基于LabVIEW平臺(tái)車載電磁閥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過壓力傳感器最后回到油源。
靜態(tài)特性測(cè)試時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬信號(hào)發(fā)生器輸出三 角波信號(hào)，經(jīng)恒流源模塊輸出給電磁閥線圈，驅(qū)動(dòng)電磁閥工 作。

進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試時(shí)，計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)輸出方波信號(hào)， 經(jīng)恒流源模塊輸出給電磁閥線圈。電流信號(hào)測(cè)試模塊將閥線 圈

電流信號(hào)調(diào)理成對(duì)應(yīng)比例的電壓信號(hào)后，輸出給計(jì)算機(jī)測(cè) 試系統(tǒng)采集。流量信號(hào)測(cè)試模塊負(fù)責(zé)流量閥測(cè)試，在進(jìn)行流

量電磁閥測(cè)試時(shí)，流量信號(hào)測(cè)試模塊將液壓系統(tǒng)中的流量傳 感器輸出信號(hào)調(diào)理成等比例流量信號(hào)后，輸出給計(jì)算機(jī)測(cè)

試 系統(tǒng)采集。同樣地，壓差信號(hào)測(cè)試模塊負(fù)責(zé)壓力閥測(cè)試，測(cè) 試時(shí)，壓差信號(hào)測(cè)試模塊將A、B腔壓力傳感器輸出信號(hào)

調(diào) 理成等比例壓力差信號(hào)后，輸出給計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)采集。圖2是靜/動(dòng)態(tài)特性測(cè)試功能結(jié)構(gòu)圖。下面對(duì)各主要模塊做詳細(xì)介紹。

恒流源模塊是靜/動(dòng)態(tài)測(cè)試的關(guān)鍵， 本文選取了體積 小、效率高，電流調(diào)節(jié)范圍寬的集成電路恒流源為電磁閥提 供恒

定電流，其主要元件是功率運(yùn)算放大器，功率運(yùn)算放大 器是集成運(yùn)算放大器的一種，一般的集成運(yùn)放輸出電流較 小，

難以提供大功率驅(qū)動(dòng)阻抗大于3Ω的負(fù)載。功率運(yùn)放特 指能夠輸出大功率驅(qū)動(dòng)負(fù)載的運(yùn)放。文中選用MSK公司的軍 級(jí)

MSK541B功率運(yùn)算放大器構(gòu)成懸浮負(fù)載恒流源，圖3是懸 浮負(fù)載恒流源電路圖。其輸出電流最高可達(dá)10A，遠(yuǎn)超過系 統(tǒng)

測(cè)試的最高要求。
流量和壓力電磁閥靜態(tài)測(cè)試時(shí)，均需三角波信號(hào)，所 以對(duì)恒流源模塊的線性度要求較高，圖4是恒流源模塊線性 度測(cè)

試曲線，由圖4可知，恒流源電流輸出能力在5A以上， 電路能夠保持非常好的線性度，非線性誤差<1‰，遠(yuǎn)高于 測(cè)試

需求。
流量信號(hào)測(cè)試模塊由“F/V變換”+“比例調(diào)節(jié)”+“零 位調(diào)節(jié)”+“顯示儀表”+“同相跟隨”組成，首先用F/V變
換電路將流量計(jì)輸出的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于采集的電壓信 號(hào)，比例調(diào)節(jié)電路將電壓信號(hào)與流量信號(hào)調(diào)節(jié)成1：1比例，

圖7  信號(hào)采集程序框圖  

圖8  巴特沃斯低通濾波器程序框圖

那么電壓值就可以直接反應(yīng)對(duì)應(yīng)的流量值，本系統(tǒng)流量測(cè) 量范圍可達(dá)0~100L/min。顯示儀表采用高精度數(shù)字顯示儀 表

，放置于整個(gè)系統(tǒng)的前面板，方便調(diào)試時(shí)數(shù)據(jù)觀察。
壓差信號(hào)測(cè)試模塊由 兩個(gè)“I/V變換” + “減法器”+
“比例調(diào)節(jié)”+“低通濾波”+“顯示儀表”+“同相跟隨” 組成。壓力傳感器的輸出信號(hào)為（4-20）mA電流信號(hào)，首

先用I/V變換模塊將A腔和B腔壓力傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電壓信號(hào)，減法器電路將兩電壓值做差值后輸出，比例調(diào)節(jié)

模塊將電壓值與壓力差信號(hào)調(diào)節(jié)成1：1比例，那么電壓值就 可以直接反應(yīng)AB腔的壓力差值。因液壓系統(tǒng)中壓力傳感器

的輸出電流回路與其供電回路共地，更易受到干擾，所以必 須加入有源濾波環(huán)節(jié)，截止頻率設(shè)置為5Hz，這樣可有效濾

除各種干擾，保證采集信號(hào)的精度。

3 閉環(huán)特性測(cè)試模塊設(shè)計(jì)
閉環(huán)測(cè)試時(shí)，計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)虛擬信號(hào)發(fā)生器輸出偏 置的三角波信號(hào)Vrp，同時(shí)采集位移傳感器輸出信號(hào)Vsp，閉 環(huán)信

號(hào)調(diào)理模塊首先將兩信號(hào)接入減法器電路，對(duì)兩信號(hào)做 差得 ，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行K倍(K值可調(diào))放大，然后對(duì)放大后的電壓

信號(hào)進(jìn)行反向，再疊加一個(gè)2V電壓，閉環(huán)
信號(hào)調(diào)理模塊將兩電壓信號(hào)調(diào)理成 后輸出，但 此時(shí)的信號(hào)是無(wú)功率的電壓信號(hào)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)電 磁閥線圈工作，恒壓驅(qū)

動(dòng)電路將調(diào)理后的電壓 信號(hào)進(jìn)行功率放大后，輸出給電磁閥線圈。圖5 是閉環(huán)特性測(cè)試功能結(jié)構(gòu)圖。
傳統(tǒng)的電流測(cè)試電路采用在負(fù)載回路串接 采樣電阻，測(cè)量采樣電阻兩端電壓換算成回路 中的電流值，因閥線圈為感性

元件，若在其回 路中串入采樣電阻，將影響整個(gè)回路的時(shí)間響 應(yīng)，霍爾傳感器模塊（LEM模塊）很好的解決 了這個(gè)問

題。
L E M 模 塊 由 原 邊 導(dǎo) 體 、 集 磁 環(huán) 、 付 邊 線
圈和放大電路等組成。它的原理是基于霍爾效 應(yīng)，是模塊化的有源電流傳感器，它把普通互 感器與霍爾元件、電子線

路有機(jī)地結(jié)合起來(lái)， 充分發(fā)揮了普通互感測(cè)量范圍寬的長(zhǎng)處和電子 線路反應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)傳感器電路由于 與

被測(cè)電路是隔離的，因此LEM模塊的接入對(duì) 被測(cè)電路的影響可以忽略不計(jì)。