基于LabVIEW平台车载电磁阀自动测试系统的设计与实现

经过压力传感器最后回到油源。
静态特性测试时，计算机系统虚拟信号发生器输出三 角波信号，经恒流源模块输出给电磁阀线圈，驱动电磁阀工 作。

进行动态特性测试时，计算机测试系统输出方波信号， 经恒流源模块输出给电磁阀线圈。电流信号测试模块将阀线 圈

电流信号调理成对应比例的电压信号后，输出给计算机测 试系统采集。流量信号测试模块负责流量阀测试，在进行流

量电磁阀测试时，流量信号测试模块将液压系统中的流量传 感器输出信号调理成等比例流量信号后，输出给计算机测

试 系统采集。同样地，压差信号测试模块负责压力阀测试，测 试时，压差信号测试模块将A、B腔压力传感器输出信号

调 理成等比例压力差信号后，输出给计算机测试系统采集。图2是静/动态特性测试功能结构图。下面对各主要模块做详细介绍。

恒流源模块是静/动态测试的关键， 本文选取了体积 小、效率高，电流调节范围宽的集成电路恒流源为电磁阀提 供恒

定电流，其主要元件是功率运算放大器，功率运算放大 器是集成运算放大器的一种，一般的集成运放输出电流较 小，

难以提供大功率驱动阻抗大于3Ω的负载。功率运放特 指能够输出大功率驱动负载的运放。文中选用MSK公司的军 级

MSK541B功率运算放大器构成悬浮负载恒流源，图3是悬 浮负载恒流源电路图。其输出电流最高可达10A，远超过系 统

测试的最高要求。
流量和压力电磁阀静态测试时，均需三角波信号，所 以对恒流源模块的线性度要求较高，图4是恒流源模块线性 度测

试曲线，由图4可知，恒流源电流输出能力在5A以上， 电路能够保持非常好的线性度，非线性误差<1‰，远高于 测试

需求。
流量信号测试模块由“F/V变换”+“比例调节”+“零 位调节”+“显示仪表”+“同相跟随”组成，首先用F/V变
换电路将流量计输出的频率信号转换成易于采集的电压信 号，比例调节电路将电压信号与流量信号调节成1：1比例，

图7 信号采集程序框图

图8 巴特沃斯低通滤波器程序框图

那么电压值就可以直接反应对应的流量值，本系统流量测 量范围可达0~100L/min。显示仪表采用高精度数字显示仪 表

，放置于整个系统的前面板，方便调试时数据观察。
压差信号测试模块由 两个“I/V变换” + “减法器”+
“比例调节”+“低通滤波”+“显示仪表”+“同相跟随” 组成。压力传感器的输出信号为（4-20）mA电流信号，首

先用I/V变换模块将A腔和B腔压力传感器的输出信号转换成 电压信号，减法器电路将两电压值做差值后输出，比例调节

模块将电压值与压力差信号调节成1：1比例，那么电压值就 可以直接反应AB腔的压力差值。因液压系统中压力传感器

的输出电流回路与其供电回路共地，更易受到干扰，所以必 须加入有源滤波环节，截止频率设置为5Hz，这样可有效滤

除各种干扰，保证采集信号的精度。

3 闭环特性测试模块设计
闭环测试时，计算机测试系统虚拟信号发生器输出偏 置的三角波信号Vrp，同时采集位移传感器输出信号Vsp，闭 环信

号调理模块首先将两信号接入减法器电路，对两信号做 差得 ，再对信号进行K倍(K值可调)放大，然后对放大后的电压

信号进行反向，再叠加一个2V电压，闭环
信号调理模块将两电压信号调理成 后输出，但 此时的信号是无功率的电压信号，无法驱动电 磁阀线圈工作，恒压驱

动电路将调理后的电压 信号进行功率放大后，输出给电磁阀线圈。图5 是闭环特性测试功能结构图。
传统的电流测试电路采用在负载回路串接 采样电阻，测量采样电阻两端电压换算成回路 中的电流值，因阀线圈为感性

元件，若在其回 路中串入采样电阻，将影响整个回路的时间响 应，霍尔传感器模块（LEM模块）很好的解决 了这个问

题。
L E M 模 块 由 原 边 导 体 、 集 磁 环 、 付 边 线
圈和放大电路等组成。它的原理是基于霍尔效 应，是模块化的有源电流传感器，它把普通互 感器与霍尔元件、电子线

路有机地结合起来， 充分发挥了普通互感测量范围宽的长处和电子 线路反应速度快的优势，同时传感器电路由于 与

被测电路是隔离的，因此LEM模块的接入对 被测电路的影响可以忽略不计。