汽車中BL-4型多功能電壓調節器的靜態測試系統的設計

引言

汽車發電機電壓調節器是控制汽車發電機發電特性的重要部件。我國生產的電壓調節產品不斷推陳出新，但其檢測手段還很落后，通常是將該產品與汽車發電機組裝在一起，在專用試驗臺上進行動態測試，這種測試手段雖然實時性好，精度高，但整個測試系統龐大、價格昂貴、耗電量大、操作復雜，只有專門的調節器生產企業才具備該測試系統。不管是汽車電壓調節器生產企業，還是發電機廠及汽車維修市場都急需一種測試準確、穩定可靠、操作簡單、價格便宜的電壓調節器靜態測試儀。

開發的BL-2型單一功能電壓調節器靜態測試儀已成為國內多家電壓調節器生產廠及發電機生產廠的檢測儀器，但其只適用于中小批量、單一功能電壓調節器的測試，不能滿足市場的功能需求。為此開發了BL-4型多功能電壓調節器綜合參數靜態測試儀，適用于不同產品的多項參數的檢測，并與計算機通訊，進行數據采集。

1、 BL-4型電壓調節器靜態測試儀

BL-4多功能電壓調節器靜態測試儀成品如圖1所示，由測試部分和數據采集部分組成。測試部分用來測試汽車電壓調節器的電氣性能參數，并可以顯示輸出數據，其原理結構如圖2所示，包括電源、電子模擬發電機、控制、輸出、操作及可調負載6個模塊。電源部分設置3組開關，用于測試不同系列產品的不同參數。數據采集系統的作用是將電壓調節器測試系統的測試結果傳輸到計算機中，并通過人機界面記錄、保存數據，以便進行成批分析、處理數據。

汽車中BL-4型多功能電壓調節器的靜態測試系統的設計

2、汽車電壓調節器主要參數靜態測試原理

汽車電壓調節器的主要參數有調節電壓值、轉速特性、負載特性、溫度補償系數和飽和壓降，其中轉速特性與負載特性是與發電機匹配有關聯的參數，不適合做靜態測試，需在發電機測試臺上進行動態測試。

2.4三引腳單功能調節器的測試

2.1. 1調節電壓值的測試測試電路如圖3所示。

測試原理：將電源輸入電子模擬發電機，不按調節器時，發電機+、-極輸出電瓶電壓，測量14V調節器時約8～10V，測量28V調節器時約16～20V，將調節器的引腳按極性分別接到電子模擬發電機上時，電壓表顯示的數值即為調節器的調節電壓值。用此方法測量調節電壓值，不需手動調節，數據準確，效率高。測量精度取決于電子模擬發電機。

2．1. 2 調節器溫度系數的測量

靜態測量調節器的溫度系數，可將調節器接到如圖3所示的測試電路。

首先在室溫狀態測試調節器10分鐘后讀數，并做好室溫T1和調節電壓值V1的記錄，再將調節器放入高溫箱中測量，待溫度穩定并保持半小時后讀數，并做好溫度T2和調節電壓值V2的記錄。

2. 2 多引腳單功能調節器的靜態測試

多引腳單功能調節器也可以用靜態方法進行測試，因為任何一個電壓調節器，只有三個電極是必備的和不可缺少的，這就是E、B+、F，其它引腳均起輔助功能，只要將輔助引腳進行技術處理，都可以用靜態方法進行測試。

圖4為六引腳五十鈴調節器的外接電路圖，由圖看出該調節器適用于帶激磁整流管的發電機，S接到了電瓶正極，B+接發電機正極，R通過一個二極管接點火開關下端，當開關接通后，也是接到了正極，D+端接一個指示燈，而另一端通過開關也接于正極。當發電機正常工作時，D+端電壓等于B+端電壓，所以我們在進行靜態測試時，只要將D+、R、S、B+接在一起，該調節器就成為三引腳調節器了，按三引腳的方法進行測試即可。

2.3多引腳多功能電壓調節器的靜態測試

該調節器的特點適合裝配無激磁整流管的發電機，調節器具有雙重功能，即調節器功能和指示燈功能，其中的典型產品是夏利發電機用的7引腳調節器，其外電路的連接如圖5所示。由宇調節器功能和充電指示燈控制功能相互獨立，可對兩個功能分別進行靜態測試。

2.3. 1調節器功能

可將B+、IG、S、W并在一起接測試儀+極，F、E分別接測試儀的相應接線端子，如圖1所示。L串接指示燈后接正極，電壓表指示的數值即為調節電壓值。

將W端從正極上斷開，指示燈亮，接上燈滅，說明指示燈功能正常，否則為不正常。

3、靜態測試儀數據采集系統

3. 1硬件設計

數據采集系統由信號調理電路、多路切換電路、采樣保持電路、A/D轉換電路、信號處理組成。其硬件結構框圖如圖6所示。

3.1.1 A/D轉換模塊

采用ADC0809芯片，其為CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，具有8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關型D/A轉換器和逐次逼近寄存器，滿足本系統要求。

3.1.2信號處理模塊

采用AT89C51單片機，其為一種低功耗、高性能的8位單片機，片內帶有一個4k字節的Flash可編程、可擦除只讀存儲器（PEROM），采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器（NURAM）技術，而且其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容。是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，適合本系統使用。

3.1.3通訊接口

采用RS-232異步串行通信標準接口，并利用MAX232芯片進行RS-232與TTL電平之間的轉換。

3.2數據采集系統軟件設計

系統的支持軟件分為匯編服務程序和人機界面高級語言處理程序兩類，兩者的有機結合達到了高速控制，操作界面簡便，交互友好，功能齊全的目的。

3.2.1匯編服務程序

主要包括主程序、A/D轉換程序及其中斷服務程序、ASCII碼轉換程序、串口通訊程序。程序設計中采用模塊化設計方法，各功能模塊相對獨立，由主控模塊調用。模塊層次分明、思路清晰、可讀性強，極大地方便了軟件調試和移植工作。這里給出主程序和ASCII碼轉換子程序。

3.2.2主程序

主要完成調用各子程序以及中斷服務程序的準各工作，其程序流程圖如圖7所示。

3.2.3 ASCII碼轉換子程序

采集卡采集到的數據在輸出到計算機之前，必須先轉換成ASCII碼，才能在屏幕上顯示。程序流程如圖8所示。

3.3人機交互界面設計

為給用戶提供方便的圖形界面和全面的數據信息，采用Visual Basic語言進行人機界面設計，包括參數設定、數據顯示、數據輸出三個主要功能，操作流程如圖9所示。圖10為電壓值采集界面。軟件在第一次使用運行時，需要對屏幕右下角功能配置區進行相應設置。全局設定包括采集頻率、取值周期、是否自動保存和自動保存取值次數等內容的設定。電壓值校準是為了保證軟件顯示數據和測試儀面板顯示數據一致，進行電壓值校準設置時，必須先開啟測試儀電源，并保證采集卡已經正確連接到電腦上。產品維護是配置所測試產品數據的合格范圍，在此范圍外的測試數據為不合格記錄，必須正確配置。