摘  要： 汽車空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計開發(fā)階段需要經(jīng)歷多次的道路試驗來驗證其系統(tǒng)性能是否符合設(shè)計目標(biāo)定義,，因此在空調(diào)系統(tǒng)的道路試驗初期就必須組建一個快速,、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的測試系統(tǒng)來完成空調(diào)系統(tǒng)性能的監(jiān)測,。為此采用DT800數(shù)據(jù)采集儀作為測試系統(tǒng)主機，設(shè)計了一種可移動便攜式汽車空調(diào)性能監(jiān)測系統(tǒng),，闡述了空調(diào)系統(tǒng)路試監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成,，重點介紹了系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實際路試,，驗證了測試系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及可靠性,。

　　關(guān)鍵詞： DT800,；汽車空調(diào)；路試

　　隨著汽車研發(fā)技術(shù)的不斷進步,，越來越多的汽車空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸采用道路試驗的方式來驗證其性能是否符合設(shè)計目標(biāo)定義[1],。因此，汽車空調(diào)路試所需的各類型測試系統(tǒng)應(yīng)運而生,。本文基于Data Take公司生產(chǎn)的DT800數(shù)據(jù)采集儀設(shè)計了一種便攜式汽車空調(diào)性能監(jiān)測系統(tǒng),，該系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)用于各種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)路試。該監(jiān)測系統(tǒng)不僅能夠完成車內(nèi)外溫度,、濕度,、光照強度、制冷劑壓力,、風(fēng)扇電壓等信號的準(zhǔn)確測量,，還能通過與PC上位機的串行通信實時顯示各測量值的變化，使得空調(diào)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)更加直觀,。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由DT800主機,、可移動測試主單元、可移動測試子單元,、T型熱電偶,、濕度傳感器、壓力傳感器,、日照傳感器,、PC上位機等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。

　　根據(jù)汽車自身的構(gòu)造特點,，空調(diào)系統(tǒng)測量點的布置將會存在車內(nèi)、車外,、發(fā)動機艙內(nèi)外等不同位置,。為了便于某一區(qū)域測量點的集中布置及數(shù)據(jù)線的傳送梳理，同時考慮到DT800主機最多可同時測量42通道的數(shù)據(jù),，在主單元設(shè)計時將其設(shè)置成可與6個子單元連接,，每個子單元可完成7通道的測量。測量點與子單元之間,、子單元與主單元之間的連接方式均是點對點的數(shù)據(jù)線連接,。

　　DT800的工作電源為11 V~5 V DC，最大采樣頻率可達25 kHz,。測試中各測量量先轉(zhuǎn)換成電信號后輸入至DT800,，再通過軟件設(shè)置在PC上以數(shù)字或曲線的方式實時顯示。整個路試過程中的全部試驗數(shù)據(jù)也將通過DT800主機的處理之后再下載至PC保存成Excel文件，供后期進行數(shù)據(jù)對比和分析,。

　　1.1 溫度測量

　　溫度測量所選用的傳感器均是T型熱電偶,，又稱銅/鎳銅熱電偶。T型熱電偶具有熱電動勢較大,、傳熱快,、線性度好、靈敏度較高,、成本低等優(yōu)點,。其測量范圍為

　　-200 ℃~+350 ℃，尤其是在-50 ℃~+100 ℃范圍內(nèi),，精度可達±0.1 ℃,，非常適合應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的測試[2]。

　　在實際測試中,，先嚙合銅/鎳銅測量端,，再通過銅/鎳銅材料制作的插頭連接至各子單元中，完成溫度測量點的布置連接,，如圖2所示,。

　　1.2 濕度測量

　　濕度測量選用Vaisala公司生產(chǎn)的HMP50濕度傳感器，測量范圍為相對濕度0~100%RH,，對應(yīng)輸出值為0~5 V DC,，精度為±3%。與其他濕度傳感器相比,，其具有耗電量低,、通電啟動時間短、測量精度高等優(yōu)點,，適用于溫室控制系統(tǒng),、發(fā)酵室控制系統(tǒng)、汽車環(huán)境倉控制系統(tǒng)等場合,。

　　與溫度測量連接方式類似,，濕度測量的輸出信號傳輸也是首先通過插頭連接至子單元，最終輸入至DT800主機,。此外,，HMP50濕度傳感器還需要單獨提供一路9 V直流電作為電源，具體硬件連接如圖3所示,。

　　1.3 日照強度測量

　　由于自然環(huán)境中的光存在光強范圍廣,、波長跨度大、光強變化無規(guī)律等特點,，因此空調(diào)系統(tǒng)測試對所用的日照傳感器的要求也就相對較高,。本文采用的MS602日照傳感器內(nèi)部集成對全波段光線都有平整光譜響應(yīng)的溫差熱電堆,，當(dāng)日照輻射被傳感器的探頭吸收,，由熱電堆相應(yīng)計算得到輸出的電壓信號,。MS602光強測量范圍可達0~1.2 kW，對應(yīng)輸出量為0~10 mV,，覆蓋光照波長范圍為305 nm~2 800 nm,，精度可達±1%，完全能夠滿足汽車空調(diào)測試系統(tǒng)要求[3],。

　　MS602日照傳感器的硬件連接與溫度測量連接完全一致,，無需額外的供電電源支持。

　　1.4 壓力測量

　　空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑壓力也是空調(diào)系統(tǒng)路試檢測的一個重要參數(shù),，用于分析和判斷空調(diào)系統(tǒng)制冷性能是否正常,。本文采用LDYC系列的標(biāo)準(zhǔn)型壓力變送器作為空調(diào)制冷劑壓力傳感器，其測量范圍為0~4 MPa,，對應(yīng)輸出量為1 V~5 V DC,，精度可達±1%，同時具有性能穩(wěn)定,、體積小,、重量輕、成本低,、設(shè)計精巧等優(yōu)點,。在硬件連接設(shè)計時也無需安裝支架，與濕度傳感器類似,，需要提供一路9 V直流電源,，輸出信號直接傳送至子單元。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　本文采用Delogger 5作為監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用軟件,，Delogger 5是DT800數(shù)據(jù)采集儀所匹配的專用集成軟件,。通過對該軟件的編輯和設(shè)置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)路試數(shù)據(jù)的實時在線顯示，還能在路試過程中的任意時刻暫停數(shù)據(jù)的記錄和下載,，其最大的優(yōu)點就在于如果硬件系統(tǒng)中的測量點的類型和布置位置發(fā)生變化,，只需相應(yīng)調(diào)整軟件中的通道設(shè)置即可，增加了監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性,。

　　2.1 通道設(shè)計

　　DT800所支持的測量量種類很多,，有溫度、電壓,、電流等,，但一個I/O通道只能測量一種變量，因此在實際操作中就需要通過對每個通道進行不同的設(shè)置,，才能實現(xiàn)準(zhǔn)確測量[4],。例如，對機油尺的溫度測量可以設(shè)置為圖4所示。

　　其中Signal代表測量量的類型,， Type是測量傳感器的類型,，Wiring是該測量點與DT800主機連接的方式，Label代表該測量點的名稱,。

　　由于實際硬件連接中往往存在測量類別的更換及傳感器布置位置的變化,，因此在Wiring設(shè)置測量通道時需要與硬件狀態(tài)保持一致。連接通道的選擇包括“+-”連接方式,、“*#” 連接方式,、兩通道共“#”連接方式。本文考慮到充分利用DT800主機有限的物理I/O通道,，將所有測量通道均設(shè)置成兩通道共地的連接方式,，如圖5所示。

　　2.2 通信設(shè)置

　　為了實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)在路試過程中能通過PC實時顯示系統(tǒng)各項參數(shù)的變化,，需要在測試前設(shè)置好DT800采集儀與PC的通信連接,。本文采用RS232串行通信方式完成DT800和PC之間的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置時只需將PC硬件設(shè)備COM端口中的數(shù)據(jù)傳輸波特率與Delogger 5中的波特率定義相同即可,。

　　2.3 顯示設(shè)置

　　Delogger 5中集成的顯示功能支持?jǐn)?shù)字顯示,、文本顯示、曲線顯示等模式,。由于汽車空調(diào)系統(tǒng)實際路試中需要不斷觀察各測量量的變化趨勢,，因此本文使用其中的曲線顯示模式。

　　實際操作中,，在選擇完需要顯示的全部通道后,，可以通過時間軸的移動來觀察歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)行數(shù)據(jù)的記錄，如圖6所示,。

　　3 應(yīng)用結(jié)果

　　軟硬件設(shè)計完成后,，該數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)就可以被直接應(yīng)用于各種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)路試中，通過對路試數(shù)據(jù)的采集和下載分析,，將進一步驗證此監(jiān)測系統(tǒng)的實用性和穩(wěn)定性,。結(jié)合夏季路試中的曬車高速工況，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用表現(xiàn)如圖7所示,。

　　本文設(shè)計了一種基于DT800的汽車空調(diào)路試數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng),，通過實車路試驗證表明該系統(tǒng)不僅能夠在線實時顯示空調(diào)系統(tǒng)各項性能參數(shù)的變化，又能記錄和下載全部試驗數(shù)據(jù)進行后期分析與對比[5],。系統(tǒng)的硬件設(shè)計簡便實用,、測量精度高、靈敏度高,，完全能滿足汽車空調(diào)路試的要求,。

　　參考文獻

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