引言

      在競爭日益激烈的小家電領(lǐng)域，如何占有較高的市場占有率，很大程度上取決于產(chǎn)品開發(fā)上市周期。然而在產(chǎn)品開發(fā)中常規(guī)測試和壽命測試環(huán)節(jié)占了 70%以上的時間。本設(shè)計采用 NI 的數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW 軟件搭建集成化測試平臺。通過硬件采集卡采集電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)到 PXI控制器自動保存測試記錄。終實現(xiàn)在無需人員干預(yù)的情況下完成樣機不同環(huán)境的功能和性能測試，自動生成測試，并具有遠程監(jiān)控功能。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：每個測試室有一臺PXI總線計算機，可根據(jù)具體監(jiān)控對象的數(shù)量配置相應(yīng)的PXI數(shù)據(jù)采集卡，由PXI背板的網(wǎng)絡(luò)接口接入以太網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和遠程控制命令的傳送，從而實現(xiàn)總監(jiān)控臺對每個測試室各測試工位的測試數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、瀏覽歷史曲線、并生成報單存儲、上傳以太網(wǎng)共享等功能。

　　1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計關(guān)鍵

　　1.2.1 信號調(diào)理

　　本系統(tǒng)要對電壓、電流（mV級）信號，溫濕度變送器的4-20mA電流信號，煙霧/粒子探測器（mV級）信號進行調(diào)理。我們選擇NI公司的信號調(diào)理（SCXI）模塊，其可與PXI緊密結(jié)合，提供高通道數(shù)、多種類型信號的調(diào)理。采用SCXI-1125模塊對各測試信號進行隔離放大和濾波，利用自帶的熱敏電阻和IC敏感器進行冷端補償，信號調(diào)整后使之變成適合采集卡量程的電壓信號，同時對采集卡進行高壓隔離保護。

　　1.2.2 數(shù)據(jù)采集和控制

　　對于本系統(tǒng)中的環(huán)境溫度、濕度變量我們選擇PXI-6052E采集卡實現(xiàn)多通道的采集，采樣時差對信號特征的影響很小。采集上來的信號在上位機做運算。使用LabVIEW 8.2為平臺，配合Control Design Toolkit工具包來實現(xiàn)溫濕度變量的PID算法。其中PID整定參數(shù)在上位機設(shè)定，運算后的控制參數(shù)通過PXI-6704 16位多通道模擬輸出卡輸出到相應(yīng)的溫濕度調(diào)節(jié)器，從而實現(xiàn)測試溫度、濕度閉環(huán)控制。 對于本設(shè)計中的測試電源電壓信號通過PXI-6052E采集上來的數(shù)據(jù)在上位機與給定的參數(shù)進行比較來調(diào)節(jié)終的輸出是否達到設(shè)定值，進過比較后的輸出調(diào)節(jié)信號通過PXI-6704模擬輸出卡傳送到相應(yīng)的程控電源，從而形成測試電源的閉環(huán)控制。

　　對于本設(shè)計中的電流、元器件溫升、功率、功率因數(shù)等測試變量通過PXI-6052E采集卡傳入上位機進行測試數(shù)據(jù)的記錄、分析、保存等操作，從而實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的實時刷新記錄，保存歷史數(shù)據(jù)，自動生成測試的功能。

　　1.3 系統(tǒng)軟件

　　系統(tǒng)軟件開發(fā)是以LabVIEW 8.2為平臺，配合Control Design Toolkit工具包進行結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，主要有以下功能：

　　1.3.1 用戶自定義系統(tǒng)界面

　　本系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)保存和打開等功能。使用LabVIEW圖形化開發(fā)平臺大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)的時間，而且為以后界面的修改以及功能的增加提供了靈活、方便的解決方案。圖1為測試總監(jiān)控平臺界面，圖2為測試室監(jiān)控界面，圖3為測試歷史數(shù)據(jù)界面。

圖1 測試總監(jiān)控平臺界面

圖2 常規(guī)測試室1監(jiān)控界面

圖3 測試歷史數(shù)據(jù)界面

　　1.3.2 數(shù)據(jù)采集

　　利用LabVIEW中提供的數(shù)據(jù)采集PAC模塊以及NI公司提供的眾多程序?qū)嵗?，方便用戶的開發(fā)，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)采樣和存盤。

　　1.3.3 PID算法實現(xiàn)

　　PID的基本算法為控制器的輸出和控制器的輸入（誤差）成正比，與積分導(dǎo)數(shù)成正比且為這3個分量之和。U=Kc[e+（1/t）∫e*dt+Td  *de/dt]其中e是測量值與給定值之間的偏差；Ti是積分時間；Td是微分時間；Kc是控制器的放大系數(shù)。LabVIEW中內(nèi)置了PID等控制算法的VI，以此為基礎(chǔ)可以快速的開發(fā)智能PID的控制。圖4是智能PID控制器部分LabVIEW程序。

圖4 PID控制器部分LabVIEW程序

　　1.3.4 以太網(wǎng)的實現(xiàn)

　　LabVIEW 8.2為我們提供了豐富的例子供用戶參考和使用，在以太網(wǎng)方面LabVIEW基于TCP/IP協(xié)議方面有大量的例程代碼可以供我們參考和借鑒。

　　2 結(jié)論

　　本設(shè)計借助計算機的強大功能采用了PXI總線硬件平臺，使用模塊化的數(shù)據(jù)采集卡，在LabVIEW平臺上開發(fā)出的智能型網(wǎng)絡(luò)化小家電測控平臺。該系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用于小家電測試系統(tǒng)中，且通過半年的應(yīng)用結(jié)果顯示完全達到設(shè)計要求，效益已凸顯?？傊?a target="_blank">虛擬儀器技術(shù)使現(xiàn)代的測量系統(tǒng)更高效，更靈活，功能更強大。隨著計算機技術(shù)和測控技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)將會在各領(lǐng)域中發(fā)揮更重要的作用。