一 背景及挑战
传感器在汽车测试系统中发挥着信息的采集和传输作用,可以称之为汽车的“神经元”。
按照功能可以分为压力传感器、流量传感器、温湿度传感器、电流传感器等。传感器的主要指标是精度、测量范围、响应时间等。在满足指标的情况下,通常选择可以更加方便地实现其功能且价格低廉的传感器。传感器的输出形式有很多种,但大多数是电流输出和电压输出形式。
早期的传感器多为电压输出型,将测量信号转换为0~5 V、0~10 V的电压输出,属于运放直接输出。但当信号需要远距离传输或者在电网干扰较大的场合里时,电压输出型传感器便会受到限制,暴露了其抗干扰能力差、线路损耗和精度降低等缺点。由于导线是有电阻的,并且根据欧姆定律,线越长电阻越大则产生的电压降越大,由此会影响测量。
二 解决方案
因此长距离的传输选择电流输出的传感器来解决。相比于电压输出的传感器,电流输出的传感器抗干扰能力更好,传播距离更远,并且适合长距离测量,如工程机械、客车等。
电流输出型传感器的输出范围常用的有0~20 mA及4~20 mA两种。传感器输出最小电流及最大电流时,分别代表传感器所标定的最小及最大额定输出值。其中,4~20 mA是国际电工委员会规定的用于过程控制的模拟信号标准,以4 mA作为零点可以区分信号为0,还是信号断开没有输出,因此相比于0~20 mA输出,4~20 mA更具优势。
IPETRONIK有多款模拟量测量模块,均可用于以上模拟量信号传感器的采集,并且可从传感器中读取模拟信号包括电流信号和电压信号,还可支持对有源传感器的供电。
测量所得的数据可通过标准高速CAN总线传输,专门测试软件如IPEmotion或其他测试设备可通过CAN总线读取测量数据,即使在极端恶劣的环境中也可使用。所有通道同步采集,模块测量精度高,电压±0.15%,电流±0.5%,车载供电9~36 V,所有的测试通道完全隔离,组合灵活方便,提高了设备的使用效率。
(图1 测试方案)
其中,传感器可选电流或电压输出模式,需要注意的是4~20 mA测量的是电流输出的传感器,不是测量电流,更不能测量静态电流(或暗电流)。对电流的测量还需要电流传感器,对此,也有4~20 mA输出的电流传感器。
在IPEmotion软件中配置模块时,各个通道独立可选择不同的传感器模式。
(图2 配置界面)
三 硬件产品
• 4/8通道可选;
• 可根据需求灵活组合测试通道数;
• 适用于模拟量数据测试;
• 搭配IPETRONIK隔离设备可进行高压环境下的模拟量测试;
• 测量范围:±10 mV~±100 V/±100 mV~±100 V,±20 mA;
• 各通道给传感器单独供电15 V/±15 V;
• 防护等级可达IP67。
(图3 硬件产品)