薄其雷

（南京勁力變速器科技有限公司，江蘇 南京 210000）

1 目前電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

（1）電磁閥檢測(cè)操作步驟復(fù)雜。每次工人測(cè)試產(chǎn)品時(shí)，都需要手動(dòng)完成產(chǎn)品定位和夾緊，頻繁開(kāi)關(guān)電源，壓力和流量計(jì)數(shù)據(jù)需要手工進(jìn)行調(diào)整。檢測(cè)的每個(gè)環(huán)節(jié)都需要人工參與，工作量大且重復(fù)工作多。

（2）自動(dòng)化程度低。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)環(huán)境的構(gòu)建由工人手動(dòng)調(diào)整，因此工作效率低，并且維護(hù)時(shí)間很短，影響數(shù)據(jù)收集；手動(dòng)讀取、記錄和比較檢測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可存儲(chǔ)性低。

（3）沒(méi)有軟件系統(tǒng)訪問(wèn)權(quán)限。測(cè)試平臺(tái)沒(méi)有將數(shù)據(jù)、文本、報(bào)告、圖形等媒體進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，因此很難提高信息的利用率?；旧蠜](méi)有與外界共享測(cè)試結(jié)果，信息的透明度還不夠，測(cè)試報(bào)告的可信度不高。

（4）可擴(kuò)展性不足。由于一些設(shè)備的通用性不高，無(wú)法安裝相同類型的閥門(mén)進(jìn)行檢測(cè)。

（5）檢測(cè)設(shè)備成本高。僅僅只是對(duì)流量進(jìn)行檢測(cè)，如果采用國(guó)外技術(shù)對(duì)流量進(jìn)行檢測(cè)，所需要的機(jī)械設(shè)備就需要上萬(wàn)元，而且這種設(shè)備的維護(hù)成本高且采購(gòu)周期長(zhǎng)，這會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2 自動(dòng)變速箱換擋電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）工作原理。自動(dòng)換檔電磁閥屬于汽車(chē)自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的執(zhí)行組件，該系統(tǒng)是自動(dòng)變速器根據(jù)車(chē)速自動(dòng)選擇合適的檔位，以提高燃油效率并確保安全駕駛。自動(dòng)變速箱系統(tǒng)首先通過(guò)ECU分析收集節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和車(chē)輪速度信號(hào)定位后，進(jìn)行判斷并將電信號(hào)發(fā)送到換檔電磁閥。根據(jù)電信號(hào)的強(qiáng)度切換電磁閥，閥的開(kāi)度是不一樣，這樣就可以進(jìn)行自動(dòng)換擋。

（2）總體設(shè)計(jì)。換檔電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)是汽車(chē)工業(yè)中為提高自動(dòng)變速器的可靠性和穩(wěn)定性的系統(tǒng)。它是集合了機(jī)電一體化，自動(dòng)控制，先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)的一種智能檢測(cè)設(shè)備，包括以下部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)與動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空氣回路系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是基于嵌入式控制技術(shù)，系統(tǒng)仿真技術(shù)等進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)用于換檔電磁閥的性能檢測(cè)，有必要不斷改變電磁閥的工作狀態(tài)并收集響應(yīng)信號(hào)，并獲得實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)計(jì)算結(jié)果，生成的曲線結(jié)果一目了然，便于判斷，準(zhǔn)確找到電磁閥故障表現(xiàn)，最后，將生成報(bào)告并將其保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。自動(dòng)變速箱換擋電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)由兩部分組成：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

（3）硬件設(shè)計(jì)。電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是對(duì)傳感器組和數(shù)據(jù)采集電路以及數(shù)據(jù)處理電路，還有A/D采集電路和單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；根據(jù)傳感器組進(jìn)行收集電磁閥在測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的壓力和電壓與電流變化的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過(guò)處理電路對(duì)所收集到的信息進(jìn)行濾波和放大，這樣便于A/D電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且通過(guò)單片機(jī)STM32F103對(duì)最后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。最后，由RS232通訊將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)，并且在上位機(jī)上進(jìn)行顯示。

（4）數(shù)據(jù)收集電路的設(shè)計(jì)。在對(duì)電磁閥性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)很多數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，這就需要能夠合理的對(duì)傳感器組進(jìn)行切換，目的是為了實(shí)現(xiàn)間隔采樣，因此使用MAX319多路開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制，為了達(dá)到功能的需要，所以要使用5個(gè)多路開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，為了保存單片I/O端口，可以選擇解碼器SN74HC238控制5路開(kāi)關(guān)的通斷。

（5）數(shù)據(jù)處理電路設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)中，考慮到傳感器收集的信號(hào)一般都帶有干擾和噪聲，因此對(duì)字母數(shù)字調(diào)理的設(shè)計(jì)是非常有必要的，濾波電路的功能就是將收集到的信息進(jìn)行將干擾信號(hào)濾除，系統(tǒng)利用一階有源濾波器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)收集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行濾除干擾信息。數(shù)據(jù)信息處理中使用的儀表放大器一般具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此選用良好共模抑制比的儀表放大器，這可以實(shí)現(xiàn)低功耗，精度高的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

（6）A/D切換電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)需要對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，通常選用AD976轉(zhuǎn)換器，這是由于它不僅具有16位的轉(zhuǎn)化信號(hào)精度的優(yōu)勢(shì)而且具有低功耗的優(yōu)勢(shì)。芯片轉(zhuǎn)換速率大概在100kSPS左右，模擬電壓信號(hào)可以輸入-10～+10V范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)，也可以將內(nèi)部的2.5V當(dāng)做參考電壓，可以對(duì)外圍電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，并且用并行接口的方式和單片機(jī)進(jìn)行連接，這樣就可以對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)共享功能。

（7）RS232串行通訊電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用RS232通訊方式將MCU處理之后的數(shù)據(jù)信息傳送到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。RS232采用DB9的界面使連接PC變得很容易。單芯片I/O端口輸出電平是在0～+3.3V之間，但是RS232電平范圍卻是在+3～+15V之間，所以就和TTL電平不能夠進(jìn)行兼容，因此需要在外部連接RS232通信電平的轉(zhuǎn)換芯片，然后用MAX232來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。

（8）存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)電路要保存設(shè)置的參數(shù)，這樣就可以在下次重啟時(shí)不需要進(jìn)行重新設(shè)定，這就需要將設(shè)定的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)STM32中的ROM中，但是一般的ROM的存儲(chǔ)空間有限，不能存儲(chǔ)太多設(shè)置和歷史數(shù)據(jù)檢測(cè)。文章通過(guò)在外部接入FLSH芯片CAT24WC01來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)定的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

（9）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要是對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、和輸出進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。系統(tǒng)首先執(zhí)行復(fù)位操作，然后根據(jù)相關(guān)的按鍵指令對(duì)數(shù)據(jù)采集傳感器通道進(jìn)行切換，并且利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)化的信息傳出到單片機(jī)上進(jìn)行進(jìn)一步的處理，最后將數(shù)據(jù)信息上傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示。

3 結(jié) 語(yǔ)

文章設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的電磁閥檢測(cè)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的電磁閥檢測(cè)裝置相比，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，具有體積小，成本低的優(yōu)點(diǎn)。后續(xù)可以繼續(xù)完善系統(tǒng)如將MCU轉(zhuǎn)化為具有更快運(yùn)行速度的ARM系列MCU，設(shè)置儀表液晶屏界面，直接在液晶屏上顯示電磁閥檢測(cè)結(jié)結(jié)果，系統(tǒng)算法深度優(yōu)化，可以有效的提高系統(tǒng)的檢測(cè)效率。