Joey Nino N. Aguila，Global Inventive Technologies Int'l Inc.
开发高速测试和测量系统，基于受控温度舱内多达六个传感器接线盒的分布式控制器局域网络(CAN)测量信号进行自动同步数据采集。
使用NI LabVIEW软件和PXI硬件，基于CAN信号采集待测设备(DUT)的数据，并借助单个前端软件来控制台式温度舱的温度设置。
使用NI PXI模块化仪器，我们不必担心高速数据采集或定时和同步问题，因为NI产品已经为我们解决了这些问题。在这个测试系统中，硬件以要求的30 ms速度运行。由于LabVIEW使用数据流方法，因此同步和/或并行代码执行现在可以替代基于文本的顺序编程。我们可以同时控制和/或监测多个仪器和设备。仪器集成也变得更易控制，因为大多数台式仪器（包括本测试系统使用的台式仪器）均可在线找到相匹配的LabVIEW驱动程序。借助这些优势，我们可以将精力集中于顺利开发系统的功能。
该系统的DUT是传感器接线盒（见图1），它安装在现代车辆上，用于测量横向和纵向加速度、横摆率、侧倾率以及x、y、z方向。此DUT先经过一些内部处理后，基于引擎控制单元(ECU)内的CAN信号传输数据，ECU是车辆的主控制器，可像人类大脑一样解读信息和执行操作。
测试原理非常简单。分析工程师将可连接到CAN仪器的DUT放置在温度舱内，然后设定所需的温度值。随后，工程师通过CAN通信查看读数，以Microsoft Excel的形式将数据记录并保存到本地硬盘中，以便后续分析。由于温度舱无法自行编程两个或多个温度值，因此工程师必须进行手动设置。其他测试步骤可能还包括在特定时间对DUT执行上电复位(POR)以观察DUT的响应，或每30 ms采集一次读数（这需要使用高速硬件）。
DUT的主要功能是当车辆行进时，特别是弯曲前行或在道路上侧倾行驶时，提供重心和速度相关的特定读数。ECU根据读数来校正车轴或车轮的位置，以防止车辆打滑（见图2）。
DUT的功能攸关性命，因此必须确保该设备即使在极端温度下也始终运行无误。为此，我们需要在批量生产之前先在实验室中测试设备的功能。
我们的系统可控制和监测温度舱中温度的升高和下降，测量DUT的电压，通过CAN通信采集高速数据（见图3）。其他系统功能还包括实时图形查看器和将数据记录到Excel。
分析工程师输入测试设置（见图4），然后单击“OK”开始采集数据。系统会自动停止并将数据保存在本地硬盘中，因此，测试过程中并不需要工程师进行任何操作。测试完成后，系统便可以执行分析。NI软件和硬件产品非常适合我们的系统规格和配置。由于所有硬件（如控制器、SMU和CAN接口）均集成在一个紧凑的机箱中，因而减少了占用的测试实验室空间，这对于小空间应用是一个很大的优势。
我们构建了可以在受控温度下测试多个传感器接线盒设备的自动化测试和测量系统。它可以通过自定义测试设置同时对多达六台设备进行数据采集（见图5）。
我们选择的是双槽NI PXI-8101嵌入式控制器，而不是商用PC，因为该控制器具有坚固耐用、性能出色、模块化以及成本低廉等优势。CAN数据采集通过使用基于CAN的NI PXI解决方案来实现。NI PXI-8513/2是一款软件可选的双端口CAN PXI接口。它非常适合需要对数百个CAN帧和信号进行高速实时操作的应用，如硬件在环仿真、快速控制原型验证、总线监测和自动化控制等应用。凭借该模块具有的软件可选特性，可更灵活地为高速、低速/容错和单线CAN的板载收发仪进行CAN开发。这种灵活性对于应用所需的30 ms数据采集速度来说完全绰绰有余。
我们使用NI PXI-4130源测量单元(SMU)来为DUT供电。在辅助电源的加持下，可提供高达±20 V、最大2 A的电量。六个CAN通道共享一个电源。
ESPEC SU-241台式温度舱采用平衡的温度控制。系统对温度进行平衡以在测试区域内重新创建所需的环境条件。这可通过连续控制低热负载加热器来实现。对每个单元进行实时控制以平衡温度。而且，制冷机容量会不断更新，以更低能耗补偿样品的热负载。该温度舱通过控制器内的RS232连接。
图6显示的是该测试系统的PXI硬件配置。所有必需的模块都安装在单个PXI机箱内，可大幅缩减整体尺寸。该装置还可通过PXI背板连接所有必要仪器，以实现更快速的性能和更高的吞吐量。
利用我们基于LabVIEW开发的前端软件，能够通过CAN、SMU和温度舱实现自动化测试配置。这种编程语言的数据流执行可实现多个传感器接线盒设备的同步和并行读取。这一独特特性的出色之处在于使软件开发人员不仅能够从每台设备读取多个CAN信号，还可以同时而不是按顺序控制和监测温度舱的设置温度以及SMU的电源。
得益于LabVIEW，无需再记忆编程语法、执行序列代码以及进行令人崩溃的程序调试。代码开发现在变得非常简单，帮助我们节省了时间和成本。LabVIEW还可以通过复用以前的代码来缩短开发时间。
我们选择的NI硬件非常适合要求严苛的高优先级工业应用。NI硬件的模块化特性、坚固耐用性和出色性能是我们选择将其用于基于PXI的工业应用的主要原因。PXI模块和控制器运行时间非常长，完全符合我们的应用需求。
借助NI软件和硬件产品的众多优势，构建测试和测量系统毫不费力。NI产品非常灵活且易于使用，并可通过现成即用的在线LabVIEW驱动程序轻松集成第三方产品。
Joey Nino N. Aguila
Global Inventive Technologies Int'l Inc.
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