研究性论文

研究性论文 武汉理工大学毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文) 武汉理工大学毕业设计(论文) 目 录 摘 要 Abstract 1 绪论 1.1 引言 1.2 汽车熔断器发展历史 1.3 熔断器介绍及工作原理 1.4 本论文研究的意义及主要内容 2 测试系统总体技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 2.1 技术背景 2.2 方案总体设计 2.3 系统结构框图 3 系统硬件设计 3.1 硬件类型选取 3.2 系统工作原理框图及电路设计 4 测试系统软件程序设计 4.1 LabVIEW软件介绍 4.2 软件程序设计 5 熔断器可靠性测试 6 总结 参考文献 致谢 武汉理工大学毕业设计(论文) 摘要 在汽车的电气系统中，有一个几乎控制着整个电气电路的关键部件，这就是汽车用中央接线盒。它犹如人的心脏一样，几乎掌握着汽车内所有用电器的命运，它负责分配给各个用电器的用电量，控制着各个用电器的电流的大小，它保障着各个用电器的运行安全。而熔断器在其中就起到极大的作用，它的可靠性就直接影响汽车的性能及安全，因此测试熔断器的可靠性更具现实性和实用性。 为了更好测试熔断器的可靠性，我们设计一个测试系统，检测熔断器的可靠性，系统根据需要给熔断器提供恒定的电流，按需要对各回路进行反复通断切换，并采集熔断器两端的电压降信号，通过LabVIEW软件测试熔断器的可靠性。 关键字:熔断器 耐久性 LabVIEW 数据采集 武汉理工大学毕业设计(论文) Abstract In the automotive electrical system, there is an almost in control of key parts of the electrical circuit, which is the central junction box vehicle. It is like a hunman heart, almost all the car holds the fate of used electrical applinances, for allocation to individual use of electrical power consumption, control the use of electrical currents in various size, which guarantees the operational safety of all electrical appliances. The fuse in which plays a great role, which directly affect the reliability and safety performance of motor vehicles, so the reliability of the car fuse research and analysis is more realistic and practical. In order to study the reliability of fuse, we design a test system, study the reliability of fuse, the system needs to provide a constant current for fuse, according to the need for the loop to repeatedly on-off switch, we collect the signal voltage drop across the fuse, and analyze the reliability of fuse through the LabVIEW software. Key Words: fuse-link reliability LabVIEW Date-Acquisition 武汉理工大学毕业设计(论文) 1 绪论 1.1 引言 随着汽车及电子产品的发展，汽车上的用电器也越来越多，相应的中央电器配电盒(也叫熔断丝盒)控制保护的路数也相应增加。中央电器配电盒负责全车的电力分配，保证各路用电器的安全使用，而配电盒中的熔断器在其中就起到极大的作用，它的可靠性就直接影响汽车的性能及安全，研究和设计一个测试系统，检测熔断器可靠性更具现实性和实用性。 对于汽车熔断器的可靠性这一重要性能，熔断器的可靠性越好，配电盒的寿命就越长，汽车在电器这方面 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现得越安全，因此，为了测试熔断器可靠性，我们设计一个测试系统，采取模拟负载的测试方法，系统根据需要给熔断器提供恒定的电流，按需要对各回路进行反复通断切换，并采集熔断器两端的电压降信号，通过LabVIEW软件测试电压降，从而测试熔断器的可靠性。 1.2 汽车熔断器的发展历史 随着时代的进步，科技的发展，汽车熔断器在历史的发展道路上发生了很大的变化。早在1773年纳林(Nairne)曾作了一个试验，把一根细导线与充电电容器短接，发生了导线爆炸式熔断，这就是熔断器的萌芽。追查历史，熔断器的正式使用大概始于1864,1874年间，但到了1879年熔断器已相当广泛被应用了。 在1880年，车用熔断器中就出现了插塞式熔断器，在1914年又出现玻璃管熔断器， 标准片式熔断器在1978年又慢慢取代玻璃管保险丝，相继在1982年出现了慢熔熔断器，过了一段时间，在1991年又出现MINI熔断器，最后在2000年的时候出现了高电压熔断器，直到现在一直还用着高压熔断器。对于车用熔断器主要起着保护电路的作用，都被安装在汽车中央配电盒中，对于汽车中央配电盒，根据其与汽车线束连接方式的不同可分为直联式和分离式两大类;按其功能的不同可分为单一功能和多功能两大类;按其内部结构的不同，主要有直联式、电路板式、汇流条式、电路板汇流条混合式及特种电器盒等几大。 类 在汽车电器系统中,熔断器起到关键的作用,它被装在汽车的配电盒中,中央电器配电盒内大电流线路集中,熔断器与插座接触不良会造成局部温升过高。在使用过程中用电器损坏或者线路漏电,而电流又不足以烧断熔断丝,但中央电器配电盒电路板上因线路密度大,产生热量过多,将导致电路板变形、铜箔翘起,从而造成电路板上线路烧断或相邻线路短路产生更多热量,致使中央电器配电盒壳体、插接件变形烧毁。历史上多起烧车事 武汉理工大学毕业设计(论文) 例使得用户更加关心汽车电器的安全性,汽车厂则在重视汽车电器安全性的同时,更重视其保护装置——中央电器配电盒的可靠性,尤其是中央电器配电盒的过流性能。现在部分汽车上的中央电器配电盒与继电器已做在一起,以方便检查。这样中央电器配电盒内通过的电流就会更大,它的性能好坏决定了整车电路的安全性。 图1 熔断器的发展历史 尽管熔断器是最古老的保护电器，但由于其结构简单、价格低廉和安装、维护、使用方便等优点，深受人们的欢迎，至今还大量生产着。加上它还具有显著的限流作用和无比迅速动作，为其它电器所莫及，因此近几年世界各国都十分重视熔断器的理论研究工作，为发展开创新颖熔断器而努力。 1.3 熔断器的介绍及工作原理 熔断器也被称为保险丝，它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。它的作用:当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能毁坏电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。 车用熔断器的分类 按形状分:片式熔断器、方型熔断器、玻璃管式熔断器、欧式熔断器、平板式熔断器 按额定电压分:高压熔断器、低压熔断器 按熔断速度分:快熔熔断器、慢熔熔断器 对于熔断器的一些基本概念我们介绍: 武汉理工大学毕业设计(论文) 高压保险，是工作电压在DC32V~DC450V之间的保险;慢熔保险也叫延时保险丝，它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护;额定电流，保险丝的最高工作电流;熔断特性，表明保险丝的熔断时间与熔断电流之间的关系;额定电压，是指在过载发生时，保险丝设计上使电路安全运行的最大电路电压。 熔断器主要由熔断体、端子、绝缘体构成。熔断体是熔断器的核心，熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔断体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致。端子是电极部分，通常有两个，它是熔断体与电路联接的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻，其构造图如下图所示: 图2 熔断器的构造图 熔断器的工作原理 当电流通过熔断体时，因熔断体存在一定的电阻，所以熔断体将会发热且发热遵循着这个公式: 2Q=0.24IRt(焦耳定律) 当Q发Q散时，熔断器熔断。 由上面的公式可以得出，熔断器是否熔断是有熔断器的发热量Q发与自身散热量Q散两个参数决定的，由于熔断器结构中的熔断体含有一定的电阻，当电流通过的时候就会产生热量(焦耳定律)，当熔断器自身的散热量大于产生的热量时，熔断器不会熔断;当散 武汉理工大学毕业设计(论文) 热量等于发热量时，熔断器会长时间内不熔断;当散热量小于发热量时，熔断器就会发生熔断。下图是熔断器熔断过程: 熔断器熔断过程 图3 上面的图片清晰反映出熔断器熔断的过程，最开始是固体状态，接着随着温度的升高，出现了液体，然后慢慢分离，慢慢着就开始飞弧和灼烧后面的熔丝，最后飞弧熄灭熔断器断开。 1.4 本论文研究的意义及主要内容 汽车熔断器在整个电器系统中扮演着重要的角色，它被安装在中央配电盒中，起到保护电路的作用，使电器系统能够安全稳定工作，当电路中出现故障导致电流突然升高时，熔断器会根据自身的特性发生熔断，切断电路中的电流，避免电器元件的烧坏，保护电路安全，因此，测试汽车熔断器的可靠性具有很强的现实性和实用性，它性能好坏决定着汽车电器的在使用过程中的安全性。 熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为“熔断器(fuse-link)”。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。保险丝的作用是:当电路发生故障或者异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件，也有可能烧坏电路甚至造成火灾。若电路中正确地安装了保险丝，那么，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。 在汽车电器系统中，熔断器起到关键的作用，它被装在汽车的配电盒中，中央电器配电盒内大电流线路集中，熔断器与插座接触不良会造成局部温升过高。在使用过程中用电器损坏或者线路漏电，而电流又不足以烧断熔断丝，但中央电器配电盒电路板上因线路密度大，产生热量过多，将导致电路板变形、铜箔翘起，从而造成电路板上线路烧断或相邻线路短路产生更多热量，致使中央电器配电盒壳体、插接件变形烧毁。历史上多起烧车事例使得用户更加关心汽车电器的安全性，汽车厂则在重视汽车电器安全性的同时，更重视 武汉理工大学毕业设计(论文) 其保护装置——中央电器配电盒的可靠性，尤其是中央电器配电盒的过流性能。现在部分汽车上的中央电器配电盒与继电器已做在一起，以方便检查。这样中央电器配电盒内通过的电流就会更大，它的性能好坏决定了整车电路的安全性。 本论文主要研究设计一个测试系统，对汽车熔断器可靠性进行测试，在检测过程中，根据不同产品的不同功能，选取相应的测试程序，在这种情况下，反复不停的让电流通断熔断器，然后通过检测熔断器两端的电压，判断其熔断情况，从而检测熔断器可靠性。 武汉理工大学毕业设计(论文) 2.测试系统总体设计方案 2.1 技术背景 本次测试系统用到的软件是虚拟仪器领域中的图形化编程开发平台LabVIEW，虚拟仪器是上世纪90年代初期出现的一种新型仪器，它将许多以前由硬件完成的信号处理工作，交由计算机软件进行处理，这种测试仪器的硬件功能软件化，给测试仪器带来了深刻的变化，因此虚拟仪器代表了当前测试仪器发展的方向之一。 虚拟仪器(Virtual Intrument，简称VI)是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，是对传统仪器概念的重大突破，是仪器领域内的一次革命。虚拟仪器是继第一代仪器——模拟式仪表、第二代仪器——分立元件式仪表、第三代仪器——数字式仪器、第四代仪器——智能化仪器之后的新一代仪器。 虚拟仪器是在计算机的显示屏上虚拟了传统仪器面板的计算机化仪器，它尽可能多的将原来由硬件电路完成的信号调理和信号处理的功能。代替为计算机的程序来完成。这种硬件功能软件化，是虚拟仪器的一大特征。操作人员在计算机的屏幕上利用指点设备操作虚拟的仪器，就像操作真实的仪器一样，完成对被测量的采集、显示、分析、处理、存储及数据生成。 开发虚拟仪器的平台现在很多，主要分为两种:利用高级语言编程的开发工具和利用图形化语言编程工具。前者主要由Visual Basic、Visual C++、Delphi、Borland、C++Builder和LabWindows等，后者主要由NI(National Instruments,美国国家仪器公司)推出的LabVIEW以及惠普(HP)公司推出的VEE图形化编程软件。不论是利用前者工具还是后者工具，开发出来的虚拟仪器系统应用软件结构都不会有太大的差别，其结构框架如图4所示。 武汉理工大学毕业设计(论文) 仪器驱动程序 应用软件开发 仪器驱动程序 通信接口 通信管理 仪器接口 VXI GPIB 其他串口 图4 虚拟仪器软件框架图 虚拟仪器是计算机化的仪器，由计算机、模块化功能硬件和应用软件三大部分组成。一般而言，虚拟仪器所用的计算机是通用的计算机，虚拟仪器根据其模块化功能硬件的不同，而有多种构成方式。 信号调理 数据采集卡 RS232/IEEE488接口仪器 被 测 传感器 GPJ总线 GPIB接口软件 GPIB电缆 对仪器 卡 计算机 象 VXI总线VXI电缆 VXI接口 仪器 卡 网 络 FieldBus总线仪器 图5 虚拟仪器系统构成 PC-DAQ测试系统:是以数据采集卡、信号调理电路及计算机为仪器硬件平台组成的测试系统,通过A/D转换将模拟数字信号采集到计算机进行分析、处理和显示等，并可通过D/A转换实现反馈控制。如果计算机是台式机，那么DAQ Board就是PC-DAQ板，如果是便携式计算机(笔记本电脑)，DAQ Board就是PCMCIA-DAQ卡。 武汉理工大学毕业设计(论文) 图6 通过DAQ Board 实现的虚拟仪器系统 GPIB系统:是以GPIB(Gnenral Purpose Interface Bus)标准总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统,利用GPIB接口卡将硬件连接起来，通过PCI总线结构将台式工作站与GPIB连接，用软件驱动程序完成即插即用的功能。 VXI系统:是以VXI标准总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统。 串口系统:是以RS232标准串行总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统，通过计算机的串行接口，利用RS-232总线同远端的串行接口设备进行通讯，完成整个虚拟仪器测控系统的数据采集，分析，显示及控制。 现场总线系统:是以FieldBus标准总线仪器与计算机为硬件平台组成的测试系统。 无论上述那种形式的虚拟仪器系统，都是通过应用软件将仪器的模块化功能硬件与各类计算机相结，其中PC-DAQ测试系统是构虚拟仪器VI的最常用的最基本的方式，因为一般而言，这种类型的虚拟仪器成本比较低，它能充分利用计算机的计算能力。 目前为不同的应用目的和环境，已设计了多种性能和用途的数据采集板卡，从低速采集板卡到高速同步采集板卡，直至图像采集卡都有成熟的产品，为虚拟仪器系统的建立提供了物质基础。 虚拟仪器的特点: 在通用硬件平台确定后，可由软件而不是硬件来决定仪器的功能。 仪器的功能是用户根据需要由应用软件来定义的，而不是实现由厂家定义好了的。因此用户不必购买多台不同功能的传统仪器，也不必购买昂贵的多种功能的传统仪器，因为在这种仪器中常常只有一种或几种功能是常用的，而其他功能却都是不需要的。 为提高仪器性能或需要构造新的仪器功能时，可由用户自己改变软件来实现，而不必重新购买新的仪器。 虚拟仪器灵活、开放，故可与计算机同步发展，可与网络及其他周边设备互联。 决定虚拟仪器具有与传统仪器不可能具备的特点的根本原因在于“虚拟仪器的关键是软件——软件即仪器”。 武汉理工大学毕业设计(论文) 2.2 方案总体设计 为了测试熔断器的可靠性，我们采用模拟负载的方法，设计一个测试系统，在给定的条件下，我们通过软硬件检测熔断器的电压降，进而检测其可靠性。 具体的检测系统主要由硬件设备和软件设备组成，硬件设备主要有恒流源、继电器、被检测的配电盒熔断器、DAQ-2205、PCI-7434以及电脑控制器，软件设备主要由LabVIEW软件组成。在硬件设备中，恒流源的作用是通过稳定的电流给熔断器，继电器是控制通过 -2205数据采集卡完成熔断器电压降的数据采集，传输到电脑熔断器的电流通断情况，DAQ 进行测试，而PCI-7434数字量输出卡的作用是完成数字量信号的输出，进行对继电器的控制. 在整个测试过程中，我们采用模拟负载的测试方法，先由恒流源根据测试需求，完成给被测熔断器的供电，在这个过程中，继电器与熔断器串联在一起，并通过LabVIEW软件程序根据要求，由PCI-7434数字量输出卡输出数字量信号，完成对继电器的控制，控制电流的通断情况。在由数据采集卡DAQ-2205采集熔断器两端的电压降信号，在通过LabVIEW软件完成压降信号的检测，若在测试中发现电压值很小(一般为五百mv左右的电压)，则熔断器正常;若检测到此时的电压为5V左右(此时恒流源会提供5V的电压)，，则熔断器在这种指定测试的情况下发生熔断，可以通过这种测试，得到熔断器的可靠性。 上面所提的是一个大概的设计方案思路，但是也涉及到一些细节问题，需要去考虑，主要是两个重要的环节—控制和检测。在控制方面，通过不同产品的不同功能选取不同的测试负载程序进行控制继电器的过程中，PCI-7434数字量输出卡输出相应的高低电平来控制继电器，但是PCI-7434输出的高低电平驱动能力有限，很难驱动继电器，所以需要一个功率放大电路，来增大其功率，使之能够驱动继电器，让它能够正常工作;在采集检测熔断器电压降的过程中，需要一个信号调理电路，由于采集的电压信号比较小，然后信号传输线比较长，为了减少电压信号在电线传输过程中的损耗，我们先将电压信号转换为电流信号，这样被测信号在传输过程中的损耗就会大大减少，然后最后通过一个电阻将电流转换为电压信号，最后通过数据采集卡将被测信号传送到计算机中，通过LabVIEW软件进行测试，检测其两端电压。 2.3 系统结构框图 根据测试系统的方案，可以得到系统结构框图，如图7所示 武汉理工大学毕业设计(论文) 台式电脑控制器数据采集卡 数字量输出卡 (LabVIEW) DAQ-2205 PCI-7434 功率放大电路 信号调理电路 继电器开关 汽车熔断器 恒流源 (电压降) 图7 系统结构框图 3 硬件系统设计 3.1 硬件类型选取 在设计整个测试系统中，涉及到的硬件由恒流源、继电器、多功能采集卡DAQ-2205、64路隔离数字量输出卡PCI-7434以及PC电脑控制器。对于系统的测试对象——熔断器，它是安装在汽车配电盒中的，其中汽车配电盒按其与汽车线束连接方式的不同可分为直联式和分离式两大类;按其功能的不同可分为单一功能和多功能两大类;按其内部结构的不同，主要有直联式、电路板式、汇流条式、电路板汇流混合式及特种电器盒等几大类。测试的对象就是任何车用配电盒中的熔断器 在进行检测的时候，我们采取模拟负载的方法，用电阻来模拟真实的负载电器，其中模拟电阻的电流规定为相应熔断丝电流的1(1倍。例如，点烟器熔断丝标称电流为15 A，则让模拟负载提供16(5A的电流通过相应的电路。其阻值用R=U/I获得。对于台式电脑控制器的选取要求是稳定的操作系统、双核处理器、1G以上内存、2个高速以上USB2.0端口以及80G以上硬盘，软件LabVIEW可安装在此系统上，并能正常运行，满足以上要求，就可以完成测试系统的测试工作。 继电器的选取为电磁式继电器，它一般由铁芯，线圈，衔铁，触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力 武汉理工大学毕业设计(论文) 返回原来的位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合。如下图所示。继电器的选取根据不同产品的不同功能而不同，继电器的采用主要有两种，额定电流10A、15A、20A，通道采用日本产OMRON G8P 1A4P12DC(基本参数为:12V控制电压，输出触点容量为直流 520A，10次)和额定电流30A、40A、60A，通道采用美国国产TYCO V23134J1052D642(基 5本参数为:12V控制电压，输出触点容量为直流70A，10次)。测试选取的继电器为TYCO，吸合电压为12V，功耗为2W。 图8 继电器工作原理图 图9 继电器实物图 在整个测试系统供电设备中，选取的是恒流源，输出的最大电流可以到60A，同时输出电流的大小都是可调的，以适应测试的要求，它可以保持电流稳定输出。 检测熔断器的可靠性，需要对熔断器两端的电压降进行检测，完成这项电压采集就需要数据采集卡。在设计的测试系统中，选择的数据采集卡为DAQ-2205，它是32位PCI总线，即插即用，64个单端/32个差动模拟量输入通道，输入通道能够允许单端与差动混合组成，16为AD分辨率，最高采样频率可达500K，双极性/单极性模拟量输入，1K A/D采样 FIFO，模拟/数字触发，数据传输模式:软件轮询、FIFO半满中断及支持Scatter/Gather功能的总线主控DMA ，2路带波形发生功能的D/A输出通道，双极性/单极性模拟量输出，每通道512输出数据FIFO， D/A:I/O更新及支持Scatter/Gather功能的总线主控DMA，系统同步接口，完全自动校准，完全软件配置，易与升级到Compact PCI架。 , 32位PCI总线 , 64个单端/32个差动模拟量输入通道 , 输入通道能够允许单端与差动混合组成 , 16为AD分辨率，最高采样频率可达500K , 双极性/单极性模拟量输入 , 1K A/D采样 FIFO , 模拟/数字触发 , 数据传输模式:软件轮询、FIFO半满中断及支持Scatter/Gather功能的总线主控 DMA , 2路带波形发生功能的D/A输出通道 , 双极性/单极性模拟量输出 武汉理工大学毕业设计(论文) , 每通道512输出数据FIFO , D/A:I/O更新及支持Scatter/Gather功能的总线主控DMA , 系统同步接口，完全自动校准，完全软件配置 图10 多功能采集卡DAQ-2205 图11 数据采集系统结构图 对于继电器的控制需要用到数字量输出卡，系统所用到的是64路隔离数字量输出卡PCI-7434，PCI-74xx系列板卡包括64路隔离数字量I/O通道(使用100-pin SCSI-II连接器)，光电隔离器件能够有效地将主机与I/O设备隔离起来，而2500V rms的高隔离电压能够有效保护主机。“隔离”就意味着主机的电源与信号线与外部信号没有线路的联系。与外部设备的数字信号传输都必须通过光电隔离器件。PCI-743X系列板卡上光电隔离器件的隔离电压是2500 Vrms。因此，即使外部设备因为受到强电冲击而损坏，主机也会处在完全的保护之下而不会受到任何损坏。它们非常适用于恶劣的工业应用中。 隔离数字量输出通道由最大能够提供500mA驱动电流的达林顿管驱动，数字量输出通道非常适于驱动继电器或应用于大功率要求的场合。 , 隔离64通道数字量I/O卡 , 特性32位PCI总线，即插即用 武汉理工大学毕业设计(论文) , 高密度隔离数字量I/O卡 , 64路隔离数字量输出 , 2500 Vrms隔离电压 , 隔离输出通道可提供最大500mA的高驱动电流 , 100-pin SCSI连接器 , 适合任意尺寸机箱的紧凑结构 图12 64路隔离数字量输出卡PCI-7434 数据采集卡和数字量输出卡都是基于PCI总线的，PCI(Peripheral Component Interconnect周边元件扩展接口)是一种由英特尔(Intel)公司1991年推出的用于定义局部总线的标准，此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡，它们可以直接插在电脑机箱后面接口上，即插即用，使用方便. 为了设计汽车熔断器可靠性测试的系统，以上就是系统所需硬件的选取情况。 3.2 系统工作原理框图及电路设计 在整个系统中，涉及到的电器元件只有电流源、继电器、汽车配电盒以及数据采集卡，如下图所示 武汉理工大学毕业设计(论文) 图13 系统工作原理框图 在上图所示的原理图中，恒流源、继电器、配电盒构成一个回路，恒流源提供稳定的电流，同时数字量输出卡通过I/O口产生数字信号，控制继电器开关盒中的继电器和配电盒内部的继电器开关的吸合，在回路中熔断器两端形成电压降，用数据采集卡检测电压降信号，从而检测其可靠性。 在控制继电器开关吸合的过程中，通过数字量输出卡产生数字信号，但是其驱动能力有限，提供的驱动电流不足，导致功率不够，不足以驱动继电器，所以需要一个功率放大电路，其原理是通过三极管放大电流，进而使功率放大。这样通过光电隔离器件输出的数字量信号就可以控制继电器的工作情况。 图14 继电器功率放大电路 在数据采集的过程中，需要一个信号调理电路，由于采集的电压信号比较小，然后信号传输线比较长，为了减少电压信号在电线传输过程中的损耗，我们先将电压信号转换为电流信号，这样被测信号在传输过程中的损耗就会大大减少，然后最后通过一个电阻将电流转换为电压信号，最后通过数据采集卡将被测信号传送到计算机中，通过LabVIEW软件进行测试，检测其两端电压，电路如下图所示: 武汉理工大学毕业设计(论文) 电压/电流转换电路 图15 J1量程选择,接地0~2V,悬空0~10V;RF1和R1构成量程调整，将量程调整为0~1 V; R3,T1输入电压保护,超过要求,强制牵制电压(0~1.2V) J2 0~20mA/4~20 mA两种输出方式选择,J2接地为4~20 mA,J2不接地0~20mA。 在上电路中，用到AD694芯片，其中输入电压范围为0mV,1V,输出电流范围为0,20mA，最后电流通过电阻转换为电压信号，通过数据采集卡进行采集。 4 测试系统软件程序设计 4.1 LabVIEW软件介绍 本次测试系统中，用到的控制软件平台为LabVIEW 8.6开发平台，LabVIEW是实验室虚拟集成开发平台的简称，它是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环境之一，它是主要用于开发数据检测、数据测量采集系统、工业自动控制系统和数据分析系统等领域的专用软件开发平台。 LabVIEW的最大特色是采用图形化编程语言G语言，它与C、Pascal、Basic等传统语言有着相似之处，但二者的最大区别在于:传统编程语言用文本语言编程，程序的执行依赖于文本所描述的指令;而LabVIEW使用图形语言以框图的形式编写程序。 LabVIEW语言具有丰富的扩展函数库，集成了大量的生成图形界面的模板，界面直观、形象，相对于传统的编程方式而言，它简单易学而且执行效率高。与传统的编程方式相比，使用LabVIEW设计的虚拟仪器，可提高效率4(10倍。 武汉理工大学毕业设计(论文) LabVIEW的图控环境内置丰富的函数库，提供了多种网络的接口，支持先进的流动数据传输等先进技术，使系统的开发更加方便，其中基于TCPSP 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的网络实时数据交换编程技术一数据套接(DataSocket)技术便是一特色。 透过LabVIEW开发平台，使用者可以更快地开发分布式的控制系统，并且长期保持适应性。LabVIEW的图控环境提供以下特色使控制系统的开发更方便: (1)仪器控制与数据采集的图形化编程; (2)直观明了的前面板用户界面和 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图式的编程风格; (3)内置的编译器可以加快执行速度; (4)内置的GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数; (5)在各种平台上均兼容; (6)提供TCP,IP、UDP、ActiveX，利用这些进行网络连接和进程通讯; (7)内容丰富的高级分析库，可进行信号处理、统计、曲线拟合以及复杂的分 析工作; (8)650多种驱动程序; (9)用硬件优势整合输入,输出系统的定时和同步功能: (10)采用面向对象的方法和概念，便于软件的开发和再利用。 一个完整的LabVIEW开发环境包括基本模块和扩展模块两部分，引擎部分是整个图形化开发环境的核心，它包括编辑模块、运行模块和调试模块。LabVIEW环境下开发的程序称为虚拟仪器VI，因为它的外形和操作方式可以仿真实际的仪器。 程序VI由一个前面板(即用户界面)、程序流程图(图标代码)和一个接口板组成。接口板用于上层的VI调用该VI。VI具有以下特点: (1)前面板，类似于仪器的面板，由控件和指示元件组成。控件集成了旋钮、开关等用户输入控制对象，可以为程序输入数据。指示元件类似仪器的输出装置，可以显示输出值以及实现图表和文字显示。软件前面板其实是自动化的拓展，它保持了传统直观的视觉和感觉效果，同时软件前面板创建了一个真正的接口，无论用户使用什么类型的硬件，软件前面板只包古了对于一个应用场合很重要的参数，用户很容易的从一个单一的前面板控制多台、并把整个系统作为一台虚拟仪器看待。 武汉理工大学毕业设计(论文) 图16 前面板控件库 图17 程序框图函数库 (2)流程图使用图标连线方式的图形，vI用图标代码和连线来完成算术和逻辑运算。图标代码是对具体编程问题的图形化解决方案。删标代码即vI的源代码。工作指令由G语言编制的图标式流程圈获得，模块的程序山连线把数据的输入输出端连接起来。LabVIEW中的数据分为控制量和显示量，前者用于用户控制程序运行和向程序传递数据，后者主要负贵数据的表达和显示。数据可以分为以下几种类型:?数值型数据类型;?布尔型数据类型;?数组数据类型;?路径数据类型;?字符串数据类型:?簇数据类型:?波形数据类型;?句柄数据类型:?I,O通道号数据类型;?动态数据类型。图25为程序框围函数库。图 为程序框图函数库 (3)VI具有程序结构和模块化的特点。它们可以作为顶层程序，也可以作为其它程序的子程序。VI代码内古的VI叫做子程序subVI。 (4)VI程序使用接口板来替代文本编程语言的函数参数表，每个输入和输出的参数都有自己的连接端口，其它的VIs可以由此向subVI传递数据。 (5)LabVIEW有,个图形编辑器来产生最优化编辑代码，虚拟仪器执行它们相当编译C的速度。利用应用程序生成器，用户能够产生虚拟仪器，就像独立地可执行程序一样。 总之，采用前面板、流程图、图标等，用户就对整个系统实现图形化描述，同时，用户也可以随时改变虚拟仪器来满足自己的需要。 LabVIEW几乎可以满足各个方面的应用要求，如自动监测、过程控制、实验室自动化、工厂自动化等。LabVIEW的出现，使虚拟仪器的开发和应用得到了空前的发展。 4.2 软件程序设计 在整个测试系统中，软件程序设计是论文的重点部分，它主要包括两个部分，一个是 武汉理工大学毕业设计(论文) 根据需求完成对继电器的控制程序，要求控制程序能够根据测试时的要求，实现继电器开关的通断，具有通用性;而另一个是完成数据采集，检测熔断器两端的压降信号，并且在测试软件中进行测试显示。 除了以上说的两个部分外，还有一些基本的操作，包括时序初始化，时序设置和实现每个时序状态保证一分钟的数据采集。继电器的控制是由时序决定的，总共由60个时序状态，当选中一个状态后，持续这一状态一分钟的时间，所以检测时间为60分钟，时序是由自己编写的一个TXT文档，时序初始化就是使所以时序状态全部为“0”，其设计的程序图如下所示 图18 时序初始化程序 程序中用到连接字符串函数，打开/创建/替换文件函数，读取文本文件函数，关闭文件函数。 时序设置就是根据需求完成对时序的改变，例如，你要使测试时的第20分钟的时序状态为“1”，则你先使仪器面板上的时序状态为通，然后在面板上选取时间为20，最后点击时序设置即可，设计程序如下图所示 武汉理工大学毕业设计(论文) 图19 时序设置程序 在时序设置程序中，用到条件结构，先判断时序文件/文件夹是否存在，若不存在的话，则进行时序初始化;存在则进行时序设置，该程序中用到检测文件/文件夹是否存在函数，打开/创建/替换文件函数，读取文本文件函数，关闭文件函数，布尔值转(0，1)转换函数，数值至十进制数字符串转换函数，替换子字符串函数。 在实现每个时序状态保证一分钟的数据采集过程中，我们采用while循环，每1s进行一次循环，在程序中，有个比较结构，每一次循环其中的一个变量就加1，当它大于等于59时，就不再进行数据采集，从而就进行继电器控制，读取下一个时序状态，这个过程就保证了每1分钟读取时序状态的实现。 在这个程序中，用到了条件结构，比较函数，移位寄存器，打开/创建/替换文件函数，读取文本文件函数，关闭文件函数，数值至十进制数字符串转换函数，设计程序图见数据采集程序图。 在程序设计中，由两个很重要关键的部分，一个是继电器的控制，另一个是数据采集过程，继电器控制是由PCI-7434输出的数字量决定的，用到了DAQ模块，而数据采集是由DAQ-2205完成的，它采集模拟电压信号，保持10Hz的采样率，并进行检测，若在检测的过程中，发现5V左右的电压信号出现，则熔断器在检测过程中熔断，若是完好的熔断器，则电压值一般在几百毫伏左右。 继电器控制程序如下图所示 武汉理工大学毕业设计(论文) 图20 继电器控制程序 其程序流程图如下图所示 开始 读时序状态 写入PCI-7434 时序状态输出 结束 图21 继电器控制流程图 以上是继电器控制流程图，它清晰说明了是如何控制继电器工作这个过程，在这一过 程中，数字量输出卡PCI-7434起到决定性的作用。 接下来的就是数据采集工作，它是通过DAQ-2205完成的，其设计的程序图如下图所 武汉理工大学毕业设计(论文) 示，最终采取的数据通过示波器显示出来。 图22 数据采集程序 设计的前面板如下图 图23 设计前面板 上图就是系统的前面板，时间100表示采样数100，它实时显示当前100个采样点所 采取的电压信号，根据电压值判定熔断器可靠性。 结合上面的各个部分的程序，总程序的流程图如下 武汉理工大学毕业设计(论文) 图24 测试系统总程序流程图 以上就是总的程序流程图，由流程图可以清晰表达测试系统的工作过程。 武汉理工大学毕业设计(论文) 5 熔断器可靠性测试 熔断器可靠性测试系统的软件部分以完成，为了证实程序的可行性和正确性，我们通过实验操作，验证了其正确性。在进行熔断器可靠性测试实验中，我们把硬件根据系统原理框图连接在一起来，并由自己设置的时序开始进行测试，其试验过程如下: 首先，开始初始化时序操作，其时序如下图 图25 时序图 ”文件是由自己编写的，时序初始化，就是使这60个时序状态全部清零。 “时序TXT 然后，开始根据需求设置各个时间段的时序状态，若要使第6分钟时的时序状态改为“1”，则前面板的操作如下图 图26 前面板操作 设置完好后，原来全部清零的时序就变为 图26 时序设置 看图可以看出在第六分钟的时序状态变为了“1”，设置成功。测试过程中，我们根据需求，继电器每隔一分钟进行断开闭合，其时序设置为下图所示 图27 测试时序图 武汉理工大学毕业设计(论文) 最后，我们开始测试熔断器的可靠性，通过运行软件，读取时序来控制继电器，采集熔断器两端的电压降信号，并进行测试，若检测到的电压为500mV左右，则熔断器工作正常，可靠性良好;若检测到的电压为5V左右，则熔断器在检测过程中熔断，可靠性不行。在实验过程中，随机检测配电盒中五个熔断器，发现在实验过程中没出现熔断的现象，则检测的熔断器可靠性良好。 武汉理工大学毕业设计(论文) 参考文献 [1] 闫新明，邱国强，田勇. 汽车中央电器配电盒模拟负载检测. 汽车电器，2004，10 [2] 高从英，李曦. 直流配电盒的可靠性设计与分析. 计算机工程，2008，34(7) [3] 李金根.瞬时电流周期耐久性实验的实现——对片式熔断器标准的分析. 汽车电器， 2003，6 [4] 王建群，付立鼎. 基于LabVIEW的数据采集系统的实现. 计算机工程与应用，2003， 39(21) [5] 卢浩义. 汽车电路电子控制断路器设计与控制原理. 2007中国汽车工程学会年会论文 集 [6] 赵玲，孙仁云. 虚拟仪器技术在汽车测试技术实验中的应用. 实验科学与技术，2006， 4(2) [7] 程学庆 房晓溪. LabVIEW图形化编程与实例应用. 北京:中国铁道出版社，2005 [8] 杨乐平. LabVIEW程序设计与应用. 北京:电子工业出版社，2004 [9] 张兢. 基于DAQ数据采集卡的虚拟仪器硬件平台设计. 重庆工学院学报，2001，2 [10] 申炎华. LabVIEW入门与提高范例教程. 北京:中国铁道出版社，2007 [11] J.Kodosky,R.Dye. Programming with Pictures, Computer Language,January 1989,.61-68. [12] S.Chang. Visual Languages:A Tutorial and Survey,IEEE Software,Vol.4,No.1,Jan 1987,29-39 [13] Gary W(Johnson，Richard Jennings(LabVIEW图形编程. 北京:北京大学出版社，2002 [14] 林岭吉、谢萍. 虚拟仪器的应用. 电子技术，2000.6 [15] 刘君华，李海涛等. LabVIEW高级程序设计. 北京:清华大学出版社，2004 [16] 李继平(虚拟仪器的研究现状及分析. 海南广播电视大学学报，2007，4 88-90 武汉理工大学毕业设计(论文)