《數(shù)據(jù)采集卡選型..doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、基于虛擬儀器技術(shù)的柴油發(fā)動機(jī)測控系統(tǒng)2007-03-0919:03:27作者:吳偉斌洪添勝來源:互聯(lián)網(wǎng)摘要:介紹了采用NI公司的DAQ卡、SCXI信號調(diào)理模塊及PC機(jī)構(gòu)成的一個基于虛擬儀器技術(shù)的柴油發(fā)動機(jī)制測控系統(tǒng)。它通過LabVIEW的編程,使用戶界面直觀地顯示在顯示器上,方便了調(diào)試。該系統(tǒng)已應(yīng)用在柴油發(fā)動機(jī)燃用柴油和十六種植物油的穩(wěn)態(tài)性能測試試驗上,運(yùn)行情況良好,且各測量參數(shù)的誤差與發(fā)送機(jī)試驗圖家標(biāo)準(zhǔn)對比,都滿足了要求。關(guān)鍵詞:虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡信號調(diào)理模塊測功器LabVIEW發(fā)動機(jī)測試儀器經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字化儀器和智能儀器三個階段。模擬儀器的基本結(jié)構(gòu)是由磁機(jī)械式的,采用模擬

2、器件組成各種電路,精度低、速度慢、適應(yīng)性差;而數(shù)字化儀器如數(shù)字轉(zhuǎn)速表等,主要由數(shù)字電路來實現(xiàn),在測試精度、速度和儀器壽命等方面都比模擬儀器有較大的提高。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展,出現(xiàn)了以微機(jī)為核心的智能儀器,但由于其是以功能模擬的形式存在的,無論開發(fā)還是應(yīng)用,都缺乏靈活性。20世紀(jì)80年代后期,微機(jī)性能是得到極大提高,而向測試分析的通用軟件開發(fā)平臺的成功應(yīng)用,使得虛擬儀器應(yīng)運(yùn)而生。利用虛擬儀器技術(shù),用戶可以自定認(rèn)義儀器的功能,創(chuàng)建32位編譯程序,從而提高了常規(guī)數(shù)據(jù)采集和測試等任務(wù)的運(yùn)行速度。W40型電渦流測功器是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)從德國進(jìn)口的測功設(shè)備。該測試設(shè)備的數(shù)字化

3、水平較低,控制臺均采用機(jī)械式按鈕,且經(jīng)過近二十年的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)備已嚴(yán)重老化,出現(xiàn)明顯的零點(diǎn)漂移,部分測試電路板已出現(xiàn)故障,經(jīng)多次修理仍不正常,嚴(yán)重影響了測試工作的正常進(jìn)行。為此,在確保數(shù)據(jù)采集的精度和實時性、改善數(shù)據(jù)處理功能、提高易操作性和整個測試設(shè)備數(shù)字化水平的原理下,充分利用虛擬儀器的優(yōu)勢,對原有設(shè)備進(jìn)行了更新和擴(kuò)充,形成了一個測控系統(tǒng)。1系統(tǒng)硬件設(shè)計1.1系統(tǒng)硬件組成測試系統(tǒng)的硬件組成主要包括NI公司的PCI-6024E型DAQ卡和SCXI信號調(diào)理模塊。SCXI信號調(diào)理模塊包括機(jī)座模塊SCXI-1000、熱電偶模塊組SCXI-1125和SCXI-1328、應(yīng)力應(yīng)變模塊組SCX

4、I-1520和SCXI-1314等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。測功能即為德國SCHENCK公司的W40型電渦流測功器,可測發(fā)動機(jī)最大功率40kW。測耗儀是自動設(shè)計的,利用電子天平稱量燃油消耗量,通過RS232C(25芯接插件與PC機(jī)連接?？蔁煻扔嫼涂諝饬髁坑嬀鶠榈谌絻x器,通過RS232C(9芯接插件與PC機(jī)連接。1.2各組成單元功能及工況點(diǎn)控制1.2.1DQA卡NI公司的PCI-6024E型DAQ卡是基于PCI總線的12位多功能數(shù)據(jù)采集卡,最高采樣速率為200kS/s,具有16個單端模擬輸入(或8個差分模擬輸入,8個數(shù)字輸入/輸出,2個模擬輸出,2個20MHz、24位計數(shù)器/定時器。

5、1.2.2SCXI信號調(diào)理模塊NI公司的SCXI信號調(diào)理模塊為DAQ卡提供一個完善的信號調(diào)理系統(tǒng),有效高的靈活性和配置性能。機(jī)座SCXI-1000是一個結(jié)構(gòu)緊湊、低哭聲的機(jī)箱,為調(diào)理模塊提供電源、定時和觸發(fā)等功能。熱電偶模塊組SCXI-1125和SCXI-1328提供最高300Vrms的隔離、1~2000的增益、4Hz或10kHz的可編程模擬濾波器、冷端補(bǔ)償?shù)裙δ?終端還有鋁質(zhì)溫板防止溫度從接線緊桿傳遞,提高了冷端補(bǔ)償?shù)木?。?yīng)力應(yīng)變模塊組SCXI-1520和SCXI-1314提供1~1000的增益、10Hz~10kHz的可編程模擬濾波器、0~10V的直流激勵電壓以及自動調(diào)零、橋路

6、補(bǔ)償?shù)裙δ?還可以調(diào)理一般的模擬電壓。1.2.3測功器和油門控制器W40型電渦流測功能有四種工作方式:M方式、n方式、n-const方式和M-n2方式。最常用的是M方式和n-const方式,對應(yīng)調(diào)整的對象分別為測功器的扭矩和轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇external方式時,控制信號為0~10V。油門控制器由模擬電壓控制的伺服電機(jī)構(gòu)成,控制信號為0~10V。1.2.4工光點(diǎn)的控制系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)速或扭矩通過DAQ卡輸出控制電壓給控制執(zhí)行器和油門控制器,再通過測量結(jié)果進(jìn)行反饋,即可實現(xiàn)試驗工況點(diǎn)的控制,完成自定義的測試流程。其中,系統(tǒng)采用PID算法實現(xiàn)測功器的控制。2系統(tǒng)軟件設(shè)計2.1編程思想發(fā)動

7、機(jī)試驗需要在開始時通過怠速運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱完畢的標(biāo)志是冷卻水溫度達(dá)到額定值。預(yù)熱后,當(dāng)速度穩(wěn)定在設(shè)定值時,開始運(yùn)行主程序,進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、處理和記錄。運(yùn)行主程序時,同時還調(diào)用煙度計和空氣流量計子程序,進(jìn)行同步采集、記錄。當(dāng)水溫超過設(shè)定的極限值時,系統(tǒng)輸出數(shù)字信號,啟動揚(yáng)聲器報警并停機(jī)。系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。2.2用戶界面這里利用簡單、易用、圖形化的虛擬儀器軟件LabVIEW編寫操作界面。主程序界面分為控制和顯示兩個區(qū),實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集的控制和顯示。顯示部分包括扭矩、