汽車(chē)電控系統(tǒng)常規(guī)傳感器測(cè)試系統(tǒng)的研究

鄧岐杏 巫尚榮

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

汽車(chē)電控系統(tǒng)常規(guī)傳感器測(cè)試系統(tǒng)的研究

鄧岐杏 巫尚榮

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530023）

針對(duì)汽車(chē)常用的傳感器設(shè)計(jì)一專(zhuān)用的測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)方便快捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)中多種傳感器的快速檢測(cè)，查找汽車(chē)所存在的故障，盡早排除以保證汽車(chē)的安全行駛。

汽車(chē)傳感器；測(cè)試系統(tǒng)；故障診斷

1 引言

汽車(chē)越來(lái)越多的走入平常人家，為滿足不同階層的用車(chē)人士對(duì)汽車(chē)的不同，汽車(chē)的配置也各不相同。但不論是何級(jí)別的汽車(chē)都需要依靠汽車(chē)電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的功能控制。而汽車(chē)傳感器是汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的信息源和關(guān)鍵部件，也是汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。目前，一輛一般級(jí)別的小型汽車(chē)就安裝了大約幾十只到上百只傳感器，而配置高的豪華型汽車(chē)上的傳感器數(shù)量更多達(dá)二百余個(gè)，并且傳感器的類(lèi)型也呈現(xiàn)多樣性的特點(diǎn)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，所采用的傳感器按功能可分：（1）溫度傳感器；（2）壓力傳感器；（3）位置和轉(zhuǎn)速傳感器；（4）流量傳感器；（5）氣體濃度傳感器；（6）爆震傳感器等。按控制部位不同，傳感器又可分（1）底盤(pán)控制傳感器，主要用于變速控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等底盤(pán)部件的控制。（2）車(chē)身控制傳感器，主要用于提高汽車(chē)在行駛過(guò)程中的安全性、可靠性以及乘車(chē)的舒適性等。車(chē)身傳感器主要有：自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器等；安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器；門(mén)鎖控制的車(chē)速傳感器；亮度自動(dòng)控制的光傳感器等。在配備有GPS/GIS（全球定位系統(tǒng)/地理信息系統(tǒng)）的高配汽車(chē)上，還應(yīng)用有導(dǎo)航用的傳感器：汽車(chē)行駛方向的羅盤(pán)傳感器、陀螺儀、車(chē)速傳感器和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等。

傳感器的工作狀態(tài)能很好的反映出汽車(chē)的行駛狀況。在日常用車(chē)過(guò)程中，要合理、安全的駕駛車(chē)輛，就必須對(duì)汽車(chē)所用傳感器有足夠的認(rèn)識(shí)，并能對(duì)傳感器輸出信號(hào)的正確的狀態(tài)有識(shí)別的能力。這對(duì)于具備專(zhuān)業(yè)技術(shù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)量人員都較難達(dá)到的要求，對(duì)一般的用車(chē)大眾人群更是非常苛刻的。因此為了滿足大眾人群的需要，提高汽車(chē)電器故障診斷時(shí)間，快速、精確地測(cè)定汽車(chē)各類(lèi)傳感器的好壞及工作精度，設(shè)計(jì)一種具有綜合性、易操作性、智能化的檢測(cè)系統(tǒng)是解決這一突出矛盾的辦法。

2 檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳感器主要是通過(guò)敏感元器件將被測(cè)的物理量轉(zhuǎn)化為電量輸出的器件。因此在汽車(chē)傳感器的檢測(cè)中，需要獲取的信號(hào)均為電量信號(hào)。而傳感器存在著多樣性，并且沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，即使是檢測(cè)同樣的物理量，還是會(huì)存在著一定的差異性。汽車(chē)傳感器綜合檢測(cè)系統(tǒng)要滿足這種測(cè)試的特性單一的考慮某一種傳感器設(shè)備不完全的，但要全部滿足不同車(chē)系的要求也是非常困難的。因此考慮采用模塊化的組合方式，將不同傳感器檢測(cè)相同的環(huán)節(jié)，例如系統(tǒng)的主電路、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、后臺(tái)支撐軟件等作為公用的資源，作為系統(tǒng)的主體構(gòu)架。根據(jù)傳感器檢測(cè)方式及輸出方式的不同歸納整理，形成附屬于主體構(gòu)架的分支模塊。主體構(gòu)架與分支模塊之間采用現(xiàn)在普遍采用的即插即用的標(biāo)準(zhǔn)化接口方式完成電氣連接，并可以實(shí)現(xiàn)按需選擇的分支模塊的拆除、更換及擴(kuò)展。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

3 檢測(cè)信號(hào)的處理

汽車(chē)所用傳感器的輸出信號(hào)一般有以下幾種：（1）開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；即輸出的信號(hào)為“0”或“1”的開(kāi)關(guān)量。（2）數(shù)字型輸出信號(hào)；即輸出的信號(hào)為計(jì)數(shù)式或代碼式的信號(hào)量。（3）模擬量輸出信號(hào)；即輸出的信號(hào)是電流或電壓的形式。

在這三種輸出信號(hào)中，開(kāi)關(guān)量和數(shù)字型的輸出信號(hào)可以直接引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，顯示出傳感器的檢測(cè)結(jié)果。模擬量一般需要利用萬(wàn)用表或示波器等設(shè)備檢測(cè)出其結(jié)果，在信號(hào)處理時(shí)不易操作。

根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)，為了統(tǒng)一將信號(hào)整理由計(jì)算機(jī)輸出，將從傳感器采集到的信號(hào)根據(jù)信號(hào)的不同形式進(jìn)行前置處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大或完成A/D模式轉(zhuǎn)換等，后輸入到計(jì)算機(jī)里進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合處理，也方便后繼的顯示或打印需要。其一般原理如圖2所示。

圖2數(shù)據(jù)處理的一般原理圖

4 系統(tǒng)的軟件支撐

不同的傳感器其測(cè)試的原理具有共性，但細(xì)化還是存在著差異性。因此在綜合的測(cè)量平臺(tái)上，要實(shí)現(xiàn)對(duì)不同傳感器的測(cè)量還需要與各種傳感器相匹配的測(cè)試軟件作為支撐，在一定的使用范圍內(nèi)能根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同，所用傳感器的不同適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整，以滿足最終的測(cè)量需要，并保證獲得正確的測(cè)量結(jié)果。

解決的方法是通過(guò)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，在設(shè)計(jì)自定義了腳本文件，包含各種端口分配信息、測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試步驟，結(jié)果處理等信息，軟件按照這個(gè)腳本文件執(zhí)行操作。針對(duì)不同傳感器的測(cè)試提供對(duì)應(yīng)的腳本文件，即可解決軟件的復(fù)用問(wèn)題。為了提高測(cè)試系統(tǒng)的智能化和易操作性，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)系統(tǒng)中擁有各種不同的傳感器件，設(shè)計(jì)了識(shí)別功能，使軟件系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別被測(cè)傳感器類(lèi)型，并且可根據(jù)識(shí)別結(jié)果自動(dòng)調(diào)用與傳感器相匹配的測(cè)試程序，以此保證測(cè)量的高效率及可靠性。

此外，軟件系統(tǒng)還包括了其他的支撐模塊以完成硬件控制驅(qū)動(dòng)、傳感器安裝測(cè)試、性能測(cè)試、測(cè)試信號(hào)處理顯示和測(cè)試過(guò)程監(jiān)控等任務(wù)。在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)時(shí)，采用了以主程序?yàn)橹鞲?，子程序?yàn)檩o的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。樹(shù)狀結(jié)構(gòu)其邏輯關(guān)系清晰，具有高調(diào)節(jié)性和適應(yīng)性，可方便的調(diào)整或增刪其他的分支子程序，以適應(yīng)傳感器的多樣性。

5 綜合測(cè)試系統(tǒng)的誤差因素分析

傳感器是接收信號(hào)的主要器件，處于測(cè)量的最前端，傳感器的性能好壞影響整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，性能指標(biāo)主要分靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，在測(cè)試系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)影響較大，主要是隨機(jī)誤差為主：（1）在綜合測(cè)試系統(tǒng)集成了多種電器元件，當(dāng)它們工作的時(shí)候相互之間會(huì)產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)，對(duì)于此類(lèi)干擾信號(hào)可以通過(guò)電路的改善來(lái)降低電磁的干擾。（2）設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)引起系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果誤差，對(duì)于機(jī)械振動(dòng)所引起的誤差通過(guò)分析在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)的振源，對(duì)其采用阻尼系統(tǒng)來(lái)降低工作時(shí)的振感，以提高測(cè)量的結(jié)果的正確性。（3）信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換造成的測(cè)量結(jié)果誤差，對(duì)于這部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差，主要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析查找誤差規(guī)律，通過(guò)數(shù)學(xué)模式處理糾正測(cè)量的數(shù)據(jù)誤差。

6 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)常用汽車(chē)傳感器的檢測(cè)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性，對(duì)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的測(cè)量誤差進(jìn)行了有效的預(yù)防與后置處理，保證整個(gè)測(cè)量過(guò)程的正確性。測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式能夠?yàn)檫M(jìn)一步提升汽車(chē)傳感器的測(cè)試系統(tǒng)智能性提供有益的參考。

[1] 武長(zhǎng)河,高洪一.汽車(chē)檢測(cè)與診斷技術(shù)[M].北京:北京交通大學(xué)出版社,2008.

[2] 沈繼剛,施美雅,劉宇虹.應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的車(chē)用傳感器檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē),2005,(2):57-58.

[3] 蔣偉榮,黃志文,張永亮.基于虛擬儀器技術(shù)的汽車(chē)傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,23(4):5-8.

Research on the test system of the conventional sensor for the automotive electronic control system

The commonly used in automobile sensor testing system of.special design, through the system to test.variety of sensor rapid and detection.realize the fast and convenient, find car fault, ruled out as soon as possible in order to ensure the running safety of the car.

Automobile sensor; test system; fault diagnosis

U472.42..

A....

1008-1151(2015)08-0061-02

2015-07-10

鄧岐杏（1978－），女，廣西柳城人，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。