專利名稱：基于labview的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，適用于電阻式油位傳感器的質(zhì)量檢測。
背景技術：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，汽車技術的進步，人們生活水平的不斷提高，汽車越來越普及。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)2010年，中國的汽車產(chǎn)銷量為1806萬輛，2011年，中國的汽車產(chǎn)銷量突破了 1840萬輛。以每輛汽車用一個油位傳感器計算，每年新增的油位傳感器就會超過1800萬只。由此可見油位傳感器會隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而有著廣泛的 市場需求。汽車油位傳感器主要用于檢測發(fā)動機油量及其最低油位，避免發(fā)動機在潤滑不良的狀況下繼續(xù)工作，從而有效防止發(fā)動機損壞，所以油位計傳感器精度的高低，質(zhì)量優(yōu)劣將直接影響到汽車行駛的安全。然而，當前油位傳感器的生產(chǎn)企業(yè)在對油位傳感器的功能進行測試的時候，大多采用的是靜態(tài)測試方法，需要很多人工操作，檢測速度慢，精度低，人為誤差較大，無法實現(xiàn)對油位傳感器全量程進行動態(tài)的性能測試。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術中存在的缺陷和不足，提供一種結構簡單、成本低、檢測速度快、精度高的基于LABVIEW的電阻式油位計質(zhì)量檢測裝置，該檢測裝置不僅能測出被測液位器精度能否滿足要求，而且能準確地檢測出錯誤原因，將測試結果保存下來，以便對產(chǎn)品進行維修和后續(xù)檢測查詢。為達到上述目的，本實用新型的構思方案是基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，工作原理是通過采用步進電機的均勻轉(zhuǎn)動，來帶動油位傳感器的電子元件滑動電阻器的移動，實時模擬油箱內(nèi)浮子的上下浮動。通過AD采樣檢測油位傳感器在起點、1/4點、1/2點、3/4點、終點五個特征點的電阻值是否在誤差范圍內(nèi)，來判斷被測油位傳感器質(zhì)量的好壞。該檢測裝置包括單片機控制模塊，用于實現(xiàn)測試過程的控制、步進電機運動的控制、采集電壓信號、通過RS-232轉(zhuǎn)換器與上位機的通信等作用；電機驅(qū)動模塊，用于將單片機的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進電機的旋轉(zhuǎn)運動，保證步進電機穩(wěn)定工作；步進電機，用于帶動油位傳感器的電子元件滑動電阻器的移動，實時模擬油箱內(nèi)浮子的上下浮動；光電傳感器，用于尋找被檢測物測試起始點；AD采樣模塊，用于實時采集油位傳感器的滑動變阻器發(fā)生變化后油位傳感器接入到外部電路中的電壓值和電路中5V電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓值；旋轉(zhuǎn)夾持平臺，用于固定和夾持被測油位傳感器，以配合電機轉(zhuǎn)動；報警模塊，用于指示產(chǎn)品是否合格通過；數(shù)據(jù)處理模塊，用于將采集的原始信號進行濾波處理；故障診斷模塊，用于判斷油位傳感器在起點、1/4點、1/2點、3/4點、終點五個特征點的電阻值是否在誤差范圍內(nèi)，并進一步判斷故障的類型，方便對產(chǎn)品的維護和修理；數(shù)據(jù)顯示模塊，用于將采集到的AD信號和經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理后的信號以波形的形式顯示出來，給出油位器在起點、1/4點、1/2點、3/4點、終點五個特征點的電阻值,并在界面上通過不同顏色顯示對應特征點的正常/錯誤狀態(tài)，如果出現(xiàn)錯誤，顯示相對應的錯誤代碼，發(fā)出報警，而且能統(tǒng)計出所測油位傳感器個數(shù)和測試通過率；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于將整個測試過程的測試結果以Excel的形式存儲在PC機指定路徑下，以便對所測油位傳感器進行維護和后續(xù)檢測查詢。根據(jù)上述實用新型構思，本實用新型采用下述技術方案一種基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，它包括STC單片機、步進電機驅(qū)動器、步進電機、旋轉(zhuǎn)夾持平臺、AD采集模塊、報警模塊、5V電源轉(zhuǎn)換模塊、光電傳感器、RS-232轉(zhuǎn)換器、24V電源轉(zhuǎn)換模塊和LABVIEW上位機平臺。其特征在于被測油位器通過信號線經(jīng)所述AD采集模塊連接至STC單片機，所述STC單片機連接所述步進電機驅(qū)動模塊、報警模塊、LABVIEff上位機平臺、光電傳感器和5V電源轉(zhuǎn)換模塊，所述24V電源轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)步進電機驅(qū)動模塊連接所述步進電機，所述步進電機經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)夾持平臺連接被測油位器，所述5V電源轉(zhuǎn)換模塊連接光電傳感器，并通過電源線經(jīng)蜂鳴器連接報警模塊。所述的STC單片機采用STC12C51628AD芯片；復位電路、晶振電路和5V電源構成STC單片機的最小系統(tǒng)；MAX232芯片輸入端連接至STC單片機的P3. 0、P3. I引腳，輸出端經(jīng)DB9串行通信接口與上位機相連；AD輸入連接到STC單片機的Pl. O引腳；光電傳感器輸出信號經(jīng)光隔離器P7后連接至STC單片機的外部中斷引腳P3. 2 ;步進電機驅(qū)動器的CP脈沖信號和DIR方向信號分別與STC單片機的P2. 6和P2. 7引腳相連。所述旋轉(zhuǎn)夾持平臺的固定夾持裝置包括一個圓形可自由轉(zhuǎn)動卡槽和兩個平行放置的帶有矩形凹槽的支架，以旋轉(zhuǎn)夾持平臺的底端邊沿起始，用旋轉(zhuǎn)螺釘分別以20厘米、10厘米、10厘米為間隔依次固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺的正中心直線上，并且圓形卡槽和兩個凹槽支架的凹槽高度相等，所述圓形轉(zhuǎn)動卡槽中心處是步進電機的轉(zhuǎn)動軸固定孔。所述光電傳感器，固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺的最左端光電傳感器固定孔處，與旋轉(zhuǎn)夾持平臺最右端的邊沿的角度大于105度，一根定位指針固定連接步進電機的轉(zhuǎn)動軸。本實用新型的有益效果是，可以對油位傳感器的進行動態(tài)采樣，實現(xiàn)全量程動態(tài)性能測試，能更加精確的進行油位傳感器功能測試。采用步進電機實現(xiàn)測試過程的自動化，能夠取代在測試過程中原來需要人工操作的部分，可以降低測試人員的工作強度，減少測試過程中的人為誤差。在保證測試品質(zhì)的同時，還能降低測試時間，操作簡單，重復性好，能顯著提高測試效率，并且可以快速準確的檢測油位器質(zhì)量的好壞。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的檢測原理圖。圖2是本實用新型的整體結構示意圖。圖3是本實用新型的LABVIEW上位機軟件平臺的結構框圖。圖4是本實用新型的STC單片機控制電路圖。圖5是本實用新型的蜂鳴器報警控制電路圖。圖6是本實用新型的旋轉(zhuǎn)夾持平臺的平面示意圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施例結合附圖論述如下實施例一本基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，其整體結構示意如圖2，包括STC單片機(I)、步進電機驅(qū)動器(2)、步進電機(3)、旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)、AD采集模塊(6)、報警模塊(7)、5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9)、光電傳感器(10)、RS-232轉(zhuǎn)換器(11)、24V電源轉(zhuǎn)換模塊(12)和LABVIEW上位機平臺(13)。被測油位器(5)通過信號線經(jīng)所述AD采集模塊(6)連接至STC單片機(1)，所述STC單片機(I)連接所述步進電機驅(qū)動模塊(2)、報警模塊(7)、LABVIEW上位機平臺(13)、光電傳感器(10)和5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9)，所述24V電源轉(zhuǎn)換模
塊(12 )經(jīng)步進電機驅(qū)動模塊(2 )連接所述步進電機(3 )，所述步進電機(3 )經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)夾持平臺(4 )連接被測油位器(5 )，所述5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9 )連接光電傳感器(10 )，并通過電源線經(jīng)蜂鳴器(8)連接報警模塊(7)。旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的固定夾持裝置包括一個圓形可自由轉(zhuǎn)動卡槽和兩個平行放置的帶有矩形凹槽的支架，以旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的底端邊沿起始，用旋轉(zhuǎn)螺釘分別以20厘米、10厘米、10厘米、10厘米為間隔依次固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的正中心直線上，并且圓形卡槽和兩個支架的凹槽高度相等。光電傳感器(10)，固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的最左端，與旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)最右端的邊沿的角度大于105度。實施例二本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下本基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置的上位機軟件結構示意如圖3，它包括數(shù)據(jù)分析模塊(14)、數(shù)據(jù)處理模塊(15)、數(shù)據(jù)存儲模塊(16)、數(shù)據(jù)顯示模塊(17)和故障診斷模塊(18)。其特征在于當上位機軟件接收到來自STC發(fā)送的數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)分析模塊(14)、數(shù)據(jù)處理模塊(15)對采集到的信號進行分析處理，通過數(shù)據(jù)存儲模塊(16)將采集到的數(shù)據(jù)信息以Excel的形式存儲到PC機指定的路徑，最后通過數(shù)據(jù)顯示模塊(17)將經(jīng)過處理之后的信號波形顯示出來，給出油位器在起點、1/4點、1/2點、3/4點、終點五個特征點的電阻值，已測傳感器測試個數(shù)，以及測試通過率，并通過故障診斷模塊(18)判斷油位傳感器的是否合格，不合格者給出對應的錯誤類型和錯誤代碼，通過報警模塊(7)發(fā)出報警。STC控制電路原理圖如圖4，它主要由按鍵復位電路、晶振電路、MAX232電平轉(zhuǎn)換電路、光纖傳感器接入電路、AD采集電路和步進電機驅(qū)動器接入電路組成。其特征在于復位電路、晶振電路和5V電源構成STC單片機的最小系統(tǒng)；MAX232電平轉(zhuǎn)換電路可將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，經(jīng)串行通信接口( 11)與上位機相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；光纖傳感器輸出信號經(jīng)光隔離電路后接入STC單片機的外部中斷引腳，用于檢測油位傳感器的起始位置；油位器在步進電機的帶動下均勻旋轉(zhuǎn)，STC單片機自帶AD采集電路即可采集到這個變化的信號，從而實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換；STC單片機的P2. 6和P2. 7分別與步進電機控制器的CP脈沖信號和DIR方向信號相連，實現(xiàn)對速度和方向的控制。其蜂鳴器報警控制電路示意如圖5，包括一枚3 5V電壓的蜂鳴器、限流電阻、PNP型9012三極管、5V供電電源以及STC單片機的一個IO控制管腳。其特征在于蜂鳴器、限流電阻以及由IO控制管腳控制的三極管和5V電源構成電氣回路，當上位機軟件的故障診斷模塊(18)檢測到油位器不合格時，LABVIEW上位機軟件會通過串行通信接口( 11)發(fā)送相應指令，從而STC單片機將控制蜂鳴器的IO管腳置低，從而驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出不同頻率聲音，指示所檢測油位傳感器質(zhì)量的好壞。[0023]實施例三參照


圖1，VCC為直流電源電壓，本實施中采用的是圖2中5V轉(zhuǎn)換電源模塊提供的直流電源。Vadc采樣I :實時測量5V轉(zhuǎn)換電源輸出電壓。Vadc采樣2 :實時測量標準采樣電阻R2的電壓。GND :5V轉(zhuǎn)換電源的負端，與油位傳感器的滑動電阻器的一端相連，作為公共地。油位傳感器的滑動電阻器Rl的兩端連接在夾具的兩端。參考圖2 圖6，它是由STC單片機(I)、步進電機驅(qū)動器(2 )、步進電機(3 )、旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4 )、AD采集模塊(6 )、報警模塊(7 )、5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9 )、光電傳感器(10 )、RS-232 轉(zhuǎn)換器(11)、24V電源轉(zhuǎn)換模塊(12)、和安裝LABVIEW上位機軟件平臺的PC機(13)組成；5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9)分別與STC單片機(I)、光電傳感器(10)、蜂鳴器(8)連接；24V電源轉(zhuǎn)換模塊(12)與步進電機驅(qū)動模塊(2)連接；步進電機驅(qū)動模塊(2)、報警模塊(7)、AD采集模塊(6)、光電傳感器(10)分別與STC單片機(I)連接；步進電機(3)與步進電機驅(qū)動模塊(2 )連接，步進電機(3 )固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)上，被測工件油位器5夾持固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的固定槽內(nèi)；被測油位器的信號線與AD采集模塊(6)的模擬輸入通道相連；STC單片機(I)通過RS-232轉(zhuǎn)換器(11)連接到安裝有LABVIEW上位機軟件平臺的PC機(13)上；LABVIEff上位機通過串行通信接口( 11)發(fā)送測試開始命令，STC單片機(I)會控制步進電機自動尋找光電傳感器(10)，并以光電傳感器(10)的位置作為被測油位傳感器的電阻的起始零點，然后步進電機會帶動旋轉(zhuǎn)平臺勻速轉(zhuǎn)動，同時通過串行通信接口(11)將采集到的電阻值數(shù)據(jù)信息發(fā)送到上位機軟件，上位機軟件通過數(shù)據(jù)分析模塊(14)、數(shù)據(jù)處理模塊(15)對采集到的信號進行分析處理，通過數(shù)據(jù)存儲模塊(16)將采集到的數(shù)據(jù)信息以Excel的形式存儲到PC機指定的路徑，最后通過數(shù)據(jù)顯示模塊(17)將經(jīng)過處理之后的信號波形顯示出來，給出油位器在起點、1/4點、1/2點、3/4點、終點五個特征點的電阻值，已測傳感器測試個數(shù)，以及測試通過率，并通過故障診斷模塊(18)判斷油位傳感器的是否合格，不合格者給出對應的錯誤類型和錯誤代碼，通過報警模塊(7 )發(fā)出報警。實施例四本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下參見圖6，所述旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的固定夾持裝置包括一個圓形可自由轉(zhuǎn)動卡槽(19)和兩個平行放置的帶有矩形凹槽的支架(20、21)，以旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的底端邊沿起始，用旋轉(zhuǎn)螺釘分別以20厘米、10厘米、10厘米為間隔依次固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的正中心直線上，并且圓形卡槽(19)和兩個凹槽支架(20、21)的凹槽高度相等，所述圓形轉(zhuǎn)動卡槽(19)中心處是步進電機(3)的轉(zhuǎn)動軸固定孔(24)。所述光電傳感器(10)，固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的最左端光電傳感器固定孔
(22)處，與旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)最右端的邊沿的角度大于105度，一根定位指針(23)固定連接步進電機(3)的轉(zhuǎn)動軸。
權利要求1.一種基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，它包括STC單片機(I )、步進電機驅(qū)動器(2)、步進電機(3)、旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)、AD采集模塊(6)、報警模塊(7)、5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9)、光電傳感器(10)、RS-232轉(zhuǎn)換器(11)、24V電源轉(zhuǎn)換模塊(12)和LABVIEW上位機平臺(13);其特征在于被測油位器(5)通過信號線經(jīng)所述AD采集模塊(6)連接至STC單片機(I)，所述STC單片機(I)連接所述步進電機驅(qū)動模塊(2 )、報警模塊(7 )、LABVIEff上位機平臺(13)、光電傳感器(10)和5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9)，所述24V電源轉(zhuǎn)換模塊(12)經(jīng)步進電機驅(qū)動模塊(2 )連接所述步進電機(3 )，所述步進電機(3 )經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)夾持平臺(4 )連接被測油位器(5 )，所述5V電源轉(zhuǎn)換模塊(9 )連接光電傳感器(10 )，并通過電源線經(jīng)蜂鳴器(8 )連接報警模塊(7)。
2.根據(jù)權利要求I所述基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，其特征是所述的STC單片機(I)采用STC12C51628AD芯片；復位電路、晶振電路和5V電源構成STC單片機(I)的最小系統(tǒng)；MAX232芯片輸入端連接至STC單片機(I)的P3. 0、P3. I引腳，輸出端經(jīng)DB9串行通信接口(11)與上位機相連；AD輸入連接到STC單片機(I)的Pl. O引腳；光電傳感器(10)輸出信號經(jīng)光隔離器P7后連接至STC單片機(I)的外部中斷引腳P3. 2 ;步進電機驅(qū)動器的CP脈沖信號和DIR方向信號分別與STC單片機(I)的P2. 6和P2. 7引腳相連。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，其特征是所述旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的固定夾持裝置包括一個圓形可自由轉(zhuǎn)動卡槽(19)和兩個平行放置的帶有矩形凹槽的支架(20、21)，以旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的底端邊沿起始，用旋轉(zhuǎn)螺釘分別以20厘米、10厘米、10厘米為間隔依次固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的正中心直線上，并且圓形卡槽(19)和兩個凹槽支架(20、21)的凹槽高度相等，所述圓形轉(zhuǎn)動卡槽(19)中心處是步進電機(3)的轉(zhuǎn)動軸固定孔(24)。
4.根據(jù)權利要求I所述基于LABVIEW的電阻式油位傳感器質(zhì)量檢測裝置，其特征是所述光電傳感器(10)，固定在旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)的最左端光電傳感器固定孔(22)處，與旋轉(zhuǎn)夾持平臺(4)最右端的邊沿的角度大于105度，一根定位指針(23)固定連接步進電機(3)的轉(zhuǎn)動軸。
專利摘要本實用新型公開了一種基于LABVIEW的電阻式油位計質(zhì)量檢測裝置。它包括STC單片機、步進電機驅(qū)動器、步進電機、旋轉(zhuǎn)夾持平臺、AD采集模塊、報警模塊、5V/24V電源轉(zhuǎn)換模塊、光電傳感器、RS-232轉(zhuǎn)換器和LABVIEW上位機平臺。該裝置采用步進電機的均勻移動，帶動電阻式油位傳感器轉(zhuǎn)動，實時模擬油位在不同高度的變化，可以實現(xiàn)對油位傳感器的全量程動態(tài)性能測試。能夠取代測試過程中原來需要人工操作的部分，減少測試過程中的人為誤差，快速準確的檢測被測油位器精度能否滿足要求。而且上位機界面友好，操作簡單，能實時存儲檢測數(shù)據(jù)，并給出錯誤原因，以便對產(chǎn)品進行維修和后續(xù)查詢。
文檔編號G01F25/00GK202676254SQ201220347288
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者張志偉, 喻寧寧, 李國軍, 李為, 師熙明, 張輝峰, 崔翔飛 申請人:上海大學