卡丁車制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng).

1、卡丁車制動(dòng)性能檢測(cè)報(bào)告 姓名：徐紹強(qiáng) 班級(jí)：機(jī)械茅班 學(xué)號(hào)：20120725 教師：傅 攀目錄第一章 緒論 1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的意義 1.2汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1.3汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn) 1.4汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法對(duì)比分析第二章 檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1檢測(cè)方法的選取 2.2反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu) 2.3制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)參數(shù)的分析以及主要參數(shù)的選擇 2.4機(jī)械平臺(tái)的結(jié)構(gòu)以及試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)組成第三章 傳感器的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)采集 3.1傳感器的選擇 3.2單片機(jī)的選擇 3.3傳感器與信號(hào)調(diào)理電路 3.4制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.5 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理第四章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢

2、測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第一章緒論1.1 汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的意義 汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)是機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢驗(yàn)的重要內(nèi)容之一,也是汽車保修企業(yè)進(jìn)行故障修理和調(diào)試的科學(xué)依據(jù)。制動(dòng)性能是汽車在行駛中能人為地強(qiáng)制降低行駛速度并根據(jù)需要停車的能力,是汽車的重要性能之一。汽車的制動(dòng)性能不僅取決于制動(dòng)系的性能,還與汽車的行駛性能、輪胎的機(jī)械特性、道路的附著條件以及與制動(dòng)操作有關(guān)的人體工程特性有密切關(guān)系。因此,汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的研究為其制動(dòng)性能的試驗(yàn)分析和檢測(cè)提供了條件。制動(dòng)性能的優(yōu)良與否直接關(guān)系到汽車的安全性,在機(jī)動(dòng)車發(fā)生的交通事故中由于制動(dòng)不良占有很大的比重,因于影響交通事故的各種因素中,汽車本身是一個(gè)非常重要的影響

3、因素,提高汽車本身的安全性能,減少交通事故及減輕事故過程中對(duì)乘員及人的傷害,從而提高交通安全性有著非常重要的意義。因此,在實(shí)際檢測(cè)的基礎(chǔ)上車輛的制動(dòng)性能進(jìn)行分析和研究,揭示其內(nèi)在的規(guī)律性,找出其存在的問題并提出解決的方法,對(duì)確保道路交通安全無疑具有非常重要的意義。制動(dòng)性能對(duì)行車安至關(guān)重要，制動(dòng)性能的檢測(cè)對(duì)所有車輛更是極其重要，它關(guān)系到人的人身和財(cái)產(chǎn)安全，是車輛安全行駛的重要保障。制動(dòng)性能體現(xiàn)在制動(dòng)距離上以及偏移量上。制動(dòng)距離包括車輛左右輪的制動(dòng)距離。制動(dòng)性能的好壞還體現(xiàn)在輪的制動(dòng)距離是否合格，是否有跑偏量等。1.2汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 車檢測(cè)技術(shù)大約是從20世紀(jì)50年代開始逐步形成

4、、發(fā)展和完善起來的。早期檢測(cè)主要是靠耳聽、眼看、手摸等感官方法對(duì)汽車技術(shù)狀況作出判斷。從20世紀(jì)60年代開始,伴隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展,汽車性能的診斷和檢測(cè)技術(shù)在傳統(tǒng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上有了革命性的進(jìn)展,逐步發(fā)展成現(xiàn)代汽車診斷和檢測(cè)技術(shù)。各國相繼開始研制生產(chǎn)先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備,力圖用更科學(xué)的手段快速準(zhǔn)確地判斷汽車技術(shù)狀況是否處于規(guī)定水平。新的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法的出現(xiàn),不僅提高了檢測(cè)精度和工作效率,而且促進(jìn)了汽車工業(yè)的進(jìn)步。我國的汽車制動(dòng)性能檢測(cè)診斷技術(shù)經(jīng)歷了從引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)檢測(cè)設(shè)備,到自主研究開發(fā)、推廣應(yīng)用的階段,并發(fā)布實(shí)施了有關(guān)汽車檢測(cè)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。70年代后期,國內(nèi)

5、有關(guān)企事業(yè)單位先后從國外引進(jìn)部分較先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備,使用后取得比較好的效果受到國家有關(guān)部門的重視。80年代末,國內(nèi)一些廠家開始研制設(shè)備,國家在“六五”計(jì)劃期間將汽車檢測(cè)技術(shù)作為重點(diǎn)推廣的新技術(shù)。從此,汽車檢測(cè)才開始進(jìn)入關(guān)鍵性的發(fā)展時(shí)期?，F(xiàn)在,全國已建立300多個(gè)檢測(cè)站,上千條檢測(cè)線,基本實(shí)現(xiàn)普及應(yīng)用。國產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備也得到迅速發(fā)展,產(chǎn)品的品種規(guī)格有兩千多種以上。目前有滾筒反力式和慣性式兩種制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)。1.3汽車制動(dòng)性能檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)gb7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件規(guī)定,采用臺(tái)式檢測(cè)時(shí),用制動(dòng)力檢驗(yàn)汽車的制動(dòng)性能應(yīng)符合下面的要求: 1、制動(dòng)力總和占整車重力的百分比:空載60%或滿載50%

6、;前軸制動(dòng)力不得小于前軸軸荷的60%。 2、制動(dòng)力平衡的要求:在制動(dòng)力增長(zhǎng)的全過程中,左、右輪制動(dòng)力差與該軸左、右輪中制動(dòng)力大者之比,前軸不得大于20%,后軸不得大于24%。 3、阻滯力性能檢測(cè)要求:車輛各輪的阻滯力不得大于該輪所在的軸荷的5%。 4、駐車制動(dòng)性能檢測(cè)要求:駐車制動(dòng)力總和應(yīng)不小于該車在測(cè)試狀態(tài)下整車重力的20%;對(duì)總質(zhì)量為整備質(zhì)量1.2倍以下的車輛,此值為15%。 5、制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間要求:對(duì)采用液壓制動(dòng)系的車輛不得大于0.35s;對(duì)采用氣壓制動(dòng)系的車輛不得大于0.60s;汽車列車和鉸接客車、鉸接式無軌電車的制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間不應(yīng)大于0.80s。6、制動(dòng)完全釋放時(shí)間要求:汽車制動(dòng)完全釋放

7、時(shí)間(從松開制動(dòng)踏板到制動(dòng)消除所需要的時(shí)間)不應(yīng)大于0.80s。1.4汽車制動(dòng)性能檢測(cè)方法對(duì)比分析 1.41反力式滾筒制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)：由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套對(duì)稱的車輪制動(dòng)力測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由框架（多數(shù)試驗(yàn)臺(tái)將左、右測(cè)試元的框架制成一體）、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、舉升裝置、測(cè)量裝置等構(gòu)成。原理簡(jiǎn)述：進(jìn)行車輛制動(dòng)力檢測(cè)時(shí)，被檢車輛駛上制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。車輪置于主、從動(dòng)滾筒之間，放下舉升器。起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)減速器、鏈傳動(dòng)和主、從動(dòng)滾筒帶動(dòng)車輪低速旋轉(zhuǎn)。待車輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后駕駛員踩下制動(dòng)踏板。車輪在制動(dòng)器摩擦力矩作用下開始減速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)車輪輪胎對(duì)滾筒表面切線方向附加與制

8、動(dòng)力方向等值反向的反作用力，在此力形成的反作用力矩作用下減速器殼體與測(cè)力臂一起朝滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，測(cè)力臂一端力經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成與制動(dòng)力大小成比例的電信號(hào)，從測(cè)力傳感器送來的電信號(hào)經(jīng)放大濾波后,送給測(cè)量采集模塊處理。測(cè)試過程：原理部分已作部分闡釋，然后是將濾波放大信號(hào)送往ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、貯存和處理后，檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼顯示或由打印機(jī)打印出來。打印格式或內(nèi)容由軟件設(shè)計(jì)而定。一般可以把左、右輪最大制動(dòng)力、制動(dòng)力和、制動(dòng)力差、阻滯力和制動(dòng)力時(shí)間曲線等一并打印出來。設(shè)計(jì)思路比較復(fù)雜，信號(hào)處理等要利用積分電路等，對(duì)硬件提出較高要求，同時(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換等計(jì)算機(jī)軟件控制也較難實(shí)現(xiàn)；檢測(cè)速度較

9、低，對(duì)現(xiàn)代防抱死高速制動(dòng)系統(tǒng)不起作用。1.42慣性式滾筒制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)：慣性式滾筒制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套對(duì)稱的車輪制動(dòng)測(cè)試單元和一套指示、控制裝置組成，包括滾筒軸承、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪和一系列傳感器。原理簡(jiǎn)述：慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)臺(tái)是利用儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)存和汽車在運(yùn)動(dòng)過程中具有的同樣的動(dòng)能，通過對(duì)輪胎對(duì)飛輪的制動(dòng)性能的檢測(cè)來等效檢測(cè)輪胎對(duì)車身的制動(dòng)性能。汽車在運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于自身質(zhì)量的存在而具有一定的動(dòng)能t，選擇合適的飛輪轉(zhuǎn)速，使飛輪所具有的能量e與汽車動(dòng)能t相同。此時(shí)踩下制動(dòng)踏板，由于車輪對(duì)滾筒摩擦力的存在，飛輪會(huì)慢慢減速直至停止。測(cè)出整個(gè)制動(dòng)過程中的時(shí)間、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度以及初始轉(zhuǎn)速等參

10、數(shù)，就可以對(duì)之動(dòng)過程中制動(dòng)力、側(cè)移量和制動(dòng)距離等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。測(cè)試過程：實(shí)驗(yàn)時(shí)，被檢車駛上試驗(yàn)臺(tái)，并將兩主動(dòng)輪分別置于左右兩滾筒組之間。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并通過傳動(dòng)齒輪組帶動(dòng)與滾筒相連的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，前后兩滾筒通過鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)按被檢車輛行駛時(shí)的慣性等效質(zhì)量配置的飛輪也一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速時(shí)，卸去該檢測(cè)機(jī)構(gòu)動(dòng)力，同時(shí)斷開離合器以將左右兩輪的檢測(cè)機(jī)構(gòu)分離。同時(shí)被檢車緊急制動(dòng)，車輪制動(dòng)后，滾筒飛輪依靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但在車輪跟與滾筒的摩擦下最終停止轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒能轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)相當(dāng)于車輪的制動(dòng)距離，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)由裝在滾筒端部的各自的光電傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖送入計(jì)數(shù)器記錄。通過對(duì)兩個(gè)傳感器得到的電信號(hào)的分

11、析及處理，我們可以得到左右兩輪各自的制動(dòng)距離，并可以得到兩輪的相對(duì)偏差。慣性式滾筒制動(dòng)檢測(cè)裝置的特點(diǎn)：這種動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)制動(dòng)性能的使用發(fā)法的試驗(yàn)條件接近汽車實(shí)際行駛條件，具有在任何車速下進(jìn)行制動(dòng)測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。但這種試驗(yàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，因此其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占地面積大，且檢驗(yàn)的車型范圍受到一定限制，所以應(yīng)用范圍不如反力式來得廣泛。第二章 檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1檢測(cè)方法的選取已知卡丁車后輪獨(dú)立制動(dòng)，車的重量為150kg，車輪直徑400mm，尺寸1.8mx1.5m，速度20km/h，卡丁車結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，一個(gè)由輕鋼管構(gòu)成的車架，一臺(tái)兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，四個(gè)車輪，一個(gè)座位，無車體外殼，操作簡(jiǎn)便。汽車制動(dòng)性能的檢測(cè)

12、是汽車檢測(cè)的重點(diǎn),目前應(yīng)用較為廣泛的是滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),因?yàn)槠錅y(cè)試條件固定、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作安全性能好,所以我選擇滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。2.2反力式滾筒制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu)滾筒反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示。它由結(jié)構(gòu)完全相同的左右兩套車輪制動(dòng)力測(cè)試裝置和一套指示與控制裝置組成。每一套車輪制動(dòng)力測(cè)試裝置由框架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒裝置、第三滾筒和測(cè)量裝置等組成。利用三維建模軟件solidworks建立試驗(yàn)臺(tái)三維模型如圖所示：裝配圖：部分零件圖：滾筒：傳感器：機(jī)架：1、驅(qū)動(dòng)裝置:驅(qū)動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成,如圖所示。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器內(nèi)的蝸輪蝸桿和一對(duì)圓柱齒輪的兩

13、級(jí)傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾筒,主動(dòng)滾筒又通過鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)從動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。減速器輸出軸與主動(dòng)滾筒共用一軸,減速器殼體為浮動(dòng)連接即可繞主動(dòng)滾筒軸自由擺動(dòng)。減速器的作用是減速增矩,其減速比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滾筒測(cè)試轉(zhuǎn)速確定。由于測(cè)試車速低,滾筒轉(zhuǎn)速也較低,因此要求減速器減速比較大,一般采用兩級(jí)齒輪減速或一級(jí)蝸輪蝸桿減速與一級(jí)齒輪減速。2、滾筒裝置:滾筒組相當(dāng)于一個(gè)活動(dòng)的路面,來承載被檢的車輛,承受和傳遞制動(dòng)力。每套車輪制動(dòng)力測(cè)試單元由左右一對(duì)直徑相同的主、從動(dòng)滾筒組成。每個(gè)滾筒的兩端分別用滾動(dòng)軸承與軸承座支承在框架上,且保持兩滾筒軸線平行。 滾筒與汽車輪胎間的附著系數(shù)將直接影響制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)所能測(cè)得的制動(dòng)力大小

14、。為了增大滾筒與輪胎間的附著系數(shù),滾筒表面都進(jìn)行了相應(yīng)加工與處理。 3、測(cè)量裝置:制動(dòng)力測(cè)量裝置主要由測(cè)力杠桿和測(cè)力傳感器組成。測(cè)力杠桿一端與傳感器連接,另一端與減速器殼體連接。與減速器連接的方式有兩種:一種是測(cè)力杠桿固定在減速器殼體上;另一種是測(cè)力杠桿通過軸承松套套在框架的支承軸上,其尾端有固定在減速器殼體上的帶有刃口的傳力臂。被測(cè)車輪制動(dòng)時(shí),當(dāng)浮動(dòng)的減速器殼體前端向下移動(dòng)時(shí),第一種連接方式的測(cè)力杠桿與減速器殼體將一起繞主滾筒的軸線擺動(dòng),測(cè)力杠桿的前端此時(shí)向下移動(dòng),如圖所示;第二種連接方式的測(cè)力杠桿,則通過傳力臂刃口的作用,前端向上移動(dòng),并拉伸測(cè)力彈簧a和測(cè)力彈簧b,如圖所示。本系統(tǒng)采用第一

15、種測(cè)力方式。4、指示與控制裝置:試驗(yàn)臺(tái)的指示與控制裝置主要由單片機(jī)、放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示裝置和打印機(jī)等組成,其控制框圖如圖2-6所示。從力傳感器送來的電信號(hào),經(jīng)傳輸調(diào)理,放大濾波后,送往a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,經(jīng)單片機(jī)采集、存儲(chǔ)和處理后,檢測(cè)結(jié)果由數(shù)碼管顯示或打印機(jī)打印出來。2.3制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)各項(xiàng)參數(shù)的分析以及主要參數(shù)的選擇 1、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)：本課題要求按照給定的有關(guān)卡丁車參數(shù)，來設(shè)計(jì)一個(gè)制動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)并測(cè)量卡丁車的制動(dòng)距離和跑偏量，關(guān)于卡丁車的一些參數(shù)和檢測(cè)要求如下：卡丁車質(zhì)量m=120kg系統(tǒng)測(cè)量精度為：0.1m 車輪直徑d=400mm 制動(dòng)時(shí)車速v=20km/h=參數(shù)名稱參數(shù)值

16、滾筒半徑120.3mm滾筒長(zhǎng)度300mm滾筒中心距384.4mm滾筒安置角36.872、制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)裝置參數(shù)的選擇（1）、主、從動(dòng)滾筒參數(shù)的選擇：由于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)采用滾筒中心距不可調(diào)式,因此減小滾筒直徑,可使車輪在試驗(yàn)臺(tái)上的安置角增大,增加試驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性,提高車輪與滾筒間的附著力,節(jié)省驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。但滾筒直徑不能過小,否則車輪的滾動(dòng)損耗將明顯增加,一般為100200mm。本汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取的滾筒直徑為190mm,滾筒長(zhǎng)度為l000mm?？紤]到試驗(yàn)車速低,一般為25km/h,但為使汽車測(cè)試時(shí)的條件最大限度地與使用條件一致,必須保證滾筒的線速度不致過低,否則將使測(cè)試結(jié)果失真。但隨著測(cè)試車速的提高,試

17、驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)功率也隨之增加,因此還要考慮使用經(jīng)濟(jì)性,一般在40100r/min 范圍。本汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)選取的滾筒轉(zhuǎn)速為65r/min。 （2）、電機(jī)的選擇及減速箱的傳動(dòng)比：為保證制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)滾筒有足夠大的功率來驅(qū)動(dòng),并考慮到使用的經(jīng)濟(jì)性,本試驗(yàn)臺(tái)選擇的電動(dòng)機(jī)功率為5.5kw,其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min。減速箱的傳動(dòng)比為 22.2.4機(jī)械平臺(tái)的結(jié)構(gòu)以及試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)組成制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)采用兩級(jí)結(jié)構(gòu),分為上位管理機(jī)和下位測(cè)控機(jī)。上位管理機(jī)為普通臺(tái)式計(jì)算機(jī),它的任務(wù)分為兩類:一類是管理任務(wù),完成車輛檢測(cè)報(bào)表的部分?jǐn)?shù)據(jù)錄入(如車主、車號(hào)、車型等信息的輸入)、數(shù)據(jù)處理、檢測(cè)參數(shù)存儲(chǔ)、檢測(cè)信息查詢

18、及檢測(cè)報(bào)表統(tǒng)計(jì)與打印等;另一類是控制下位機(jī),上位機(jī)接收到輸入的車型、檢測(cè)類型、待測(cè)項(xiàng)目等數(shù)據(jù)信息后,根據(jù)下位機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)和現(xiàn)有工作狀況,向下位機(jī)發(fā)送命令,然后等待下位機(jī)檢測(cè)結(jié)果,待所有檢測(cè)結(jié)果全部送到管理機(jī)后,上位機(jī)就對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并給出總體結(jié)果。下位機(jī)由單片機(jī)、傳感器及信號(hào)調(diào)理電路、繼電器控制單元、檢測(cè)指示裝置等部分組成,控制車輛檢測(cè)過程,并進(jìn)行采樣和處理數(shù)據(jù)。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。第三章傳感器選擇及數(shù)據(jù)采集3.1 單片機(jī)的選擇 根據(jù)檢測(cè)功能的要求，單片機(jī)系統(tǒng)完成信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸入、自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)通信等功能。at89c52是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cm

19、os 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(eprom)和256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(cpu)和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合at89c52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器2，56字節(jié)內(nèi)部ram，32位i/o口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選擇的

20、省電模式?？臻e方式下，cpu停止工作，但允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位。3.2 傳感器的選擇本系統(tǒng)所用傳感器主要有制動(dòng)力、稱重、車輪轉(zhuǎn)速及車輛到位等傳感器。為防止信號(hào)間相互干擾，各個(gè)信號(hào)模擬地線單獨(dú)連接，最后在下位機(jī)機(jī)箱匯合。3.2.1 汽車軸重、制動(dòng)力傳感器的選用 本系統(tǒng)選用的軸重傳感器為ht-305剪切懸臂梁式測(cè)力稱重傳感器。懸臂梁式傳感器為一端固定，一端加載的懸臂梁式結(jié)構(gòu)。具有外形高度低，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，防塵密封性好，量程范圍廣，精度高，性能穩(wěn)定可靠，抗偏、抗側(cè)向能力強(qiáng)，

21、安裝使用方便的特點(diǎn)。3.2.2 制動(dòng)力傳感器本系統(tǒng)選用的測(cè)量制動(dòng)力傳感器為mcl-s系列s式拉壓力傳感器。測(cè)量范圍寬，抗偏載能力強(qiáng)，高精度，低溫漂，尤其適用于一些要求精度高的工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)。因其高度可靠性及密封設(shè)計(jì)，即使在惡劣環(huán)境下，仍能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)如下表所示。3.2.3 車輪轉(zhuǎn)速傳感器 當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)至主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，汽車制動(dòng)踏板未踩下時(shí)，主、從動(dòng)滾筒、車輪和第三滾筒的線速度應(yīng)相等，即：v1 = v2 = v3 = v4 當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，主動(dòng)滾筒的速v4 由于是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的，所以它的線速度不變，而車輪的線速度由于汽車制動(dòng)系的作用而降低變?yōu)関1 ，同時(shí)第三滾筒的線速度變?yōu)?/p>

22、v3 ，因?yàn)榈谌凉L筒是由車輪帶動(dòng)的，所以有 v1=v3 ，故測(cè)量第三滾筒的轉(zhuǎn)速即可測(cè)得車輪的轉(zhuǎn)速。汽車在制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的滾筒上制動(dòng)時(shí)，車輪與滾筒表面制動(dòng)力增加到等于附著力時(shí)，車輪抱死拖滑，制動(dòng)力的采集值即為此時(shí)的值. 常用的測(cè)速傳感器有三種：測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電轉(zhuǎn)速傳感器和磁電式傳感器?？紤]到本試驗(yàn)臺(tái)的工作環(huán)境，本試驗(yàn)臺(tái)采用磁電式傳感器。3.2.4 跑偏量的測(cè)量運(yùn)用反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的主要參數(shù)是制動(dòng)力，為了測(cè)試小車的制動(dòng)跑偏量，必須做到以下幾點(diǎn)：汽車左右輪應(yīng)該同時(shí)啟動(dòng)，并同步轉(zhuǎn)動(dòng)；用編碼器精確記錄左右輪電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，并轉(zhuǎn)化成距離。為了達(dá)到以上要求，特別設(shè)計(jì)了以下電路測(cè)試跑偏量：3.3 編碼器的

23、選擇 編碼器是將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。 絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。設(shè)計(jì)中選取增量式編碼器型號(hào)e2180，其分辨率為0.5，精度為25，最高允許轉(zhuǎn)速為100r/s，使用電壓和工作環(huán)境均符合要求。3.2.7 數(shù)據(jù)采集卡的選擇 數(shù)據(jù)采集(daq)，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采非電量或者電

24、量信號(hào),送到上位機(jī)中進(jìn)行分析,處理。數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(daq)功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過usb、pxi、pci、pci express、火線(1394)、pcmcia、isa、compact flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)。設(shè)計(jì)中選取pci1798 并行數(shù)據(jù)采集卡，它采用并行設(shè)計(jì)，4片高速50msps 12bit a/d轉(zhuǎn)換器，4個(gè)獨(dú)立程控增益通道，100mv20v大動(dòng)態(tài)信號(hào)采集，最高采樣率為50msps，測(cè)量精度高、具有相位一致性，符合設(shè)計(jì)要3.3傳感器與信號(hào)調(diào)理電路 在汽車制動(dòng)力檢測(cè)中，檢測(cè)精度受到諸多因素的影響，其中壓力傳感器信號(hào)的變送與

25、遠(yuǎn)距離的傳輸處理是影響信號(hào)精確度的重要因素之一，為使信號(hào)在傳輸過程中具有較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證信號(hào)的準(zhǔn)確性，一般要對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。常用的壓力傳感器信號(hào)處理方法有兩種：(1)將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，直接以電壓形式進(jìn)行信號(hào)傳送，再通過補(bǔ)償后將電壓值送入a/d轉(zhuǎn)換以得到壓力值；(2)將壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，以電流形式進(jìn)行傳輸，再對(duì)電流進(jìn)行隔離、放大、補(bǔ)償處理轉(zhuǎn)換為電壓輸出，最后送入a/d轉(zhuǎn)換得到壓力值。由于制動(dòng)力檢測(cè)平臺(tái)較大且操作現(xiàn)場(chǎng)有一定的危險(xiǎn)性，檢測(cè)儀表需遠(yuǎn)離平臺(tái)一定的距離(一般大于10米)。這種遠(yuǎn)距離的傳輸會(huì)造成信號(hào)的衰減，而對(duì)于本身信號(hào)就很小的壓力傳感器信號(hào)來說，這一損耗就

26、不能忽略了。第一種方法里電壓在帶屏蔽的多芯電纜線中傳輸會(huì)對(duì)信號(hào)測(cè)量帶來較大的損耗誤差，從而影響到檢測(cè)的精度；而第二種方法先將壓力傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流，適宜于遠(yuǎn)距離的傳輸，通過電路調(diào)理得到線性度較好的對(duì)應(yīng)電壓值，減少了第一種方法所帶來的誤差，確保了檢測(cè)信號(hào)的精確度和線性度，具有較好的抗干擾能力。綜合了壓力傳感器信號(hào)特性及現(xiàn)場(chǎng)分析，本系統(tǒng)按第二種方法進(jìn)行調(diào)理電路的設(shè)計(jì)。第四章 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件的主要功能是對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定，下位機(jī)檢測(cè)的監(jiān)控，數(shù)據(jù)的處理，檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)及查詢等。其主要由系統(tǒng)登錄模塊、標(biāo)定模塊、檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)庫管理模塊組成，如下圖所示。下位機(jī)軟件的功能是控制車

27、輛檢測(cè)的全過程，對(duì)車輛的軸重及左、右車輪制動(dòng)力進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和處理。獲得采樣數(shù)據(jù)后，為了避免電信號(hào)的不規(guī)則性還要經(jīng)過軟件濾波。通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理求得國標(biāo)所涉及的參數(shù)，如軸重、左右車輪制動(dòng)力等。數(shù)字濾波就是通過一定的計(jì)算方法或判斷程序，減少疊加在有用信號(hào)中的噪聲干擾的比重，從而提高采集信號(hào)的質(zhì)量。數(shù)字濾波是由程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬件，可以根據(jù)信號(hào)的不同，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，所以具有穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。程序采用模塊化，便于修改和功能擴(kuò)充，查錯(cuò)和調(diào)試也方便。系統(tǒng)程序框圖如下圖所示。 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)采集卡上的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其中數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集非電量或者電量信號(hào), 送到上位機(jī)中進(jìn)行分析, 處理。數(shù)據(jù)采集功能包括采集安裝在滾筒端部的圓編碼器輸出的脈沖信號(hào)和采集車輛制動(dòng)踏板踏下時(shí)發(fā)出的制動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集通過數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集