基于LabVIEW系统雨刮电机测试平台开发__集群智慧

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

摘要：研制了NI采集卡加单片机系统，外加信号处理电路，采用LabVIEW系统实现雨刮电机控制与检测。阐述了硬件设计及软件计原理，系统功能强大，灵活可靠，易于扩展。
关键词：磁滞测功机；采集卡； 单片机； LabVIEW 抗干扰
前言
应浙江温岭法雷奥要求，开发雨刮电机测试平台。雨刮电机分为前窗电机和后窗电机。电机出线方式有3种。电机引线为5线制，分别为高速端、低速端、复位端及接地端及电源端。电机引线为4线制，分别为低速端、复位端及接地端及电源端。电机引线为3线制，分别为低速端、复位端及接地端。复位方式有8种。
需要测试电机在空载及一定负载条件下的高低速转速、高低速速差、高低速电流、电压、脉宽、电机复位角或摆角。要求工装小于5个， 全过程测试时间小于15秒，每次换工装时间少于5分钟。电压、电流、转矩测试精度≤0.5%?，转速精度≤0.2%，后窗复位角精度≤0.3°。
一、总体设计
项目设计难点是15秒内进行电机装夹、接线，推动到位，全过程测试。打印可以和下一个电机装夹同时进行。采用NI公司的多功能采集卡及数字采集卡，配以磁滞测功机、各种传感器及信号处理电路以及单片机实时处理电路等开发出一个性价比高，性能可靠的，方便灵活，易于扩展的基于工控机控制的快速电机测试系统。系统框图见图1。

二、硬件设计
（一）选择采集卡
项目共需要模拟输入4路，模拟输出1路，计数器3路、数字输入16路，数字输出18路。测速度、测角度、测脉宽本来需要三个定时器，测角度、测脉宽采用分时采样方法合并用一个计数器，这样就可以少用一张计数器卡，既满足系统要求，又节约成本。选择NI公司的多功能采集卡PCI-6221板卡，它有16路模拟输入16位分辨率、采样速率为250KS/s，2路12位模拟输出、更新速率833KS/s，24路数字I / O端其中8路达1MHZ，2个32位80MHZ计数器/定时器。数字端口还不够，增加一张PCI-6503板卡， 24路数字I / O端。满足了系统要求，而且留有余量以便扩展，性价比也比较高。
（二）选择制动器
由于磁粉测功机低速时转矩不稳定，加载电流与加载矩非线性大，故选择磁滞测功机。磁滞测功机克服了以上不足，转动体采用具有磁滞特性的合金制成，经过热处理使其具有单畴组织。转动体和制动体不接触、无磨损，制动力矩平稳，控制方便，惯量小，在低速及至静止时都能产生较大制动力矩。加载电流与加载矩线性好。
（三）信号预处理设计
考虑到精度和体积的要求，转矩采用三晶转矩传感器，转速采用海德旋转编码器，电压电流采用昆仑海岸电压电流隔离模块。为了补偿线路压降，在电机电源端采样电压并反馈至稳压电源，使电压稳在电机进线端而非稳压电源出线端。
（四）输入输出隔离设计
为了提高系统抗干抗能力，输入输出信号采用光电隔离。且增加二极管指示信号，非常直观，便于调试和日后维护。
输入信号驱动指示灯及TLP521-4，光耦隔离后通过74HC245将信号发送至PCI-6221采集卡。电路图见图2。 
 

PCI-6503采集卡输出通过74HC245电平转换驱动1413，再经过TLP521-4光耦隔离输出控制信号。电路图见图3。 
 

（五） BSI模块设计
由于上位机处理大量任务，多任务之间分时处理。所以时间实时性精度变差，不能满足电机复位时间要求，决定用BSI模块进行复定时。考虑到上下位机通讯时间开销，信息量很少，只是复位延时时间、“准备复位”信号及“复位结束”信号。决定复位延时时间用编码方式进行通通讯，单片机采用STC89C52RC。该单片机全面兼容51系列，加密性强，可在线编程。
（六）打印机选择
选择斑马ZM400标签打打印机是因为其有以下优点。
打印速度快，可以回卷剥纸，可以打印条形码、序列号及各种图形，特别是公司的标志和认证。还可