原创《车用灯具密封性检测装置控制系统设计》
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摘 要：车用灯具是汽车的重要组成部分,不仅可以提高汽车的“颜值”,还可以在安全和节能等方面提升汽车性能,在汽车产品更新换代中起到了重要的作用.车用灯具在使用过程中产生雾气是对车用灯具的使用效果和寿命产生影响的最大因素.本文提出的控制系统,是应用于企业实验室中,在对车用灯具进行破坏性环境试验前后,均对车灯腔体进行密封性试验,从源头确保灯具的密封性,避免在实际使用中由于环境因素对灯具腔体造成的破坏,进而对灯具产生影响.经实验室试验验证了系统的准确性和可靠性.
关键词：车用灯具；浸水法；密封性；控制系统设计
1引言
汽车工业经历了近十几年快速发展期,在车用灯具制造业中,设计、制造、工艺都日趋成熟,车灯品质日益完善.但是到目前为止,车灯在使用过程中起雾仍然是影响车灯品质的一个重要原因‘”.车灯在使用过程中起雾,主要原因是灯具腔体内有水蒸气进入.车用灯具在使用过程中由于内部空间小、温升快、温度高,短时间内温度可以达到200℃以上,车灯内腔在这种极端的环境下,容易产生裂缝,使得水蒸气进入到灯具内腔中,灯具中的水蒸气遇冷凝结在灯罩内表面,不仅影响灯具外观,而且严重影响灯具的照明效果,影响行车安全.起雾形成的雾珠是灯具内积水的主要来源之一,并且由于起雾现象的存在,二者造成灯具内积水,再次成为起雾的原因,严重影响灯具灯泡的使用寿命.
为了解决上述问题,在企业实验室中需要对不同批次的灯具腔体进行环境模拟,模拟在使用过程中的环境,如：高温、振动等极端情况下的破坏性试验,在环境实验前和环境实验后均需对腔体进行密封性检测.
在实验室环境中,对车用灯具腔体密封性检测常用的方法是“浸水法”,既将密封车灯腔体放入水中,腔体内通入一定压力值的压缩空气,保持一段时间观察是否有气泡产生,来进行腔体的密封性检测.本文提出的控制系统是基于上述原理.
2“浸水法”气密检测原理分析
按照TL956《欧美日外部照明灯的功能要求》对车用灯具进行密封性试验检测.具体检测要求及步骤如下：
(1)将密封性检测装置的测试气压调整至3KPa.
(2)使用密封黑胶或专用夹具封闭被测试灯具（简称试件）的所有与外界通气的孔,以3Kpa的气压对试件加载2～3秒的充压时间,使得试件腔体内充满3KPa的压缩空气,试件的焊缝和粘连缝不能在测试启动时受到机械的强压；
(3)将试件浸入测试水箱的液面下（焊缝和粘连缝及密封垫浸入水中的深度）约50mm,然后轻微晃动试件,清除焊缝和粘连缝及密封垫结合处原有的气泡,避免在试验过程中产生影响；
(4)将试件浸入水中大约30秒钟,观察试件上是否有气泡产生（表面附着的气泡或连续出现的气泡）,根据观察结果来确定试件的密封性；
(5)根据采用标准的差异,不同汽车公司的车用灯具在进行“浸水法”密封性测试时所采用的数据有一定的差异.但是,总的过程是相似的.
3车用灯具密封性检测装置控制系统设计
传统的车用灯具密封性检测装置（以下简称装置）,全过程采用人工手动操作,这种方式下输出压力由于操作人员的不同会产生较大的随机误差,且装置的功能单一,不利于操作者进行长时间的试验操作.
相对于传统而言新装置的控制系统可以实现进气压力(P)的自主设定,通过采集反馈压力可以实现输出压力的闭环控制.同时,还可以实现指定增量(AP)压力的自动调节,试验时间的自主设定等功能.新装置不仅可以实现密封性检测功能,还增加了自动充爆功能和压差自动检测功能.
装置的检测原理如图1所示,具体操作步骤描述如下：
(1)在触摸屏上设定装置的输出压力P,测试时间t等参数；
(2)将试件按照测试标准要求放置入水箱中,清除表面残余的空气；
(3)点击触摸屏上“开始测试”按键,系统开始自动进行密封性检测试验,操作人员可以在此时观察水箱中是否有气泡产生,以判断密封性能.
(4)达到设定时间后,系统将有声光提示,直至操作人员按下“停止测试”按键.由于装置在完成气密检测功能的基础上,还增加了充爆和压差检测功能.因此,对装置的气动系统进行了调整,气动原理图如图2所示.
由于,在试验过程中充爆功能的压力约300KPa,远大于密封性检测和压差检测时的压力.为了保证压力变送器反馈回的输出压力精度,将气动系统分为两路输出,一路采用O-lOOKPa量程的压力变送器,有采用O-lOOOKPa量程的压力变送器,两个变送器的误差均为0.1%,符合检测的误差要求.装置中,输出压力由PLC控制电气比例输出,根据压力变送器反馈值进行闭环控制,单向阀的作用是保证可靠的反向密封性,在充爆和压差功能试验中起着重要的作用.
4PLC控制程序设计
PLC程序流程图如图3所示.
在控制程序设计环节中,关键问题是通过PID算法使得输出压力的稳定,输出压力的调节是根据装置的设定压力和压力变送器反馈压力值进行比较和调节,最终形成稳定的输出压力.部分程序如下所示.
5结语
本装置的功能测试是针对,有充气孔或接插件部位可以充气的灯具类产品.经过实践检验,证明了系统的可靠性,且操作便利.
对于没有充气孔或接插件部位不可以充气的灯具类产品,可以采用放入真空测试罐并抽取负压的方法进行测量,这是后续研究的方向.
参考文献：
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作者简介
潘云忠：（1979-）,男,黑龙江绥棱人,副教授,主要从事机电控制方面的研究和教学工作.
系统设计论文参考资料：
汇总，上述文章是一篇关于系统设计方面的大学硕士和本科毕业论文以及灯具和控制系统和密封相关系统设计论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
