汽车仪表检测

在汽车智能数字仪表的开发过程中，数字仪表所需要采集的信息量比较多，各种车型的信息参数又差别较大，这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了困难。为了在开发过程中能够快速有效地测试系统的各项功能，提高系统开发效率，我们设计了一套测试系统，它能够模拟产生汽车上的各种参数信息，快速地对设计仪表进行全面的测试，节约台架或实车测试时间，降低测试风险。　　　　系统设计　　　　汽车智能数字仪表测试系统的开发要求针对不同的车型，能够模拟产生出仪表所需的各种采集信号信息，并且能够通过CAN接口与被测仪表进行通信。本文介绍的测试系统包括以下主要功能：车速里程表的脉冲信号模拟产生；　　　　发动机转速表的脉冲信号模拟产生；　　　　车辆燃油表信号模拟产生；　　　　车辆水温表信号模拟产生；　　　　各种车灯、车窗、车门等车身开关信号模拟产生。　　　　数字仪表具有CAN通信接口，作为一个CAN节点，可以与车上CAN网络上的其他节点进行通信。　　　　系统硬件设计　　　　数字仪表测试系统的硬件系统主要包括主控制器、PXI板卡、信号接线盒、数据通信转换板卡、供电电源以及被测试仪表等主要部分。NI提供的PXI模块化板卡设备具有体积小、速度快、易扩展等特点，因此在硬件设计方面我们采用了PxI板卡发生汽车仪表所需的各种信号。汽车数字仪表的里程表和发动机转速表需要采集的是数字脉冲信号，不同的车型由于采用的传感器不同，所输出的脉冲信号高电平从3V～12V不等，为了能够测试设计仪表的信号范围适用性，采用PXI一6624板卡，配合外部供电电路，能够产生仪表所需采集的数字脉冲信号。PXI一6624是工业级隔离的32位定时器／计数器：PXI接口板卡，具有8路隔离的通道，我们采用Couter0和Counterl作为车速表和转速表的脉冲信号提供通道。燃油表和水温表采集的是模拟信号，PXI一6233能够输出4路10V模拟电平信号，PXI一6713能够输出8路10V模拟电平信号，我们选择PXI一6713的2个模拟输出通道作为信号提供通道。由于仪表上的开关量信号比较多，他们之间产生的干扰随着也比较大，我们选用PXI一8528R对仪表的开关量进行控制，PXI一6528是高速隔离的数字I／O通道，输入和输出通道分别独立，有效的抑制了信号之间的干扰。　　　　仪表参数的标定以及作为CAN节点与车上其他CAN节点的数据通信，采用一块数据通信转换卡来完成，该卡的主要功能是完成串口信号一CAN信号之间的转换功能，开发数据通信转换卡的目的一是为了节约成本，二是考虑到大多数PC没有CAN接口。通过这个板卡对被控仪表的特征参数，如车辆的特征系数、传感器的传感系数、发动机的速比以及仪表的一些标定参数等进行设定。由于目标车型不确定，仪表的一些特征参数需要实车测试才能最后标定，所以该板卡可作为以后仪表参数标定用。　　　　系统软件设计　　　　仪表测试系统软件采用NI公司的LabVIEW8．20平台进行设计，本系统采用LabVIEW的图形化程序语言，以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图。前面板是用户可见的，类似传统仪器的操作面板，利用工具模板从控制模板中添加输入控制器和输出指示器，控制器和指示器种类可选择。程序框图是支持虚拟仪器实现其功能的核心，对程序框图的设计涉及节点、数据端口和连线的设计。连线代表数据走向，节点则是函数、Ⅵ子程序、结构或代码接口。本测试系统考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要，整个系统主要包括界面模块和各个功能测试模块，根据信号类型将仪表功能测试分为：车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块、水温表测试模块、开关量测试模块、CAN通信测试模块以及参数设置模块等主要功能模块。　　　　界面模块　　　　测试平台左侧是各种模块功能测试的切换按键，可以切换到单个功能模块的测试项目。右侧主界面模拟汽车仪表板的显示界面，如车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示。在进行测试实验中，工作人员通过主界面即可观测到仪表测试的整体功能。　　　　模块测试设计　　　　车速表的测试需要预先了解设定目标车型的特征参数，如车辆特征系数、车速传感器的传感系数等，然后通过数据通信卡(cAN总线信号)将特征参数下载到被测仪表，按照测试要求产生脉冲信号，信号的幅值、频率可以通过手动／自动进行调整，车速信号具备超速报警提示功能，根据设定的超速门限值，高于该门限值时，通过主界面前面板上的超速报警灯闪烁提示。测试过程也可以手动／自动进行，测试结果存档以备查询。　　　　车速表测试模块的设计采用状态机设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动选择、采集(手动)、检查时间(自动)、输出信号和停止等状态。其中参数的获取主要是获取前面板上特征系数和传感系数的参数值，通常，这两个值在仪表参数标定的时候需要在线修改。检查时间是指按照程序规定的时间输出规定的信号，本系统中采取'V'模式阶梯状的车速变化趋势对仪表进行测试。　　　　发动机转速表测试模块类似于车速表测试模块，区别在于它的特征参数不同，根据特定车型的情况，通过数据通信卡(CAN总线信号)将发动机转速比下载到被测仪表，然后对其进行测试。　　　　燃油表的测试需要预先设定目标车型的燃油测试范围以及燃油门限报警值，通过数据通信卡(CAN总线信号)将参数值下载到被测仪表，然后按照测试要求开始测试跟据设定的燃油门限值，低于该门限值时，通过主界面前面板上的燃油报警灯闪烁提示。测试过程可以手动／自动进行。燃油表的测试采用状态机的设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动、采集、检查报警、输出信号等状态。水温表的测试同燃油表，在此不做具体说明。　　　　CAN通信测试模块　　　　所有的模块测试之前首先需要对该模块的参数进行初始化，如进行特征系数、传感系数、发动机速比、超速门限、燃油门限、水温门限以及测量范围等参数的设置。数据通信采用CAN协议，鉴于成本方面考虑，我们在LabVIEW上对串口进行操作，然后通过数据转换板卡输出cAN信号，cAN信号直接与被测仪表进行数据通信，因此，需要定义一个简单的CAN通信协议。测试系统作为CAN网络上的一个节点，节点ID号可以根据需求自行设定，数据区域由命令字、数据长度、数据、校验位组成。图6和表1是仪表参数设定CAN通信简单协议。　　　　结语　　　　采用NI系列PxI板卡以及灵活方便的LabVIEW软件平台，使得我们在短期内构建一套汽车数字仪表产品开发、测试、评估多功能于一体的测试平台，通过对实际仪表的测试，结果表明该套测试系统能够快速准确地完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便地移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。

1、水温表及水温报警灯 水温表的功用是指示发动机气缸盖水套内冷却液的工作温度。 水温报警灯能在冷却液温度升高到接近沸点(例如95～98℃)时发亮，以引起驾驶员的注意。 2、机油压力表及机油低压报警装置 机油压力表是在发动机工作时指示发动机润滑系主油道中机油压力大小的仪表。它包括油压指示表和油压传感器两部分。 机油低压报警装置在发动机润滑系主油道中的机油压力低于正常值时，对驾驶员发出警报信号。机油低压报警装置由装在仪表板上的机油低压报警灯和装在发动机主油道上的油压传感器组成。 3、车速里程表及速度报警装置 车速里程表是由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车所行驶过距离的里程计组成的，二者装在共同的壳体中，并由同一根轴驱动。 车速表是利用磁电互感作用，使表盘上指针的摆角与汽车行驶速度成正比。在表壳上装有刻度的表盘。 里程计是由若干个计数转鼓及其转动装置组成的。为了使用方便，有的车速里程表同时设有总里程计和单程里程计，总里程计用来记录汽车累计行驶里程，单程里程计用来记录汽车单程行驶里程。单程里程计可以随时复位至零。 车速报警装置是为了保证行车安全而在车速表内装设的速度音响报警系统。如果汽车行驶速度达到或超过某一限定车速(例如100km/h)时，则车速表内速度开关使蜂鸣器电路接通，发出声音报警。 4、燃油表及燃油低油面报警装置 燃油表用以指示汽车燃油箱内的存油量。燃油表由带稳压器的燃油面指示表和油面高度传感器组成。 燃油低油面报警装置的作用是在燃油箱内的燃油量少于某一规定值时立即发亮报警，以引起驾驶员的注意。

废气排放检测排放检测的必要性车公害主要有三种：空气污染、噪音污染和电磁（波）污染，尤其以空气污染为最，因为空气污染破坏地球的生态环境，将给人类带来不可弥补的损失，而且空气污染性质严重，范围广泛，使人难以防范。　由于汽车使用的燃料不同，它们排放的污染亦不相同，监督检验其排污的内容、方法以及所使用的仪器设备也就不同。检测仪器的结构与工作原理1．废气分析仪的结构和工作原理　汽油机排放的废气成分也很复杂，就危害最大和含量最高的是CO和HC，目前我国主要是对这两项指标进行监控。　目前国内使用最为广泛的废气分析仪是非扩散型红外线式废气分析仪（NDIR）。这种仪器主要由取样装置、分析装置浓度指示装置和校准装置等构成。取样装置由取样探头、滤清器、导管（由特殊材料制作，要求管壁不吸附气体、不与被测气体发生化学反应以确保测量精确度）、水分离器、和气泵组成，作用就是从汽车的排气管中吸入废气，滤掉灰尘和水分送往分析装置；分析装置由红外光源、测量气室、标准气室、切光扇轮和检测室组成，检测室由两个相互被带金属的隔膜隔开相同的密闭气室构成，气室内充有一定浓度的与被测气体相同的气体，气室的一端装有两个相同的由滤光镜构成的光窗，两个平行放置的管形气室（一根气室是标准气室，内部充满不吸收红外线的N2气体,另一根为标本气室，标本气体从中通过）的一端分别正对着分析室的两个光窗，另一端与红外线光源对正，标本气中不含被测气时，红外线穿过两根管型气室时均未被吸收，通过光窗分别进入检测室的两气室中能量相等，两个检测气室气体密度相同，中间隔膜也不会弯曲，隔膜上的金属片与临近金属片（构成一个平行板电容器）的间隙未变，因此平行板电容量未变；如果标本气体中有一定浓度的被测气体，致使部分能量被带走，两个检测气室内能量不等，一气室内密度大（由于部分能量被吸收，所获能量减小，温度相对降低，压力相对减小），另一气室内密度未变（维持以前压力），中间隔膜鼓向一边，平行板电容的容量变化，此变化量与标本气中被测气体浓度有关，电容的变化量就定义了被测气体的浓度，不同的被测气体对不同波长的红外线有不同的吸收特性，因此测量不同气体应使用不同波长的红外线；将不同的电容变化量换算为电流变化量用仪表表示，就构成了气体浓度指示装置。柴油车烟度计的基本结构和工作原理　柴油车烟度计由采样管、滤纸、定量吸气泵和光电装置构成。工作时定量吸气泵定时将一定容量的柴油车排出的气体吸入，在气体穿过滤纸时，将排出的污染物隔离在滤纸上，形成一块污斑，这块污斑的颜色深浅（黑的程度）与车辆的排污程度有关，测量这块污斑的黑度指标，也就测量出了该辆汽车的污染程度。　烟度计的测量机构是光电装置，通常有一束光照射在滤纸上，在滤纸上方放置了一块硒光电池，由于未经污染的滤纸较白，照射光大部分反射到光电池上，光电压较高，仪表指零（仪表最大偏角时读数为零，若不为零，可微调入射光灯泡电流）；滤纸经污染后颜色发黑，入射光大部被黑色吸收，只有少量反射，光电池光电压较小，仪表指针偏角减小，烟度计示置增大