汽車中BL-4型多功能電壓調(diào)節(jié)器的靜態(tài)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】汽車中BL-4型多功能電壓調(diào)節(jié)器的靜態(tài)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)引言

汽車發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器是控制汽車發(fā)電機(jī)發(fā)電特性的重要部件。我國生產(chǎn)的電壓調(diào)節(jié)產(chǎn)品不斷推陳出新，但其檢測手段還很落后，通常是將該產(chǎn)品與汽車發(fā)電機(jī)組裝在一起，在專用試驗(yàn)臺上開展動態(tài)測試，這種測試手段雖然實(shí)時性好，高，但整個測試系統(tǒng)龐大、價格昂貴、耗電量大、操作復(fù)雜，只有專門的調(diào)節(jié)器生產(chǎn)企業(yè)才具備該測試系統(tǒng)。不管是汽車電壓調(diào)節(jié)器生產(chǎn)企業(yè)，還是發(fā)電機(jī)廠及汽車維修市場都急需一種測試準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、操作簡單、價格便宜的電壓調(diào)節(jié)器靜態(tài)測試儀。

開發(fā)的BL-2型單一功能電壓調(diào)節(jié)器靜態(tài)測試儀已成為國內(nèi)多家電壓調(diào)節(jié)器生產(chǎn)廠及發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠的檢測儀器，但其只適用于中小批量、單一功能電壓調(diào)節(jié)器的測試，不能滿足市場的功能需求。為此開發(fā)了BL-4型多功能電壓調(diào)節(jié)器綜合參數(shù)靜態(tài)測試儀，適用于不同產(chǎn)品的多項(xiàng)參數(shù)的檢測，并與計(jì)算機(jī)通訊，開展數(shù)據(jù)采集。

1、BL-4型電壓調(diào)節(jié)器靜態(tài)測試儀

BL-4多功能電壓調(diào)節(jié)器靜態(tài)測試儀成品如圖1所示，由測試部分和數(shù)據(jù)采集部分組成。測試部分用來測試汽車電壓調(diào)節(jié)器的電氣性能參數(shù)，并可以顯示輸出數(shù)據(jù)，其原理構(gòu)造如圖2所示，包括電源、電子模擬發(fā)電機(jī)、控制、輸出、操作及可調(diào)負(fù)載6個模塊。電源部分設(shè)置3組開關(guān)，用于測試不同系列產(chǎn)品的不同參數(shù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用是將電壓調(diào)節(jié)器測試系統(tǒng)的測試結(jié)果傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并通過人機(jī)界面記錄、保存數(shù)據(jù)，以便開展成批分析、處理數(shù)據(jù)。

2、汽車電壓調(diào)節(jié)器主要參數(shù)靜態(tài)測試原理

汽車電壓調(diào)節(jié)器的主要參數(shù)有調(diào)節(jié)電壓值、轉(zhuǎn)速特性、負(fù)載特性、溫度補(bǔ)償系數(shù)和飽和壓降，其中轉(zhuǎn)速特性與負(fù)載特性是與發(fā)電機(jī)匹配有關(guān)聯(lián)的參數(shù)，不適合做靜態(tài)測試，需在發(fā)電機(jī)測試臺上開展動態(tài)測試。

2.4三引腳單功能調(diào)節(jié)器的測試

2.1.1調(diào)節(jié)電壓值的測試測試電路如圖3所示。

測試原理：將電源輸入電子模擬發(fā)電機(jī)，不按調(diào)節(jié)器時，發(fā)電機(jī)+、-極輸出電瓶電壓，測量14V調(diào)節(jié)器時約8～10V，測量28V調(diào)節(jié)器時約16～20V，將調(diào)節(jié)器的引腳按極性分別接到電子模擬發(fā)電機(jī)上時，電壓表顯示的數(shù)值即為調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓值。用此方法測量調(diào)節(jié)電壓值，不需手動調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，效率高。測量取決于電子模擬發(fā)電機(jī)。

2.1.2調(diào)節(jié)器溫度系數(shù)的測量

靜態(tài)測量調(diào)節(jié)器的溫度系數(shù)，可將調(diào)節(jié)器接到如圖3所示的測試電路。

首先在室溫狀態(tài)測試調(diào)節(jié)器10分鐘后讀數(shù)，并做好室溫T1和調(diào)節(jié)電壓值V1的記錄，再將調(diào)節(jié)器放入高溫箱中測量，待溫度穩(wěn)定并保持半小時后讀數(shù)，并做好溫度T2和調(diào)節(jié)電壓值V2的記錄。

2.2多引腳單功能調(diào)節(jié)器的靜態(tài)測試

多引腳單功能調(diào)節(jié)器也可以用靜態(tài)方法開展測試，因?yàn)槿魏我粋€電壓調(diào)節(jié)器，只有三個電極是必備的和不可缺少的，這就是E、B+、F，其它引腳均起輔助功能，只要將輔助引腳開展技術(shù)處理，都可以用靜態(tài)方法開展測試。

圖4為六引腳五十鈴調(diào)節(jié)器的外接電路圖，由圖看出該調(diào)節(jié)器適用于帶激磁整流管的發(fā)電機(jī)，S接到了電瓶正極，B+接發(fā)電機(jī)正極，R通過一個二極管接點(diǎn)火開關(guān)下端，當(dāng)開關(guān)接通后，也是接到了正極，D+端接一個指示燈，而另一端通過開關(guān)也接于正極。當(dāng)發(fā)電機(jī)正常工作時，D+端電壓等于B+端電壓，所以我們在開展靜態(tài)測試時，只要將D+、R、S、B+接在一起，該調(diào)節(jié)器就成為三引腳調(diào)節(jié)器了，按三引腳的方法開展測試即可。

2.3多引腳多功能電壓調(diào)節(jié)器的靜態(tài)測試

該調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)適合裝配無激磁整流管的發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)器具有雙重功能，即調(diào)節(jié)器功能和指示燈功能，其中的典型產(chǎn)品是夏利發(fā)電機(jī)用的7引腳調(diào)節(jié)器，其外電路的連接如圖5所示。由宇調(diào)節(jié)器功能和充電指示燈控制功能相互獨(dú)立，可對兩個功能分別開展靜態(tài)測試。

2.3.1調(diào)節(jié)器功能

可將B+、IG、S、W并在一起接測試儀+極，F(xiàn)、E分別接測試儀的相應(yīng)接線端子，如圖1所示。L串接指示燈后接正極，電壓表指示的數(shù)值即為調(diào)節(jié)電壓值。

將W端從正極上斷開，指示燈亮，接上燈滅，說明指示燈功能正常，否則為不正常。

3、靜態(tài)測試儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

3.1硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由信號調(diào)理電路、多路切換電路、采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號處理組成。其硬件構(gòu)造框圖如圖6所示。

3.1.1A/D轉(zhuǎn)換模塊

采用ADC0809芯片，其為CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，具有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器和逐次逼近存放器，滿足本系統(tǒng)要求。

3.1.2信號處理模塊

采用AT89C51單片機(jī)，其為一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個4k字節(jié)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器（PEROM），采用了CMOS工藝和ATMEL公司的***度非易失性存儲器（NURAM）技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容。是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單片機(jī)，適合本系統(tǒng)使用。

3.1.3通訊接口

采用RS-232異步串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，并利用MAX232芯片開展RS-232與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。

3.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的支持軟件分為匯編服務(wù)程序和人機(jī)界面語言處理程序兩類，兩者的有機(jī)結(jié)合到達(dá)了高速控制，操作界面簡便，交互友好，功能齊全的目的。

3.2.1匯編服務(wù)程序

主要包括主程序、A/D轉(zhuǎn)換程序及其中斷服務(wù)程序、ASCII碼轉(zhuǎn)換程序、串口通訊程序。程序設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)方法，各功能模塊相對獨(dú)立，由主控模塊調(diào)用。模塊層次分明、思路清晰、可讀性強(qiáng)，極大地方便了軟件調(diào)試和移植工作。這里給出主程序和ASCII碼轉(zhuǎn)換子程序。

3.2.2主程序

主要完成調(diào)用各子程序以及中斷服務(wù)程序的準(zhǔn)各工作，其程序流程圖如圖7所示。

3.2.3ASCII碼轉(zhuǎn)換子程序

采集卡采集到的數(shù)據(jù)在輸出到計(jì)算機(jī)之前，必須先轉(zhuǎn)換成ASCII碼，才能在屏幕上顯示。程序流程如圖8所示。

3.3人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

為給用戶提供方便的圖形界面和全面的數(shù)據(jù)信息，采用VisualBasic語言開展人機(jī)界面設(shè)計(jì)，包括參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)輸出三個主要功能，操作流程如圖9所示。圖10為電壓值采集界面。軟件在次使用運(yùn)行時，需要對屏幕右下角功能配置區(qū)開展相應(yīng)設(shè)置。全局設(shè)定包括采集頻率、取值周期、是否自動保存和自動保存取值次數(shù)等內(nèi)容的設(shè)定。電壓值校準(zhǔn)是為了保證軟件顯示數(shù)據(jù)和測試儀面板顯示數(shù)據(jù)一致，開展電壓值校準(zhǔn)設(shè)置時，必須先開啟測試儀電源，并保證采集卡已經(jīng)正確連接到電腦上。產(chǎn)品維護(hù)是配置所測試產(chǎn)品數(shù)據(jù)的合格范圍，在此范圍外的測試數(shù)據(jù)為不合格記錄，必須正確配置。

4、測試結(jié)果分析

室溫為23℃，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，14V調(diào)節(jié)器負(fù)載電流為9A，28V調(diào)節(jié)負(fù)載電流為5A時，動態(tài)測試與靜態(tài)測試的調(diào)節(jié)電壓值如下表1圖10電壓值采集界面所示。說明靜態(tài)測試結(jié)果接近于動態(tài)測試結(jié)果，相對誤差小于0.14％，滿足調(diào)節(jié)器標(biāo)準(zhǔn)要求。