基于LabVIEW平臺車載電磁閥自動測試系統的設計與實現

經過壓力傳感器最后回到油源。
靜態特性測試時，計算機系統虛擬信號發生器輸出三 角波信號，經恒流源模塊輸出給電磁閥線圈，驅動電磁閥工 作。

進行動態特性測試時，計算機測試系統輸出方波信號， 經恒流源模塊輸出給電磁閥線圈。電流信號測試模塊將閥線 圈

電流信號調理成對應比例的電壓信號后，輸出給計算機測 試系統采集。流量信號測試模塊負責流量閥測試，在進行流

量電磁閥測試時，流量信號測試模塊將液壓系統中的流量傳 感器輸出信號調理成等比例流量信號后，輸出給計算機測

試 系統采集。同樣地，壓差信號測試模塊負責壓力閥測試，測 試時，壓差信號測試模塊將A、B腔壓力傳感器輸出信號

調 理成等比例壓力差信號后，輸出給計算機測試系統采集。圖2是靜/動態特性測試功能結構圖。下面對各主要模塊做詳細介紹。

恒流源模塊是靜/動態測試的關鍵， 本文選取了體積 小、效率高，電流調節范圍寬的集成電路恒流源為電磁閥提 供恒

定電流，其主要元件是功率運算放大器，功率運算放大 器是集成運算放大器的一種，一般的集成運放輸出電流較 小，

難以提供大功率驅動阻抗大于3Ω的負載。功率運放特 指能夠輸出大功率驅動負載的運放。文中選用MSK公司的軍 級

MSK541B功率運算放大器構成懸浮負載恒流源，圖3是懸 浮負載恒流源電路圖。其輸出電流最高可達10A，遠超過系 統

測試的最高要求。
流量和壓力電磁閥靜態測試時，均需三角波信號，所 以對恒流源模塊的線性度要求較高，圖4是恒流源模塊線性 度測

試曲線，由圖4可知，恒流源電流輸出能力在5A以上， 電路能夠保持非常好的線性度，非線性誤差<1‰，遠高于 測試

需求。
流量信號測試模塊由“F/V變換”+“比例調節”+“零 位調節”+“顯示儀表”+“同相跟隨”組成，首先用F/V變
換電路將流量計輸出的頻率信號轉換成易于采集的電壓信 號，比例調節電路將電壓信號與流量信號調節成1：1比例，

圖7  信號采集程序框圖  

圖8  巴特沃斯低通濾波器程序框圖

那么電壓值就可以直接反應對應的流量值，本系統流量測 量范圍可達0~100L/min。顯示儀表采用高精度數字顯示儀 表

，放置于整個系統的前面板，方便調試時數據觀察。
壓差信號測試模塊由 兩個“I/V變換” + “減法器”+
“比例調節”+“低通濾波”+“顯示儀表”+“同相跟隨” 組成。壓力傳感器的輸出信號為（4-20）mA電流信號，首

先用I/V變換模塊將A腔和B腔壓力傳感器的輸出信號轉換成 電壓信號，減法器電路將兩電壓值做差值后輸出，比例調節

模塊將電壓值與壓力差信號調節成1：1比例，那么電壓值就 可以直接反應AB腔的壓力差值。因液壓系統中壓力傳感器

的輸出電流回路與其供電回路共地，更易受到干擾，所以必 須加入有源濾波環節，截止頻率設置為5Hz，這樣可有效濾

除各種干擾，保證采集信號的精度。

3 閉環特性測試模塊設計
閉環測試時，計算機測試系統虛擬信號發生器輸出偏 置的三角波信號Vrp，同時采集位移傳感器輸出信號Vsp，閉 環信

號調理模塊首先將兩信號接入減法器電路，對兩信號做 差得 ，再對信號進行K倍(K值可調)放大，然后對放大后的電壓

信號進行反向，再疊加一個2V電壓，閉環
信號調理模塊將兩電壓信號調理成 后輸出，但 此時的信號是無功率的電壓信號，無法驅動電 磁閥線圈工作，恒壓驅

動電路將調理后的電壓 信號進行功率放大后，輸出給電磁閥線圈。圖5 是閉環特性測試功能結構圖。
傳統的電流測試電路采用在負載回路串接 采樣電阻，測量采樣電阻兩端電壓換算成回路 中的電流值，因閥線圈為感性

元件，若在其回 路中串入采樣電阻，將影響整個回路的時間響 應，霍爾傳感器模塊（LEM模塊）很好的解決 了這個問

題。
L E M 模 塊 由 原 邊 導 體 、 集 磁 環 、 付 邊 線
圈和放大電路等組成。它的原理是基于霍爾效 應，是模塊化的有源電流傳感器，它把普通互 感器與霍爾元件、電子線

路有機地結合起來， 充分發揮了普通互感測量范圍寬的長處和電子 線路反應速度快的優勢，同時傳感器電路由于 與

被測電路是隔離的，因此LEM模塊的接入對 被測電路的影響可以忽略不計。