试出环境的温度以备与传感器测得的温度进行比较。3数据采集与处理：使用数据采集卡对测试信号进行采集与处理，最后利用LabVIEW软件将采集的数据与伺服给出的速度信号以及温度测试设备测试出的环境真实温度进行比较，判断传感器的性能并最终输出测试结果。该系统具有精度高，速度快，结果显示及打印功能多样等优点。同时也能将两个传感器的测试数据进行集成处理。
本文介绍了汽车变速箱及速度温度传感器的相关背景，提出了测试系统的设计方案对测试系统的工作原理和硬件配置做了介绍，详细介绍了软件结构和程序主体，对部分模块进行了分析，也对设计中用到的虚拟仪器技术和LabVIEW知识做了介绍，最后介绍了调试情况。目前，该测试系统已交付用户。实际应用表明，本文设计的系统具有形象、直观、数据处理能力强、人机界面友好等特点，符合工厂化生产的要求，对于类似测试系统的设计具有较好参考价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW数据采集虚拟仪器传感器
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景与意义 1
1.2 研究现状 2
1.3 主要工作和论文结构 4
1.3.1 主要工作 4
1.3.2 论文结构 4
2. 传感器与测试方案 6
2.1 汽车变速箱传感器 6
2.2 转速传感器与温度传感器及测试要求 6
2.3 现有的测试方法及优缺点 7
2.4 测试方案 8
3. 测试要求及硬件结构 9
3.1产品与要求 9
3.1.1 Pin脚定义 9
3.1.2传感器内部原理与传感器测试要求 10
3.1.3 热敏电阻测试要求 11
3.2 项目分析 11
3.3硬件结构及工作原理 12
3.3.1夹具 14
3.3.2 伺服 15
3.3.3 速度测试 16
3.3.4 温度测试 17
3.3.5 数据采集卡 18
4. 测试仪软件设计 20
4.1测试软件架构 20
4.1.1 测量仪界面 20
4.2测试流程 22
4.2.1产品选型 22
4.2.2 模式选择 24
4.2.3 自动测试模式 26
4.2.4 温度采集与处理 30
4.3 项目调试 32
4.3.1伺服会撞到限位 32
4.3.2测试结果判断 33
5．结语与展望 35
参考文献 37
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题背景与意义
我国汽车消费总量呈逐年上升趋势，目前我国已成为世界范围内机动车保有量提升速度最快的国家之一。人们对汽车操控性、舒适性等提出了更高要求，这促使大量新技术应用于汽车，特别是电子、自动化等方面技术的大量应用，汽车上的控制电路也越来越多，越来越复杂。据统计，在一辆现代化的汽车，装备的传感器数量可多达50~60个，而国外有些高级轿车，其装备的传感器数量已达到数百个，至于概念型汽车装备的传感器数量就更多了。这些传感器常见的有：空气流量传感器、压力传感器、气门位置传感器、发动机进气空气流量传感器、液压传感器等。他们主要检测压力、流量、位置等信号。有些传感器直接与安全相关，当这些传感器出故障后，可导致汽车不能正常行驶，甚至导致车祸，对它们的可靠性要求很高。同时，汽车行驶于路上，环境条件变化大，温度变化、振动颠簸、灰尘、雨水等都会影响传感器的工作。因此，在汽车生产过程中对各类传感器进行严格的检测，确保质量是保证汽车安全的重要措施。
汽车变速箱是传动系统
本测试仪所测试的对象就是汽车变速箱的速度温度集成传感器，该传感器是将汽车的速度与温度传感器集成在同一个模块上将信号进行集中处理，成品中都用胶密封处理，装配更简单方便占用空间更小更安全稳定。
测试是借助于一定的装置，获取被测对象相关信息的过程。其目的是确保产品的质量。测试一般分三类：中间过程测试、产品装配完后整机测试和EOL测试。
本测试仪是对产品进行EOL测试，即检测为最终测试，其后不再对加工的产品进行后续的功能测试。测试成功后只需对装配的工艺进行严格把关就可确保产品正常使用，因为其没有后续测试且要克服一定的装配干扰，所以它对测试系统的准确性、稳定性提出了更高的要求，对产品的数据要求更加严格。这需要工程师合理的设计测试系统以及滤除干扰信号。
本课题的任务就是设计一个测试系统，对使用于汽车变速箱的温度速度集成传感器进行EOL测试。
1.2 研究现状
国内外的工程师们及研究人员在传感器的性能检测系统设计方面进行了比较丰富的研究，部分研究成果如下：
在樊留群、马玉敏等的《汽车用速度相位传感器测试台的研究与开发》一文中描述了对整个测试台设计过程的设计与思考。“在对测试内容和测试台技术要求进行详细的分析后，提出基于虚拟仪器技术进行测试台的研发工作。以工控机(IPC)为主控设备，对整个试验进行监控管理，采用基于PCI总线的NI的6221和研华的PCIl756等板卡，实现对信号轮主轴，以及调整传感器位置的三坐标轴的运动控制。采用泰克公司的数字示波器，独立进行传感器信号的采集和分析。由于信号轮采样精度要求较高，本研究选择德国海德汉ER0785型高精度角度传感器，每转可以产生36 000个脉冲。信号轮和传感器的间隙及振动的检测采用德国米铱公司的op—toCONTROL 2500-35光幕式激光传感器。信号轮相位边沿和零相位检测采用日本KEYENCE公司的FS-20型光纤高速传感器。传感器的温度控制通过外加高低温装置使传感器保持在要求的温度”。
在荀延龙等的《用LabVIEW进行多传感器信息融合》一文中提到：“以LabVIEW软件作为开发平台,使用最小二乘法原理,对多变量因素通过曲面拟合的方法求得被测量的拟合方程.这使得油品水分检测过程中水分传感器输出信息和环境温度信息可以有效地融合.与单依靠水分传感器输出电压测量法对比,这种实现方法简单、可靠,提高了目标参数测量的辨识能力,从而保证在温度影响下油品水分的测量准确性”。
顾启民等在《基于LabVIEW的智能控制器自动测试系统的研制》中介绍的智能控制器自动测试系统，是采用LabVIEW虚拟仪器平台这一技术解决实际问题的一种新尝试，测试系统具有友好的人机界面、操作方便，有效克服了传统测试周期长、成本高、浪费资源、维护和操作麻烦等缺点。在工业中的实际运用表明，系统的测量精度大大提高、抗干扰能力和稳定性大大增强，测试时间也大大缩短。
在中国行业研究网的《汽车传感器应用现状及发展趋势全分析》报告中描述了，目前，普通汽车上大约装有几十到近百只传感器，豪华轿车上则更多，这些传感器主要分布在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。传感器
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