【正文】 ............................................................. 21 批量讀取 AD 數(shù)據(jù) ...................................................................................... 21 設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口函數(shù) ........................................................................................ 23 實(shí)驗(yàn)測(cè)試 ............................................................................................................... 23 本章小結(jié) ............................................................................................................... 24 第五章 基于 LABVIEW 開(kāi)發(fā)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) .......................................................... 25 LABVIEW 概述 ...................................................................................................... 25 LabVIEW 的產(chǎn)生及發(fā)展 ............................................................................... 25 LabVIEW 環(huán)境 ............................................................................................... 26 LabVIEW 的特點(diǎn) ........................................................................................... 26 LabVIEW 的優(yōu)勢(shì) ........................................................................................... 27 LABVIEW 的測(cè)速程序設(shè)計(jì) .................................................................................. 28 測(cè)速流程 ........................................................................................................ 28 脈沖計(jì)數(shù) ........................................................................................................ 28 旋轉(zhuǎn)圈數(shù) ........................................................................................................ 30 計(jì)時(shí)、電機(jī)轉(zhuǎn)速及車(chē)速、行駛里程 ............................................................ 30 采樣定理與采樣頻率 .................................................................................... 33 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ........................................................................................................ 35 LABVIEW 的測(cè)電流、電壓程序設(shè)計(jì) .................................................................. 36 LabVIEW 的測(cè)電流程序設(shè)計(jì) ....................................................................... 36 LabVIEW 的測(cè)電壓程序設(shè)計(jì) ....................................................................... 37 本章小結(jié) ............................................................................................................... 37 第六章 總結(jié)與展望 ....................................................................................................... 38 總結(jié) ....................................................................................................................... 38 展望 ....................................................................................................................... 38 致謝 ................................................................................................................................. 39 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 40 第一章 緒論 1 第一章 緒論 研究背景世界上第一輛汽車(chē)是純電動(dòng)汽車(chē)，現(xiàn)在一般認(rèn)同的看法是：1873 年英國(guó)人Robert Davidson 制造的一輛電動(dòng)三輪車(chē)，它比以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車(chē)發(fā)明早 13 年。汽車(chē)的發(fā)展是從純電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)始的，進(jìn)入 20 世紀(jì)由于大量發(fā)現(xiàn)油田，石油開(kāi)采提煉和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的迅速進(jìn)步，電動(dòng)汽車(chē)則由于電池技術(shù)進(jìn)步緩慢，在性能、價(jià)格等方面都難以與燃油汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)而逐步被燃油汽車(chē)所取代 [1]。經(jīng)歷 70 年代三次石油危機(jī)喚起了人類(lèi)對(duì)有限石油資源的關(guān)注，加之傳統(tǒng)汽車(chē)排放物本身或其經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)環(huán)境引起了很大的破壞，比如：光化學(xué)煙霧、酸雨以及厄爾尼諾現(xiàn)象等，嚴(yán)重破壞了人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)系統(tǒng)。能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題已成為制約汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。于是，純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)及太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)的研究層出不窮 [2]。下面就 LabVIEW 開(kāi)發(fā)平臺(tái)和電動(dòng)汽車(chē)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩方面的國(guó)內(nèi)外研究狀況作一簡(jiǎn)要介紹 [3][4]。目前，國(guó)內(nèi)外有許多部門(mén)和公司都在積極地開(kāi)展虛擬儀器方面的研究和應(yīng)用工作。虛擬儀器已在超大規(guī)模集成電路測(cè)試、模擬電路和數(shù)字電路測(cè)試、現(xiàn)代家用電器測(cè)試、電子元件、電力電子器件測(cè)試以及軍事、航天、生物醫(yī)學(xué)、工廠測(cè)試、電工技術(shù)領(lǐng)域、電子測(cè)量、電力工程、物礦勘探、故障診斷等的可移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作中得到應(yīng)用，且應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓寬。北京理工大學(xué)研制的車(chē)輛 AMT 的數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)在采集大量數(shù)據(jù)的同時(shí)，還具備數(shù)據(jù)分類(lèi)、存儲(chǔ)和分析功能。目前，國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題是數(shù)據(jù)采集的可靠性和抗干擾性等問(wèn)題。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)介在完成本設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)室擁有一輛太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)、一個(gè)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、一個(gè)阿爾泰公司生產(chǎn)的 USB 采集卡、施密特觸發(fā)器 HEF40106Bp 集成芯片若干等專(zhuān)門(mén)的硬件設(shè)備；還有一般實(shí)驗(yàn)常用的示波器、電烙鐵、焊錫、萬(wàn)用表、電容、電阻、萬(wàn)用板等必需設(shè)備；以及 LabVIEW2022 版。 主要研究?jī)?nèi)容本文主要是給現(xiàn)有的太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。（2） 研究調(diào)理電路的設(shè)計(jì)方法，為霍爾傳感器的信號(hào)輸出設(shè)計(jì)調(diào)理電路。第一章 緒論 3 （3） 研究 USB2080 采集卡的工作原理、驅(qū)動(dòng)程序以及數(shù)據(jù)輸出方式。（5） 安裝霍爾轉(zhuǎn)速、電流、電壓傳感器，連接調(diào)理電路、采集卡，在行駛工況下測(cè)量車(chē)速、電流電壓，并對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精確性進(jìn)行核算，調(diào)整 VI 程序?qū)崿F(xiàn)方式，直到達(dá)到精度為止。無(wú)論汽車(chē)在何種工況下行駛，系統(tǒng)都能快速的采集車(chē)速、電流、電壓信號(hào)，并經(jīng)過(guò)相關(guān)的程序，將車(chē)速、汽車(chē)行駛里程、電流、電壓實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的顯示在人機(jī)界面。通過(guò)該界面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)速的實(shí)時(shí)精確的監(jiān)測(cè)。在介紹分析霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、施密特觸發(fā)器、三端穩(wěn)壓器的工作原理和相關(guān)電路設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)制作了與之相關(guān)的各種電路。接著，深入學(xué)習(xí) LavVIEW 的設(shè)計(jì)方法，并設(shè)計(jì)出基于 LavVIEW 的車(chē)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文章節(jié)安排如下：第一章介紹課題的研究背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、主要研究?jī)?nèi)容以及設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)。第三章介紹采用施密特觸發(fā)器設(shè)計(jì)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的調(diào)理電路,以及利用FilterLab 設(shè)計(jì)霍爾電流、電壓傳感器調(diào)理電路。第五章介紹 LabVIEW 的產(chǎn)生及發(fā)展、特點(diǎn)、開(kāi)發(fā)環(huán)境和優(yōu)勢(shì)；接著介紹了應(yīng)用LabVIEW 開(kāi)發(fā)測(cè)速程序的方法，測(cè)速程序的實(shí)現(xiàn)方法和采用定理，并用實(shí)驗(yàn)的方法證明了程序的可行性；最后介紹應(yīng)用 LabVIEW 開(kāi)發(fā)測(cè)電流、電壓程序的方法。第二章 傳感器及其采樣電路 5 第二章 傳感器及其采樣電路 霍爾傳感器 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國(guó)物理學(xué)家霍爾（，1855—1938）于 1879 年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。這個(gè)電勢(shì)差也被叫做霍爾電勢(shì)差 [12]。 霍爾傳感器及分類(lèi)由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢(shì)差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個(gè)芯片上，稱(chēng)之為霍爾傳感器。 (一）線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。 霍爾傳感器的特性（1）線性型霍爾傳感器的特性 圖 22 霍爾傳感器的線性特性輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，如圖 22 所示，可見(jiàn)，在 B1～B2 的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度超出此范圍時(shí)則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn) Bop 以下時(shí)，傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn) Brp 時(shí)，傳感器圖 21 霍爾效應(yīng)第二章 傳感器及其采樣電路 6 才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健?霍爾轉(zhuǎn)速傳感器本設(shè)計(jì)采用的是開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器。 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器 A、硅霍爾片 B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器 D和 OC 門(mén)輸出 E 五部分組成,如圖 24 1 輸入電壓 VCC,經(jīng)穩(wěn)壓器 A 穩(wěn)壓后加在硅霍爾片 B 的兩端,以提供片的感應(yīng)面方向施加磁場(chǎng),產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差 VH,該 VH 信號(hào)經(jīng)差分放大器C 放大后送至施密特觸發(fā)器 D 整形.當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到“工作點(diǎn)”(即 Bop)時(shí),觸發(fā)器 D 輸出高電壓(相對(duì)于地電位),使三極管 E 導(dǎo)通,輸出端 Vo 輸出低電位,此狀態(tài)稱(chēng)為“開(kāi)”.當(dāng)施加的磁場(chǎng)達(dá)到“釋放點(diǎn)”(即 Brp)時(shí),觸發(fā)器 D 輸出低電壓,使三極管 E 截止,輸出端 Vo 輸出高電位,此狀態(tài)稱(chēng)為“關(guān)”.這樣 2 次高低電位變換,使霍爾傳感器完成了 1 3 ,輸出電位 Vo 保持高電位或低電位不變,因而輸出穩(wěn)定可靠 [14]。如圖 25 所示， ，在非磁性材料的圓盤(pán)邊上粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在靠近圓盤(pán)邊緣處，圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，霍爾傳感器就輸出一個(gè)脈沖，從而可測(cè)出轉(zhuǎn)數(shù)（計(jì)數(shù)器） ，若接入頻率計(jì)，便可測(cè)出轉(zhuǎn)速。根據(jù)脈沖信號(hào)的分布可以測(cè)出車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)速度 [13]。該傳感器在沒(méi)有轉(zhuǎn)速即沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)信號(hào)端一地導(dǎo)通；當(dāng)有轉(zhuǎn)速信號(hào)即旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生外磁場(chǎng)時(shí)，信號(hào)輸出端與地?cái)嚅_(kāi)；通過(guò)上拉電阻 R 使信號(hào)端在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)輸出低電平 0，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)輸出高電平+5V(傳感器的電源電源為+5V)。在該電路中：。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖 27 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)脈沖圖 27 為采用圖 26 電路圖測(cè)量的霍爾傳感器的脈沖波形圖。圖 26 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的采樣電路第二章 傳感器及其采樣電路 8 霍爾電流傳感器本設(shè)計(jì)采用的是宇波 CHB200S 電流傳感器，該傳感器是采用霍爾磁補(bǔ)償?shù)脑砉ぷ鞯?。圖 28 霍爾電流傳感器工作原理具體工作過(guò)程為：當(dāng)主回路有一電流通過(guò)時(shí)，在導(dǎo)線