客車(chē)用盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、客車(chē)用盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).畢業(yè)設(shè)計(jì)闡明書(shū) PAGE 38：.； PAGE 37鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)闡明書(shū) 2021 PAGE 21 緒論1.1論文研討的背景目前，隨著人們對(duì)平安認(rèn)識(shí)的提高，交通事故被世人所關(guān)注的程度在日益加深。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因車(chē)禍導(dǎo)致 70 多萬(wàn)人死亡，1200 多萬(wàn)人傷殘，呵斥直接經(jīng)濟(jì)損失 5 億多美圓；汽車(chē)總擁有量只占世界 2左右的我國(guó)交通事故死亡人數(shù)卻占世界的 15，由此可以看出我國(guó)在汽車(chē)平安方面那么更為嚴(yán)重。作為主要交通運(yùn)輸工具的車(chē)輛，其性能的好壞是影響交通平安的重要因素之一；在車(chē)輛要素中，由于汽車(chē)制動(dòng)方面的緣由呵斥的交通事故占總交通事故的

2、1l。 汽車(chē)行駛時(shí)能在短時(shí)間內(nèi)停車(chē)且方向穩(wěn)定和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車(chē)速的才干，稱(chēng)為汽車(chē)的制動(dòng)性。其能直接關(guān)系到行車(chē)平安，是汽車(chē)的主要性能之一。汽車(chē)的制動(dòng)性取決于其制動(dòng)系統(tǒng)，而制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其直接影響汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)性能的發(fā)揚(yáng)，故而制動(dòng)器是汽車(chē)平安行駛的重要保證，沒(méi)有制動(dòng)器汽車(chē)就不能平安行駛?？蛙?chē)用盤(pán)式制動(dòng)器是一種運(yùn)用非常廣泛且成熟的制動(dòng)方式，但是其制動(dòng)性能無(wú)法實(shí)如今線(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，因此給客車(chē)的平安行駛帶來(lái)了一定隱患。隨著自動(dòng)化技術(shù)的開(kāi)展，可以借助于單片機(jī)構(gòu)建在線(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)性能的動(dòng)態(tài)在線(xiàn)檢測(cè)，從而為制動(dòng)性能的評(píng)價(jià)提供根底數(shù)據(jù)。該課題的研討內(nèi)容非常豐富，幾乎囊括了機(jī)制

3、專(zhuān)業(yè)、機(jī)電專(zhuān)業(yè)學(xué)生所學(xué)的全部專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)，主要包括機(jī)械系統(tǒng)功能原理方案設(shè)計(jì)，以及機(jī)電一體化系統(tǒng)和測(cè)控單元的設(shè)計(jì)。1.2論文研討的目的和意義盤(pán)式制動(dòng)閘的制動(dòng)性主要取決于摩擦副的摩擦性能，這里摩擦副主要是由摩擦資料、對(duì)偶盤(pán)組成，其中摩擦資料和對(duì)偶盤(pán)之間的摩擦情況直接影響著制動(dòng)器的性能。而現(xiàn)實(shí)中人們對(duì)盤(pán)式制動(dòng)閘的制動(dòng)性能在線(xiàn)檢測(cè)的研討卻比較少，根據(jù)目前制動(dòng)閘運(yùn)用的實(shí)踐任務(wù)情況，利用微電子新技術(shù)，研制一種具有檢測(cè)功能的制動(dòng)閘安裝，對(duì)制動(dòng)閘進(jìn)展監(jiān)測(cè)，可以提高設(shè)備的平安可靠性，對(duì)實(shí)踐工程運(yùn)用有很重要的意義。特別是隨著科學(xué)和社會(huì)的不斷提高，對(duì)設(shè)備的要求也逐漸向自動(dòng)化和人性化方向開(kāi)展，要求運(yùn)用的設(shè)備平安可靠、

4、環(huán)保、節(jié)能，這樣對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)也提出更高的要求。該選題將機(jī)制專(zhuān)業(yè)學(xué)生所學(xué)的專(zhuān)業(yè)課程，如機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型設(shè)計(jì)、傳感檢測(cè)電路設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)等課程知識(shí)有機(jī)的交融在一同，同時(shí)動(dòng)手實(shí)際要求較高，對(duì)于提高本科生的實(shí)際運(yùn)用于實(shí)際的才干有協(xié)助 ，因此適宜本科生作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題。1.3論文在國(guó)內(nèi)外研討的現(xiàn)狀該課題在國(guó)內(nèi)外都獲得了相當(dāng)部分的研討成果。部分研討成果如下：1王永臣 陳剛 王磊 崔秀 在中給出單片機(jī)制動(dòng)器自動(dòng)調(diào)理系統(tǒng)的構(gòu)造，闡明了它的任務(wù)原理和特點(diǎn)。系統(tǒng)采用根據(jù)流過(guò)電機(jī)電樞的電流控制電機(jī)啟停的方法和多種抗干擾措施。其控制方案新穎，任務(wù)可靠，抗干擾才干較強(qiáng)。 2莊光山 王成國(guó) 姚永強(qiáng) 王海

5、慶在中研討了慣性力矩制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。對(duì)多種不同石墨形狀的鑄鐵制動(dòng)盤(pán)與混雜纖維加強(qiáng)酚醛基制動(dòng)器片配副時(shí)的摩擦磨損性能進(jìn)展了研討。結(jié)果闡明：制動(dòng)盤(pán)對(duì)盤(pán)形制動(dòng)摩擦性能有明顯影響。 3程真啟 高頂 張曉光 趙番在中紹了基于Meal6單片機(jī)的礦井提升機(jī)器間隙監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過(guò)對(duì)煤礦提升機(jī)器間隙和空動(dòng)時(shí)間的丈量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)形器的監(jiān)測(cè)，處理了煤礦提升的平安隱患問(wèn)題，滿(mǎn)足了煤礦平安消費(fèi)的需求。 4賈福音 李志佳 王一賓 孫晉響 在中析了摩擦提升中繩滑動(dòng)與繩靜、動(dòng)張力的關(guān)系。經(jīng)過(guò)實(shí)際分析、參數(shù)分配提出了滿(mǎn)足系統(tǒng)平安可靠制動(dòng)的外力制動(dòng)方式，此方式不僅可以解除滑繩事故，也可以保證制動(dòng)器失靈形狀下，對(duì)系統(tǒng)可靠制動(dòng)

6、。這套設(shè)備的研發(fā)勝利，可有效控制滑繩事故的發(fā)生，為摩擦提升礦井平安高效消費(fèi)提供保證。5陳磊 任中全 熊雙輝在中針對(duì)礦井提升機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器空動(dòng)時(shí)間偏長(zhǎng)對(duì)礦井提升機(jī)事故的影響,根據(jù)對(duì)盤(pán)式器空動(dòng)時(shí)間測(cè)試方法進(jìn)展了研討,采用了繼電器的任務(wù)原理設(shè)計(jì)了測(cè)試盤(pán)式器空動(dòng)時(shí)間的測(cè)試安裝,并運(yùn)用虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng),經(jīng)過(guò)Lab VIEW編程言語(yǔ)程序?qū)Ρ緶y(cè)試安裝進(jìn)展了驗(yàn)證。6王宏德在中經(jīng)過(guò)對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)力矩下降緣由的分析, 提出了相應(yīng)的防備對(duì)策, 獲得了較好的效果。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單快捷, 可以實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)排料。可靠性進(jìn)一步提高, 維護(hù)量大大減少, 整個(gè)系統(tǒng)控制完全數(shù)字化, 經(jīng)過(guò)操作面板上的數(shù)碼管顯示及幾個(gè)觸摸按鈕, 即可

7、完成全部操作。7和田雄一等(日)在中論述新開(kāi)發(fā)的耐磨耗制動(dòng)器片和耐熱裂紋制動(dòng)盤(pán)的優(yōu)良性能, 兩者組合運(yùn)用時(shí), 經(jīng)濟(jì)效益頗佳。新開(kāi)發(fā)的制動(dòng)器片, 與各國(guó)采用的器片相比, 其耐磨性較佳, 對(duì)制動(dòng)盤(pán)也沒(méi)有破壞作用。NCM 制動(dòng)盤(pán)耐熱裂紋性好, 也有減低摩擦副器片磨耗的效果。新開(kāi)發(fā)的制動(dòng)器片與制動(dòng)盤(pán)組合運(yùn)用時(shí), 對(duì)降低車(chē)輛維修本錢(qián)具有很大的意義。8. XAVER WIRTH德國(guó)在中引見(jiàn)德國(guó)鐵路公司的高速列車(chē)與早期列車(chē)的四個(gè)制動(dòng)盤(pán)相比, 它在每根軸上只裝兩個(gè)制動(dòng)盤(pán), 運(yùn)用一種改善了接觸方式的先進(jìn)制動(dòng)片, 可以降低嗓聲并使能全吸收才干提高了。9. 莊光山 王成國(guó) 王海慶 姚永強(qiáng)在中采用改性酚醛樹(shù)脂為基體,

8、 炭纖維與鋼纖維、礦物纖維等混雜資料作為加強(qiáng)資料, 研制了適用于提速列車(chē)盤(pán)形制動(dòng)的少金屬制動(dòng)器片。在慣性力矩實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)其制動(dòng)性能進(jìn)展了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明, 該制動(dòng)器片在各種規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下的摩擦性能均能滿(mǎn)足最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度為120 km/ h 160 km/ h 的提速列車(chē)的運(yùn)用要求。10. 趙建明 吳鵬在中引見(jiàn)了一種適用于制造提速客車(chē)盤(pán)形制動(dòng)器片的半金屬基摩擦資料的摩擦磨損特性方法。實(shí)驗(yàn)闡明研制的配方半金屬摩擦資料具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和較好的耐磨性及其抗熱衰退性。實(shí)物慣性臺(tái)架實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明, 研制的配方器片具有較高的摩擦系數(shù), 制動(dòng)間隔 較短, 制動(dòng)性能穩(wěn)定, 完全能滿(mǎn)足提速客車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的制動(dòng)要求。綜上所

9、述：以上文獻(xiàn)中作者從多個(gè)思緒對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器的任務(wù)原理及條件有詳細(xì)描畫(huà)，多有從資料的角度來(lái)論述車(chē)用盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦性能，但在檢測(cè)動(dòng)態(tài)性能方面少有論述尤其未曾涉及傳感器，A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換的內(nèi)容，所以眾論文只是提供了盤(pán)式制動(dòng)器的感性認(rèn)識(shí)和制動(dòng)形狀描畫(huà)。1.4論文課題主要任務(wù)內(nèi)容和本研討要處理的問(wèn)題本課題主要處理以下問(wèn)題：(1) 傳感器的選型設(shè)計(jì)與計(jì)算(2) 盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)性能模型研討(3) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)，主要包括檢測(cè)傳感器的選型設(shè)計(jì)、A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、控制單元設(shè)計(jì)、通訊設(shè)計(jì)等(4) 制動(dòng)系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)本研討能到達(dá)的預(yù)期效果如下：1.制動(dòng)性能模型研討主要有施閘及松閘過(guò)程中閘瓦運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

10、和制動(dòng)力矩分析，此分析建立了制動(dòng)器的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了制動(dòng)性能參數(shù)之間的相互影響關(guān)系，為檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供根底性實(shí)際指點(diǎn)，可為傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供根底性數(shù)據(jù)。2.檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件主要有傳感檢測(cè)部分、數(shù)據(jù)采集部分和系統(tǒng)監(jiān)控部分，傳感器可以選用速度傳感器，壓力傳感器、位移傳感器，數(shù)據(jù)采集器主要采集模擬量，分為信號(hào)調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)、串行通訊模塊和電源。A/D轉(zhuǎn)換主要思索轉(zhuǎn)換速度和精度；本系統(tǒng)選用的單片機(jī)要可以控制選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片并讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，同時(shí)還應(yīng)有與上位工控機(jī)進(jìn)展串行通訊的功能。數(shù)據(jù)采集器采用12V供電，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)上都必需

11、采取相應(yīng)的抗干擾措施。軟件單片機(jī)系統(tǒng)軟件：采集速度、壓力，位移傳感器輸出的模擬信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和工控機(jī)的串行通訊；組成：主程序+中斷程序 主程序是完成單片機(jī)系統(tǒng)初始化并采集傳感器輸出的信號(hào)；串行中斷程序是完成單片機(jī)系統(tǒng)與工控機(jī)的串行通訊。2盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)模型分析2.1制動(dòng)系統(tǒng)的根本性能要求盤(pán)式制動(dòng)閘是車(chē)輛系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，它的主要作用是使車(chē)輛在出現(xiàn)缺點(diǎn)或者在需求停頓時(shí)，使車(chē)能在人們要求的時(shí)間內(nèi)停頓運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)需求把車(chē)的動(dòng)能盡快轉(zhuǎn)化為其他方式的能量，到達(dá)耗費(fèi)動(dòng)能的目的。它的任務(wù)機(jī)理是靠?jī)蓚€(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外表相互摩擦?xí)r所產(chǎn)生的摩擦阻力來(lái)轉(zhuǎn)化車(chē)動(dòng)能的，將車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而到達(dá)停車(chē)制動(dòng)的目的

12、。盤(pán)式制動(dòng)器相對(duì)于鼓式制動(dòng)器具有制動(dòng)性能穩(wěn)定(制動(dòng)因數(shù)與摩擦系數(shù)成線(xiàn)性關(guān)系)，力矩容量大、只接受軸向力、構(gòu)造緊湊、散熱性好等突出的優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)踐中被廣泛運(yùn)用。近年來(lái)，隨著人們對(duì)車(chē)輛的平安認(rèn)識(shí)的提高、制動(dòng)閘的平安可靠性能倍受注重，對(duì)制動(dòng)閘的性能提出以下幾點(diǎn)根本要求: (1)要有足夠的制動(dòng)力矩，這是保證平安制動(dòng)可靠的根本條件。 (2)摩擦副所產(chǎn)生的摩擦力矩要穩(wěn)定，在遭到外界條件的變化(速度、溫度、濕度、驅(qū)動(dòng)力等)的條件下，它的變化也要盡量小。 (3)散熱性好，防止摩擦外表溫度過(guò)高。 (4)任務(wù)中噪音低、對(duì)環(huán)境的污染小。 (5)具有一定的耐磨性，要有一定的平安運(yùn)用壽命。(6)操作、維修簡(jiǎn)一方便。2

13、.2制動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)原理分析盤(pán)式制動(dòng)器又稱(chēng)為碟式制動(dòng)器，其摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面任務(wù)的金屬圓盤(pán)，稱(chēng)為制動(dòng)盤(pán)，用螺釘固定在車(chē)輪的輪毅上。盤(pán)式制動(dòng)器分為鉗盤(pán)式與全盤(pán)式，其中鉗盤(pán)式分為固定鉗式和浮動(dòng)鉗式，而浮動(dòng)鉗式又分為滑動(dòng)鉗式與擺動(dòng)鉗式。通常制動(dòng)器都是經(jīng)過(guò)其固定元件對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加逆向力矩，經(jīng)過(guò)制動(dòng)器摩擦副之間的相對(duì)滑動(dòng)，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能由此到達(dá)摩擦減速制動(dòng)的作用。盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是一個(gè)被安裝在車(chē)軸的輪毅上，以端面為任務(wù)外表的金屬圓盤(pán)，稱(chēng)作為制動(dòng)盤(pán)。制動(dòng)器的固定元件稱(chēng)作制動(dòng)塊，由兩到四個(gè)任務(wù)面積大約為制動(dòng)盤(pán)包角20左右的的摩擦片鑲嵌在一個(gè)質(zhì)地較硬的金屬背板上組成。內(nèi)外制動(dòng)塊及其的助動(dòng)安裝

14、都裝在橫跨制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的一個(gè)安裝在懸架上夾鉗型支架中，總稱(chēng)為制動(dòng)鉗。當(dāng)駕駛?cè)藛T踩下制動(dòng)踏板，與之相連的推桿于是會(huì)推進(jìn)制動(dòng)主油缸中的活塞前進(jìn)，使得油缸中的液壓升高，液壓油在壓力的作用下經(jīng)過(guò)油管進(jìn)入制動(dòng)器油缸中，再把力傳送到制動(dòng)器油缸中的活塞上推進(jìn)其法向挪動(dòng)，最后活塞接觸到制動(dòng)盤(pán)而產(chǎn)生制動(dòng)力，并牢牢把制動(dòng)盤(pán)加緊。制動(dòng)器構(gòu)造如圖圖2-1 盤(pán)式制動(dòng)器構(gòu)造圖鉗盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)鉗既可以固定在車(chē)橋上，也可以浮動(dòng)在懸架上，因此又可分為定鉗盤(pán)式制動(dòng)器和浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器兩類(lèi)。如下圖為定鉗和浮鉗兩類(lèi)盤(pán)式制動(dòng)器表示圖。圖2-2 定鉗盤(pán)式制動(dòng)器在定鉗盤(pán)式制動(dòng)器中，跨置在制動(dòng)盤(pán)1上的制動(dòng)鉗體5固定安裝在車(chē)橋6上，它不能旋轉(zhuǎn)也

15、不能沿制動(dòng)盤(pán)軸線(xiàn)方向挪動(dòng)，其內(nèi)的兩個(gè)活塞2分別位于制動(dòng)盤(pán)1的兩側(cè)。圖2-3 浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器在浮鉗盤(pán)式制動(dòng)器中，制動(dòng)鉗體2經(jīng)過(guò)導(dǎo)向銷(xiāo)6與車(chē)橋7相連，可以相對(duì)于制動(dòng)盤(pán)1軸向挪動(dòng)。制動(dòng)鉗體只在制動(dòng)盤(pán)的內(nèi)測(cè)設(shè)置油缸，而外測(cè)的制動(dòng)塊那么附裝在鉗體上。盤(pán)式制動(dòng)閘的任務(wù)原理是：施閘時(shí)，減小從控制油口輸入的控制油壓，當(dāng)控制油壓在活塞上的作用力小于碟型彈簧彈性恢復(fù)力時(shí)，碟形彈簧推進(jìn)筒體向前運(yùn)動(dòng)，安裝在筒體上的閘瓦壓向制動(dòng)盤(pán)進(jìn)展制動(dòng)。松閘時(shí)，增大從控制油口輸入的控制油壓，當(dāng)控制油壓在活塞上的作用力大于碟形彈簧彈性恢復(fù)力時(shí)，活塞經(jīng)過(guò)銜接軸帶動(dòng)筒體緊縮碟形彈簧，閘瓦遠(yuǎn)離制動(dòng)盤(pán)實(shí)現(xiàn)松閘。盤(pán)式制動(dòng)閘的制動(dòng)力矩是靠閘瓦從兩

16、側(cè)壓向制動(dòng)盤(pán)，使閘瓦與制動(dòng)盤(pán)之間產(chǎn)生摩擦力而產(chǎn)生的。為了使制動(dòng)盤(pán)不產(chǎn)生附加變形，滾筒主軸不接受附加軸向力，制動(dòng)閘都是成對(duì)運(yùn)用，每一對(duì)叫做一副盤(pán)式制動(dòng)閘。根據(jù)制動(dòng)力矩的大小，每輛客車(chē)可布置多副制動(dòng)閘。2.3 制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造分析目前盤(pán)式制動(dòng)閘包括老式的碟形彈簧后置式和新式的碟形彈簧前置式兩種。圖2-4a為碟形彈簧后置式制動(dòng)閘構(gòu)造圖，圖2-4b為碟形彈簧前置式制動(dòng)閘構(gòu)造圖。1、制動(dòng)盤(pán) 2、襯板 3、活塞 4、制動(dòng)器體 5、液壓缸 6、碟形簧后蓋 7、碟簧 8、后蓋9、銜接螺栓 10、控制油口 11、筒體 12、閘瓦(a) 碟形彈簧后置式制動(dòng)閘構(gòu)造圖1、筒體(帶襯板) 2、碟型彈簧 3、彈簧座 4、擋

17、圈 5、油缸 6、走漏油口 7、活塞 8、銜接栓 9、后蓋 10、液壓缸蓋 11、控制油口 12、制動(dòng)器體 13、銜接軸 14、壓板 15、閘瓦 16、制動(dòng)盤(pán) (b) 碟形彈簧前置式制動(dòng)閘構(gòu)造圖圖2-4 盤(pán)式制動(dòng)閘構(gòu)造圖盤(pán)式制動(dòng)器摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面任務(wù)的金屬圓盤(pán)，輪缸的壓力作用在制動(dòng)鉗上，使其壓靠在制動(dòng)盤(pán)的端面產(chǎn)生制動(dòng)力矩。由于構(gòu)造的關(guān)系，盤(pán)式制動(dòng)器普通無(wú)摩擦助勢(shì)作用，因此制動(dòng)器效能受摩擦要素的影響較小，效能比較穩(wěn)定。制動(dòng)器是制動(dòng)系中用以產(chǎn)生妨礙車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件。除了競(jìng)賽汽車(chē)上才裝設(shè)的、經(jīng)過(guò)張開(kāi)活動(dòng)翼板以添加空氣阻力的空氣動(dòng)力緩速安裝以外，普通制動(dòng)器都是經(jīng)過(guò)其中的固定元件

18、對(duì)旋轉(zhuǎn)元件施加制動(dòng)力矩，使后者的旋轉(zhuǎn)角速度降低，同時(shí)依托車(chē)輪與路面的附著作用，產(chǎn)生路面對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力以使汽車(chē)減速。凡利用固定元件與旋轉(zhuǎn)元件任務(wù)外表的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)力矩的制動(dòng)器，都稱(chēng)為摩擦制動(dòng)器。盤(pán)式制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)元件為圓盤(pán)狀的制動(dòng)盤(pán)，以端面為任務(wù)外表。盤(pán)式制動(dòng)器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是以端面任務(wù)的金屬圓盤(pán)，此圓盤(pán)為制動(dòng)盤(pán)。2.4 制動(dòng)過(guò)程模型分析制動(dòng)閘的制動(dòng)過(guò)程，從能量的觀(guān)念講，可以把制動(dòng)閘看成是一種能量轉(zhuǎn)換安裝，它在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能或其它方式的能量，以實(shí)現(xiàn)減速、停車(chē)的目的。制動(dòng)閘制動(dòng)的可靠程度決議了車(chē)輛的平安可靠性。2.4.1 制動(dòng)過(guò)程分析制動(dòng)安裝的作用在于使行駛中的車(chē)輛減

19、速或者停車(chē)。普通的制動(dòng)安裝是以車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能來(lái)確保上述的制動(dòng)力。車(chē)用的制動(dòng)系統(tǒng)普通廣泛的采用液壓制動(dòng)。駕駛員加在制動(dòng)踏板上的力，經(jīng)過(guò)踏板杠桿按一定的比例傳給增力安裝，增力安裝由其它的能量將力增大后，傳給制動(dòng)主缸。制動(dòng)主缸壓力轉(zhuǎn)換為液壓，經(jīng)過(guò)制動(dòng)硬管、制動(dòng)軟管，傳至車(chē)輪制動(dòng)器的輪缸。車(chē)輪制動(dòng)器由輪缸液壓推進(jìn)盤(pán)式制動(dòng)器摩擦塊或鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)蹄壓緊制動(dòng)盤(pán)或制動(dòng)鼓，使其之間產(chǎn)生摩擦力，即為制動(dòng)器制動(dòng)力。如圖2-4所示的盤(pán)式液壓制動(dòng)閘從構(gòu)造上講，這種制動(dòng)器的制動(dòng)是靠摩擦片和摩擦盤(pán)之間的摩擦力矩產(chǎn)生，摩擦片在任務(wù)中很容易磨損，而其中的摩擦片磨損程度檢測(cè)如今是靠人工來(lái)完成，經(jīng)過(guò)后蓋上的丈量孔對(duì)制動(dòng)器

20、進(jìn)展定期檢查。由于這種制動(dòng)器制動(dòng)力矩大，這些設(shè)備的任務(wù)環(huán)境惡劣，使人工檢測(cè)不容易進(jìn)展或容易產(chǎn)生誤差，無(wú)法真實(shí)反映出摩擦資料的磨損情況，更不能反映出由于摩擦熱而引起的破壞程度或潛在的熱疲勞程度。如今是憑仗閱歷數(shù)據(jù)，規(guī)定摩擦片的運(yùn)用時(shí)間，運(yùn)用期限到達(dá)，不論實(shí)踐的摩擦資料的磨損情況，一概改換以保證機(jī)器設(shè)備的平安性。這樣的操作有兩個(gè)缺陷:(1)會(huì)出如今摩擦資料依然可以平安運(yùn)用的情況下提早換掉，呵斥摩擦資料的浪費(fèi)(2)還會(huì)出現(xiàn)由于某種緣由沒(méi)有及時(shí)改換、或者丈量失誤等，使摩擦片沒(méi)有及時(shí)改換會(huì)出現(xiàn)不平安的潛在危險(xiǎn)，所以對(duì)制動(dòng)器的在線(xiàn)檢測(cè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是很必要的。2.4.2 制動(dòng)過(guò)程建模2.4.2.1 施閘及松閘過(guò)

21、程中閘瓦運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 1、碟形彈簧 2、活塞 3、閘瓦 4、制動(dòng)盤(pán)圖2-5 盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)力學(xué)模型以活塞為研討對(duì)象，活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理得到：為活塞有效作用面積；為第個(gè)制動(dòng)閘內(nèi)碟形彈簧的正壓力； 將式(2-6)、(2-7)代入式(2-5)得到制動(dòng)力矩：以軸心為質(zhì)點(diǎn)的力矩方程為: (2-13)式中: 車(chē)輪總成的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm );車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s);制動(dòng)器對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力矩(Nm);車(chē)輪遭到的滾動(dòng)阻力矩(Nm)。汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，由于路面對(duì)車(chē)輪的滾動(dòng)阻力矩和汽車(chē)回轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力矩都很小，可以忽略其影響。因此上式可簡(jiǎn)化為力矩平衡方程， (2-14) 同時(shí)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩必需滿(mǎn)足

22、(2-15)2.4.2.5 動(dòng)力學(xué)模擬參數(shù)的計(jì)算1.單輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程是把汽車(chē)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程，根據(jù)能量守恒定律可以確定制動(dòng)器單輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: EQ F(1,2) = EQ F(1,2) (2-16)式中:質(zhì)量(kg);行駛速度(m/s);整體的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm);車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s)。制動(dòng)過(guò)程中，假設(shè)車(chē)輪只需純滾動(dòng)，有= (2-17)式中: 車(chē)輪滾動(dòng)半徑(m)。把公式(2-17)代入公式(2-16) = (2-18)制動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)具有慣性，使得前后車(chē)輪接受了一個(gè)法向慣性力，慣性力促使汽車(chē)前后車(chē)輪的摩擦功、制動(dòng)力矩及等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都發(fā)生了改動(dòng)。2.車(chē)輪的

23、角速度 根據(jù)制動(dòng)開(kāi)場(chǎng)時(shí)汽車(chē)的初始速度，可以得到= 3.6 (2-19)= (2-20)=-=- (2-21)其中: 車(chē)輪的初始角速度(rad/s);汽車(chē)的初始速度(km/h)。車(chē)輪角減速度(rad/s );車(chē)輪的瞬態(tài)角速度(rad/s);時(shí)間。2.5 本章小結(jié)本章詳細(xì)引見(jiàn)了盤(pán)式制動(dòng)閘的構(gòu)造和任務(wù)原理，在此根底上總結(jié)了國(guó)內(nèi)外在此方面的研討現(xiàn)狀。建立了汽車(chē)制動(dòng)閘的制動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，得到了制動(dòng)性能參數(shù)之間的相互影響關(guān)系，為檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供根底性實(shí)際指點(diǎn)。論述了制動(dòng)閘需求滿(mǎn)足的根本性能要求，引見(jiàn)了各種不同類(lèi)型制動(dòng)閘的開(kāi)展現(xiàn)狀和運(yùn)用場(chǎng)所;引見(jiàn)了盤(pán)式制動(dòng)閘的組成、任務(wù)原理和構(gòu)造特點(diǎn)。分析了盤(pán)式制動(dòng)閘存在的

24、主要問(wèn)題，指出研制制動(dòng)閘摩擦在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的必要性。在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代設(shè)備的必然要求和開(kāi)展趨勢(shì)，它能有效的保證人身和設(shè)備平安、提高設(shè)備任務(wù)的可靠性和自動(dòng)化程度，使得設(shè)備管理更加合理化、科學(xué)化。3盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)總體方案3.1總體方案3.2 系統(tǒng)的主要功能與技術(shù)目的3.2.1 主要功能1、對(duì)客車(chē)用制動(dòng)系統(tǒng)盤(pán)形閘參數(shù)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè); 采用基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)采集器采集制動(dòng)力矩、閘間隙和制動(dòng)減速度傳感器輸出的模擬量信號(hào)；2、盤(pán)形閘任務(wù)間隙位置校準(zhǔn); 經(jīng)過(guò)對(duì)串口接納檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析處置與交融，得到制動(dòng)性能參數(shù)，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能進(jìn)展評(píng)判；3、靜態(tài)數(shù)據(jù)斷電后可以長(zhǎng)期保管；4、具有自恢復(fù)功能，可以防

25、止干擾引起的系統(tǒng)“死機(jī)景象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐情況，面對(duì)所需求處理的實(shí)踐問(wèn)題，確定方案的原那么:1、系統(tǒng)順應(yīng)繼續(xù)任務(wù);2、精確實(shí)時(shí)丈量;3、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)間隔 觀(guān)測(cè)和控制;4、系統(tǒng)可靠性高;5、具備較好的性?xún)r(jià)比?；谝陨显敲丛O(shè)計(jì)出了系統(tǒng)方案，系統(tǒng)由兩部分組成:上位機(jī)和下位機(jī)。上位機(jī)由計(jì)算機(jī)和通訊接口組成，計(jì)算機(jī)安裝有專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)軟件，監(jiān)測(cè)軟件借用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)和控制，通訊接口那么完成通訊電平的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)通訊。下位機(jī)那么以微控制器為中心，輔以相關(guān)外圍電路完成盤(pán)形閘任務(wù)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)展數(shù)據(jù)采集處置和通訊。3.2.2主要技術(shù)目的1、任務(wù)間隙丈量范圍:0一3mm2、丈量誤差:士10%3、轉(zhuǎn)換

26、精度:10%4、丈量周期:400ms5、電源電壓:220V或127V6、主機(jī)任務(wù)電壓:+5V7、環(huán)境溫度:0一703.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程檢測(cè)技術(shù)也稱(chēng)測(cè)試技術(shù)，它包括丈量和實(shí)驗(yàn)兩方面。丈量，就是把被測(cè)對(duì)象的某些特征信息提取出來(lái)，并加以度量;實(shí)驗(yàn)，就是經(jīng)過(guò)某種人為的方法，利用專(zhuān)門(mén)的安裝，把被測(cè)系統(tǒng)所存在的某種特征信息，激發(fā)出來(lái)并加以提取丈量。微電子技術(shù)的開(kāi)展，推進(jìn)了檢測(cè)技術(shù)的提高，使得儀器儀表不斷地向智能化、數(shù)字化、小型化、多功能化方向開(kāi)展。檢測(cè)技術(shù)中的數(shù)據(jù)處置才干和在線(xiàn)檢測(cè)、實(shí)時(shí)分析才干大大加強(qiáng)，儀器儀表的功能得以擴(kuò)展，精度和可靠性有了很大的提高。信息的提取普通采用傳感器件來(lái)完成。傳輸信息的載體是

27、信號(hào)，為了便于對(duì)被測(cè)信息進(jìn)展后續(xù)處置，通常是將被測(cè)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，也就是把被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓、電流或其它電路參數(shù)(電阻、電感、電容)等電信號(hào)輸出。普通來(lái)講信號(hào)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與傳輸需求中間轉(zhuǎn)換安裝來(lái)完成，通常是把信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸、功率足夠大，并具有一定驅(qū)動(dòng)功能的電壓或者電流。 總的來(lái)講，檢測(cè)技術(shù)具有如下三種功能:(1)過(guò)程中參數(shù)丈量功能;(2)過(guò)程中參數(shù)監(jiān)測(cè)控制功能;(3)丈量數(shù)據(jù)分析判別功能。檢測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。首先要全面、正確、平衡地分配軟、硬件功能，該當(dāng)綜合思索系統(tǒng)要求、開(kāi)發(fā)周期、產(chǎn)品本錢(qián)、系統(tǒng)可靠性等多方面要素。增大硬件功能的比例可以提高速度，減少所需的存儲(chǔ)容量，有利于檢測(cè)

28、和控制的實(shí)時(shí)性，但同時(shí)會(huì)添加本錢(qián)，電路變得復(fù)雜，降低了可靠性，而且開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。而軟件和硬件的合理分配既可加強(qiáng)儀器的功能，提高丈量精度，又可使系統(tǒng)的構(gòu)造更加簡(jiǎn)單和緊湊，節(jié)省投資。因此遵照的原那么是既能實(shí)現(xiàn)功能目的，同時(shí)系統(tǒng)本錢(qián)又最低。思索到本系統(tǒng)詳細(xì)情況，應(yīng)盡量以軟件替代硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，降低本錢(qián)，同時(shí)力求電路簡(jiǎn)單，任務(wù)可靠。本系統(tǒng)基于上述原那么分配軟硬件功能：硬件主要功能是從現(xiàn)場(chǎng)獲取被測(cè)信號(hào)，完成數(shù)據(jù)的采集、處置、顯示、存儲(chǔ)以及通訊。軟件由2部分構(gòu)成：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)軟件，用于完成信號(hào)采集和傳輸；計(jì)算機(jī)智能分析軟件，完成程序界面的開(kāi)發(fā)，進(jìn)展進(jìn)一步分析處置并完成顯示、存儲(chǔ)、報(bào)表生成與打印等任務(wù)。總體方

29、案確定之后，系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)任務(wù)可以同時(shí)進(jìn)展。硬件和軟件只需嚴(yán)密配合，協(xié)調(diào)一致，才干組成高性能的智能檢測(cè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)的研制過(guò)程中，軟硬件的功能總是不斷地調(diào)整，以便相互順應(yīng)，相互配合，到達(dá)最正確的性?xún)r(jià)比。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)展相關(guān)資料文獻(xiàn)的檢索，確定芯片選型、選擇功能擴(kuò)展電路、接口電路的方案，完成硬件電路原理圖。再次，在完成硬件部分設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)展單片機(jī)、計(jì)算機(jī)智能分析軟件模塊的開(kāi)發(fā)和編程。在確定電路原理和硬件均無(wú)艱苦問(wèn)題的情況下，對(duì)已設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件分模塊逐一進(jìn)展調(diào)試，如有問(wèn)題，及時(shí)修正，然后完成單片機(jī)系統(tǒng)程序的錄入。最后，集成各部分子系統(tǒng)，構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)，使其可以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用要求。3.4 本章

30、小結(jié)本章根據(jù)盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展整體設(shè)計(jì)：整個(gè)系統(tǒng)由傳感檢測(cè)部分、數(shù)據(jù)采集部分和系統(tǒng)監(jiān)控部分組成；采用兩級(jí)分布式構(gòu)造，工控機(jī)作為上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集器作為下位機(jī)；工控機(jī)和數(shù)據(jù)采集器之間采用多機(jī)主從串行通訊方式。同時(shí)，本章對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程也進(jìn)展了詳細(xì)論述。4 檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)展系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。為了直接丈量制動(dòng)力矩和快速可靠地檢測(cè)出閘間隙，結(jié)合盤(pán)式制動(dòng)閘構(gòu)造特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用要求設(shè)計(jì)了制動(dòng)壓力傳感器和霍爾位移傳感器。本章對(duì)傳感器設(shè)計(jì)和選型、數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)以及和工控機(jī)選型作了詳細(xì)引見(jiàn)。4.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)是整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的中心元件，擔(dān)任對(duì)檢測(cè)信

31、號(hào)進(jìn)展數(shù)據(jù)處置、顯示、存儲(chǔ)和報(bào)警功能。單片機(jī)的選用原那么是在滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)要求的條件下，需求具有一定的靈敏性和一定的擴(kuò)展功能。單片機(jī)AT89C52是ATMEL公司消費(fèi)的一種低電壓，高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)閘(EPROM)和256 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)，它采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)消費(fèi)，兼容規(guī)范MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處置閘和可擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)單元，AT89C51單片機(jī)運(yùn)用于許多控制系統(tǒng)場(chǎng)所。單片機(jī)AT89C52主要性能參數(shù): 8K字節(jié)可編程閃速程序存儲(chǔ)閘，1000次擦寫(xiě)周期，數(shù)據(jù)可以保管10年;全靜態(tài)

32、任務(wù):0MHz 24MHz;三級(jí)加密程序存儲(chǔ)閘，256x8位內(nèi)部RAM; 32條可編程的v0口線(xiàn);3個(gè)16位定時(shí)閘/計(jì)數(shù)閘;8個(gè)中斷源;可編程串行UART通道;低功耗空閑和掉電方式;單片機(jī)AT89C52優(yōu)點(diǎn)是:內(nèi)部包含存儲(chǔ)閘，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中能很容易地進(jìn)展程序的修正，可大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)在外界電源損壞的情況下，仍能保管信息。 AT89C52內(nèi)部采用了FLASH存儲(chǔ)閘，在編程出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)可以隨時(shí)修正，直到修正正確為止，方便用戶(hù)編程。用AT89C52設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)展系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、調(diào)試，每次調(diào)試可以編入不同的程序，這樣可以保證系統(tǒng)的設(shè)計(jì)到達(dá)最優(yōu)，而且可以按照用戶(hù)的需求隨時(shí)進(jìn)展修正，使設(shè)計(jì)的

33、系統(tǒng)能順運(yùn)用戶(hù)的最新要求。AT89C52設(shè)有靜態(tài)邏輯，可以在零頻率條件下任務(wù)，支持兩種軟件可選的省電方式。在閑置方式下，CPU停頓任務(wù)，但片內(nèi)RAM、定時(shí)閘/計(jì)數(shù)閘、串口和中斷系統(tǒng)仍在任務(wù)。在掉電方式下，保管RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩閘，制止一切其它片內(nèi)控制單元功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。 本系統(tǒng)以AT89C52為中心，完成檢測(cè)存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)上電后，AT89C52首先要對(duì)相關(guān)的外圍器件進(jìn)展初始化設(shè)置和本身功能設(shè)定，然后循環(huán)檢測(cè)各路傳感器信號(hào)，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)傳送上位機(jī)。4.2 傳感器的選擇傳感器是銜接被測(cè)對(duì)象和檢測(cè)系統(tǒng)的接口，它采集的信息是系統(tǒng)進(jìn)展處置和判別的根據(jù)，在很大程度上影響和決議了系統(tǒng)功能的準(zhǔn)

34、確性。傳感器是作為一種把輸入的非電量(物理量、化學(xué)量、生物量等)信息轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出的器件或安裝，其構(gòu)成中心是能把非電量信息轉(zhuǎn)換電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件。這種轉(zhuǎn)換功能，對(duì)物性型傳感器可一次完成，實(shí)現(xiàn)“被測(cè)非電量一有用電量的直接轉(zhuǎn)換;而構(gòu)外型傳感器必需經(jīng)過(guò)前置敏感元件預(yù)轉(zhuǎn)換后才干完成，即實(shí)現(xiàn)“被測(cè)非電量一有用非電量一有用電量的間接轉(zhuǎn)換。此時(shí)，傳感器就由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其他輔助元件組成。對(duì)于不同的檢丈量，要根據(jù)被檢丈量的特征及其在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變化情況來(lái)選用符合實(shí)踐情況的傳感器。以單片機(jī)為信息處置中心的檢測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的顯示，具有數(shù)據(jù)處置和判別功能。經(jīng)過(guò)本檢測(cè)系統(tǒng)的研制，可以對(duì)

35、制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)展檢測(cè)，經(jīng)過(guò)測(cè)試的數(shù)據(jù)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展分析，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的形狀進(jìn)展判別和缺點(diǎn)診斷。總之，經(jīng)過(guò)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)苗頭，使問(wèn)題剛開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)時(shí)就能得到及時(shí)處理，對(duì)事故的發(fā)生和擴(kuò)展將起到有效的預(yù)防作用。1.利用電阻丈量的傳感器有:電阻應(yīng)變式傳感器和電位器式。1)電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的構(gòu)外型傳感器。壓電式位移傳感器，由于壓電元件的特性，它只能用于不斷變化的位移丈量;應(yīng)變片式傳感器，用于由力或熱產(chǎn)生的變形的丈量。2)電位器式是利用挪動(dòng)電位器觸點(diǎn)改動(dòng)電阻值，來(lái)丈量位移。電位器式傳感器可用于中、小位移(幾十毫米內(nèi)的位移量)，

36、用于精度要求不高的場(chǎng)所。優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、本錢(qián)低。 2.利用電感的位移傳感器有:自感式、互感式、電渦流式、感應(yīng)同步器。1)自感式的是經(jīng)過(guò)改動(dòng)磁路磁阻使線(xiàn)圈自感變化，利用線(xiàn)圈自感的改動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量與電量的轉(zhuǎn)換。目前常用的有三種類(lèi)型:變氣隙型、變面積型、螺管插鐵型。其根本構(gòu)造含線(xiàn)圈、鐵芯、活動(dòng)銜鐵等三個(gè)部分。電感式傳感器主要用于小位移量的丈量，丈量精度高，用于小偏向丈量可達(dá)亞微米精度。傳感器輸出阻抗小，有較強(qiáng)抗干擾才干。廣泛用于各種丈量，包括加工中的丈量，它能用于幾至幾百赫茲變化量的丈量。 2)互感式(變壓閘式)是經(jīng)過(guò)改動(dòng)互感來(lái)檢測(cè)，互感式傳感器又稱(chēng)變壓器式傳感器，它與電感式傳感器不同在于互感式傳感

37、器是先把被丈量的變化轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈相互的互感的變化，再經(jīng)變換成為電壓信號(hào)輸出。變壓閘式傳感器以差動(dòng)方式為最常用，差動(dòng)變壓閘式傳感器又簡(jiǎn)稱(chēng)差動(dòng)變壓器。變壓器式傳感器的特點(diǎn)與運(yùn)用范圍大致與電感式傳感器一樣，但高精度場(chǎng)所以用電感傳感器為多。 3)電渦流式傳感器是利用電渦流景象改動(dòng)線(xiàn)圈自感、阻抗的原理，電渦流式傳感器的根本構(gòu)造包括探頭和變換器兩部分。變換器由丈量電路組成，探頭主要是由一個(gè)固定在框架上的扁平線(xiàn)圈組成，普通放在端部(線(xiàn)圈可繞制在框架槽內(nèi)，也可用粘合劑粘結(jié)在端部)。它主要用于尺寸和位移參數(shù)的丈量，可用于不接觸丈量，精度可達(dá)微米級(jí)。電渦電流式分辨率好，但易受被測(cè)物體資料、外形、加工質(zhì)量影響。 4)

38、感應(yīng)同步器是利用兩個(gè)平面繞組的互感隨位置不同而發(fā)生變化的原理來(lái)丈量，感應(yīng)同步器主要用于大線(xiàn)位移的丈量，可丈量長(zhǎng)達(dá)幾米的線(xiàn)位移的丈量，它的輸出阻抗低，抗干擾才干強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高。 3.磁電式傳感器是經(jīng)過(guò)磁電作用將被丈量(如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。利用磁電效應(yīng)的位移傳感器有:霍爾式、磁柵式、磁敏式。 1)霍爾式傳感器是利用半導(dǎo)體霍爾元件的霍爾效應(yīng); 2)磁柵式傳感器的是利用磁頭和磁柵相對(duì)挪動(dòng)，從而在磁頭上感應(yīng)出電信號(hào)，此類(lèi)傳感器屬于數(shù)字式傳感器的一種，與另外一種數(shù)字式傳感器一感應(yīng)同步器的特點(diǎn)及運(yùn)用范圍類(lèi)似，其精度略低于感應(yīng)同步器。磁柵式傳感器用于大線(xiàn)位移與360度內(nèi)角位移的

39、丈量。 3)磁敏式傳感器是以固體中的磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)為根底，由于載流半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中有磁電效應(yīng)(霍爾效應(yīng))而輸出電勢(shì)，該類(lèi)傳感器主要有磁阻傳感器、磁敏二極管和磁敏三極管等。 4.利用電容的傳感器有:電容式、容柵式 1)電容式傳感器是經(jīng)過(guò)改動(dòng)電容量來(lái)進(jìn)展丈量，電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器，它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)呼應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸丈量、具有平均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。電容式傳感器主要用于小位移、尺寸偏向等的丈量，可實(shí)現(xiàn)不接觸丈量，頻率呼應(yīng)高(可達(dá)數(shù)千赫)，靈敏度高。它輸出阻抗高，傳感器電容值小，易受外界環(huán)境要素干擾，運(yùn)用時(shí)需采取妥善屏蔽措施，在采取可靠屏蔽措施條件下可達(dá)很高精

40、度(可達(dá)微米至幾十納米)。 2)容柵式傳感器是利用經(jīng)過(guò)改動(dòng)電容量或加以鼓勵(lì)電壓來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的原理來(lái)丈量，利用容柵可實(shí)現(xiàn)大位移丈量(量程達(dá)數(shù)百毫米)。容柵構(gòu)造簡(jiǎn)單、尺寸小(與柵等相比)，常用于數(shù)顯量具中，精度可達(dá)幾微米。 5.光電式傳感器有:普通方式、光纖式、光學(xué)編碼器式、光柵式 1)普通方式是先經(jīng)過(guò)改動(dòng)光路的光通量，再利用各種光電器件的光電效應(yīng)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。2)光柵式傳感器，先利用光柵構(gòu)成的莫爾條紋和位移之間的關(guān)系，再利用各種光電器件的光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。光柵式傳感器用于大線(xiàn)位移的丈量。 3)光纖式傳感器，利用光導(dǎo)纖維的傳輸特性或資料的效應(yīng)或傳光，再用

41、各種光電器件的光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。4)激光干涉?zhèn)鞲衅?、多普勒效?yīng)、衍射及光電器件來(lái)丈量，激光干涉?zhèn)鞲衅髦饕糜诖罅砍?、高精度的丈量，每米可達(dá)0.1-0.2微米。本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)壓力傳感器和位移傳感器接納檢測(cè)部位的信息，經(jīng)過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入到單片機(jī)中，在單片機(jī)中對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)展數(shù)據(jù)處置，然后傳給上位機(jī)。位移傳感器，本系統(tǒng)采用電渦流傳感器，它由探頭，延伸電纜，前置器及被測(cè)體構(gòu)成根本任務(wù)系統(tǒng)圖。圖4-1 電渦流傳感器系統(tǒng)圖前置器中的高頻振蕩電流經(jīng)過(guò)延伸電纜流入探頭線(xiàn)圈，在探頭頭部的線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。假設(shè)在這一交變磁場(chǎng)的有效范圍內(nèi)沒(méi)有金屬資料接近，那么這一磁場(chǎng)能量會(huì)全部損失;當(dāng)有被測(cè)金屬體接近

42、這一磁場(chǎng)，那么在此金屬外表產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁學(xué)上稱(chēng)之為電渦流。與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線(xiàn)圈方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位發(fā)生改動(dòng)(線(xiàn)圈的有效阻抗)，這一變化與金屬體磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線(xiàn)圈的幾何外形、幾何尺寸、電流頻率以及頭部線(xiàn)圈到金屬導(dǎo)體外表的間隔 等參數(shù)有關(guān)。通常假定金屬導(dǎo)體材質(zhì)均勻且性能是線(xiàn)性和各項(xiàng)一樣性，那么線(xiàn)圈和金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)可由金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率磁導(dǎo)率尺寸因子頭部體線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體外表間隔 D，電流強(qiáng)度I及頻率參數(shù)來(lái)描畫(huà)，那么線(xiàn)圈特征阻抗可用Z=F，D，I，函數(shù)來(lái)表示。通常我們能做到控制，I，這幾個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)不變，那么線(xiàn)圈的特征

43、阻抗Z就成為間隔 D的單值函數(shù)，雖然其整個(gè)函數(shù)為非線(xiàn)性的，其函數(shù)特性為“S型曲線(xiàn)，但可以選取它近似為線(xiàn)性的一段，經(jīng)過(guò)前置器的電子線(xiàn)路處置，將線(xiàn)圈阻抗Z的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體外表之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移，震動(dòng)等參數(shù)的丈量。 其任務(wù)過(guò)程是，當(dāng)被測(cè)金屬與探頭之間的間隔 發(fā)生變化時(shí)。那么探頭中線(xiàn)圈的Q值發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，這個(gè)隨間隔 變化的振蕩電壓經(jīng)過(guò)檢波、濾波、線(xiàn)性補(bǔ)償、放大歸一處置轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化。最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)。本系統(tǒng)選擇位移傳感器的型號(hào)為:CZFBZF系列電渦

44、流位移傳感器 它的技術(shù)參數(shù)為: 1)線(xiàn)性范圍:0-6 (mm) 2)線(xiàn)性誤差:0.6%-3.0% 3)探頭外徑:18 (mm) 4)信號(hào)輸出:4-20mA. 5)任務(wù)溫度:傳感閘:100C，前置閘65C 6)任務(wù)電源:正負(fù)24VDC產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn):非接觸電渦流式位移傳感器，具有非接觸丈量、線(xiàn)性范圍寬、靈敏度高、抗干擾才干強(qiáng)、無(wú)介質(zhì)影響、穩(wěn)定可靠、易于處置等優(yōu)點(diǎn)。壓力傳感器作用是檢測(cè)制動(dòng)壓力的大小。在設(shè)計(jì)中選用KYC01型絕壓/壓力傳感器，最小量程范圍:0一200kPa;最大量程范圍:0一700kPa;壓力傳感器采用12V供電，滿(mǎn)量程輸出為20mV，由于需求的制動(dòng)力比較小，故在設(shè)定時(shí)的量程范圍為0一0

45、.6MPa，即當(dāng)壓力的值為0.6MPa時(shí)，輸出為20mV。壓力傳感器的尺寸外形如下圖。圖4-2 壓力傳感器外形圖由于傳感器輸出的電壓幅值在0-20mv之間，信號(hào)立刻便用，需求對(duì)信號(hào)進(jìn)展放大處置。制動(dòng)壓力傳感器的輸出口有3個(gè)，分別是地線(xiàn)，直流電壓和輸出線(xiàn)。在設(shè)計(jì)的放大電路中輸入口也與壓力傳感器對(duì)應(yīng)。由于傳感器輸出的信號(hào)較弱，往往包含有工頻，靜電和電磁耦合等共模干擾，這就需求放大電路需求很高的共模抑制比以及高增益，低噪聲和高輸入阻抗，電路構(gòu)造圖如下所示。圖4-3 壓力傳感電路轉(zhuǎn)速傳感器的選擇,選用光電式傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速。這種傳感器把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳?yīng)頻率的脈沖，然后用丈量電路測(cè)出頻率，由頻率值就可以

46、知道所測(cè)轉(zhuǎn)速值。這種測(cè)速方法具有傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單，可靠，丈量精度高的特點(diǎn)，是目前常用的一種丈量轉(zhuǎn)速的方法，如圖4-4所示，它由測(cè)速齒盤(pán)1，光源2，光敏元件3組成。從光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)測(cè)速齒盤(pán)上的齒槽射到光電元件上，使光電元件感光。測(cè)速齒盤(pán)上有30個(gè)齒槽，當(dāng)測(cè)速齒盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件就能感遭到與開(kāi)孔數(shù)相等次數(shù)的光次數(shù)，因此產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的電脈沖信號(hào)。圖4-4 轉(zhuǎn)速丈量原理4.3 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路的主要功能是將制動(dòng)壓力傳感器輸出的020mv的信號(hào)調(diào)理放大為05V的規(guī)范電壓信號(hào)，放大電路的增益放大倍數(shù)為250。同時(shí)，放大電路的設(shè)計(jì)還要思索傳感器輸出的電特性。由于制動(dòng)壓力傳感器輸出的信號(hào)是從高共

47、模電壓中檢測(cè)出的微弱差分電壓信號(hào)，要求放大電路具有高的輸入阻抗和共模抑制比。為此放大器采用由三個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的二級(jí)運(yùn)放電路，放大電路原理圖如圖4-5所示。U1和U2構(gòu)成第一級(jí)差動(dòng)放大電路，該電路的放大倍數(shù)為，由U3構(gòu)成的第二級(jí)放大電路的放大倍數(shù)為，整個(gè)放大電路的放大倍數(shù)為。以此確定的電阻元件的大小為，放大電路的增益為250，該電路的輸入阻抗高達(dá)幾十兆歐，共模抑制比高達(dá)160dB，滿(mǎn)足制動(dòng)壓力傳感器的信號(hào)放大要求。圖4-5 制動(dòng)壓力傳感器信號(hào)放大電路4.4 A/D轉(zhuǎn)換器選擇由于單片機(jī)不能處置模擬信號(hào)，所以需求A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后再進(jìn)展處置。選擇A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)主要思索以下兩個(gè)

48、要素:轉(zhuǎn)換速度，它反映了數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。ADC型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度有很大差別。轉(zhuǎn)換精度，ADC的轉(zhuǎn)換精度取決于模擬誤差和數(shù)字誤差。模擬誤差是由比較器解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻值以及基準(zhǔn)電壓動(dòng)搖等引起的誤差。數(shù)字誤差主要包括喪失碼誤差和量化誤差，前者屬于非固定誤差，與器件的制造質(zhì)量有關(guān)系，后者與輸出數(shù)字量的位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，誤差越小。ADC0809是TI公司消費(fèi)的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，運(yùn)用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。開(kāi)關(guān)電容的設(shè)計(jì)可以使它在整個(gè)溫度范圍內(nèi)有較小的轉(zhuǎn)換誤差。除了高速的轉(zhuǎn)換器和通用的控制才干外，本器件還有一個(gè)片內(nèi)的多路器可以在多個(gè)輸入通道內(nèi)部自測(cè)試電壓中恣意選擇一個(gè)。這種方式的通道速

49、度較慢，但硬件開(kāi)銷(xiāo)少，對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高的系統(tǒng)比較適宜。由于是串行輸構(gòu)造，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O資源，且價(jià)錢(qián)適中，分辨率較高。ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司消費(fèi)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用最廣泛的8位通用A/D芯片主要特性18路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130s時(shí)鐘為500kHz時(shí)4單個(gè)+5V電源供電5模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)6任務(wù)溫度范圍為

50、-40+85攝氏度7低功耗，約15mW2內(nèi)部構(gòu)造ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部構(gòu)造如下圖，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近存放器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。圖4-6 ADC0809內(nèi)部構(gòu)造和外部特性3外部特性引腳功能IN0IN7：8路模擬量輸入端2-12-8：8位數(shù)字量輸出端ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線(xiàn)，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖至少100ns寬使其啟動(dòng)脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換EOC：A/D

51、轉(zhuǎn)換終了信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換終了時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平轉(zhuǎn)換期間不斷為低電平OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換終了時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才干翻開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZREF+、REF-：基準(zhǔn)電壓Vcc：電源，單一+5VGND：地ADC0809的任務(wù)過(guò)程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近存放器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)展。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換終了，結(jié)果數(shù)據(jù)

52、已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷懇求。當(dāng)OE輸入高電平常，輸出三態(tài)門(mén)翻開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)展處置。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，由于只需確認(rèn)完成后，才干進(jìn)展傳送。為此可采用下述三種方式。1定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)目的是知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換一定曾經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。2查詢(xún)方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由闡明轉(zhuǎn)換完成

53、的形狀信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢(xún)方式，測(cè)試EOC的形狀，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換能否完成，并接著進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。3中斷方式把闡明轉(zhuǎn)換完成的形狀信號(hào)EOC作為中斷懇求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。 不論運(yùn)用上述哪種方式，只需一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可經(jīng)過(guò)指令進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線(xiàn)，供單片機(jī)接受。圖4-7 AD模塊接線(xiàn)圖4.5 電源設(shè)計(jì)檢測(cè)安裝能否穩(wěn)定、可靠的任務(wù)，穩(wěn)定的供電電源設(shè)計(jì)是非常重要的。數(shù)據(jù)采集器采用12V供電。從前面的電路設(shè)計(jì)可知，單片機(jī)任務(wù)電壓為5V，位移、制動(dòng)壓力和油壓傳感器任務(wù)電壓為5V，同時(shí)還要提供精細(xì)穩(wěn)定電源5

54、V給A/D轉(zhuǎn)換作為參考電壓。 因此，需求設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的電源電路供應(yīng)不同的器件不同的電壓值，以滿(mǎn)足其任務(wù)需求。集成穩(wěn)壓塊7805的作用為把非穩(wěn)定的12V直流電壓變換成穩(wěn)定的5V直流電壓，僅有輸入端、輸出端和公共端，在芯片內(nèi)部設(shè)有過(guò)流、過(guò)熱維護(hù)以及調(diào)整管平安維護(hù)電路，運(yùn)用簡(jiǎn)便，具有維護(hù)功能好、平安可靠、輸出穩(wěn)定度高等特點(diǎn)。在運(yùn)用時(shí)需在其輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一個(gè)電容C1和C2，C1用以抵銷(xiāo)輸入端較長(zhǎng)接線(xiàn)的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩；C2是防止在瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)引起輸出電壓有較大的動(dòng)搖。為了提高電路的抗干擾性能，在VCC與電源地之間安放一個(gè)去耦電容以消除電源的高次諧波干擾。同時(shí)在VCC與

55、電源地之間接入發(fā)光二極管，以指示電源的形狀。圖4-8 電源模塊4.6 串行通訊電路由于單片機(jī)輸出為T(mén)TL電平，實(shí)現(xiàn)RS-485通訊時(shí)首先需求將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485規(guī)范電平，才干有效地進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸。選用MAX1487電平雙向轉(zhuǎn)換芯片，可實(shí)現(xiàn)半雙工RS-485通訊方式。MAX1487的輸入引腳DI直接與單片機(jī)TXD引腳相連，輸出引腳RO與單片機(jī)RXD引腳相連，MAX1487內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)器與接納器是三態(tài)的，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器輸出高電平使能端DE和接納器低電平使能端RE進(jìn)展發(fā)送與接納，發(fā)送與接納的兩種控制信號(hào)是反相的，可將二者接同一控制信號(hào)(在本系統(tǒng)中接ENI)，即“1電平控制發(fā)送，“0電平控制接納，可

56、嚴(yán)厲保證收發(fā)信號(hào)在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)。A、B端接信號(hào)傳輸線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)。詳細(xì)接線(xiàn)圖如圖4-9所示。圖4-9 通訊模塊RS-485接口設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)思索以下兩點(diǎn)：1缺點(diǎn)維護(hù)根據(jù)RS-485規(guī)范規(guī)定，接納器的靈敏度為200mV，即接納端的差分電壓(Ua-Ub)+200mV時(shí)，接納器輸出邏輯“1；(Ua-Ub)-200mV時(shí)，輸出邏輯“0；介于200mV之間時(shí)，接納器輸出為不確定形狀。在總線(xiàn)空閑即傳輸線(xiàn)上一切節(jié)點(diǎn)都為接納形狀和傳輸線(xiàn)開(kāi)路或短路缺點(diǎn)時(shí)，接納器能夠輸出高電平也能夠輸出低電平。假設(shè)其輸出低電平，就會(huì)使串行接納器(UART)找不到起始位，從而引起通訊異常。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需求在總線(xiàn)上加偏置電阻，當(dāng)總線(xiàn)空閑

57、或開(kāi)路時(shí)，將總線(xiàn)偏置在一個(gè)確定的形狀。詳細(xì)設(shè)計(jì)為將A上拉到VCC，B下拉到地，電阻的詳細(xì)參數(shù)選擇隨電纜的電容變化而變化，本設(shè)計(jì)中選用100K。2防雷擊和抗靜電放電沖擊RS-485接納器差分輸入端對(duì)“地的共模電壓允許在-7V到+l2V之間，假設(shè)超越此范圍，器件能夠損壞。運(yùn)用時(shí)，雷電在傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生電壓瞬變能夠會(huì)引起過(guò)壓、過(guò)流，從而損壞器件。同時(shí)，RS-485接口芯片在運(yùn)用、焊接或設(shè)備的運(yùn)輸中能夠會(huì)遭到靜電的沖擊而損壞。因此設(shè)計(jì)時(shí)需求思索防雷電和抗靜電放電沖擊問(wèn)題。MAX1487本身帶有抗靜電放電沖擊功能，設(shè)計(jì)時(shí)還可以采用外加鉗位電路的方法。如圖4-22所示，采用穩(wěn)壓管D1和D2構(gòu)成鉗位電路，瞬變電

58、壓信號(hào)被鉗位，不能經(jīng)過(guò)接口電路進(jìn)入下位機(jī)，故能顯著提高器件任務(wù)的可靠性和抗靜電放電沖擊的才干。4.7 硬件抗干擾設(shè)計(jì)由于盤(pán)式制動(dòng)閘制動(dòng)性能檢測(cè)安裝不可防止地存在內(nèi)部及外部干擾，它們直接影響信號(hào)獲取的質(zhì)量以及系統(tǒng)的正常任務(wù)。因此，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)上都必需采取相應(yīng)的抗干擾措施。本文所采取的硬件抗干擾措施如下：1在元器件的規(guī)劃方面，把相互有關(guān)的元件盡量集中放置，例如，時(shí)鐘芯片、晶振、CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，因此它們位置比較接近。2在關(guān)鍵元件的電源入口處設(shè)置了去耦電容，以消除電源的高次諧波干擾。實(shí)踐印制的電路板走線(xiàn)、引腳連線(xiàn)和接線(xiàn)等都有能夠含有較大的電感效應(yīng)。大的電

59、感能夠會(huì)在VCC走線(xiàn)上引起嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)噪聲尖峰，本系統(tǒng)對(duì)此的處理方法就是在VCC與電源地之間安放一個(gè)去耦電容。3系統(tǒng)輸入信號(hào)線(xiàn)采用雙絞屏蔽線(xiàn)以阻止耦合干擾的侵入。4電路板的設(shè)計(jì)除了需求滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求外，還必需滿(mǎn)足以下設(shè)計(jì)規(guī)范，從而使得電路的性能得到保證，消除電路布線(xiàn)帶來(lái)的信號(hào)噪聲和不穩(wěn)定的影響：地線(xiàn)的規(guī)劃決議了電路板的抗干擾才干，因此一方面必需保證接地點(diǎn)正確，另一方面必需保證接地牢靠。前者用來(lái)防止系統(tǒng)各部分之間的串?dāng)_，后者可以使各接地點(diǎn)處于零阻抗，以防止接地線(xiàn)上的電壓降。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，將模擬地和數(shù)字地分開(kāi)，采用一點(diǎn)接地和就近接地，將其地線(xiàn)構(gòu)成閉環(huán)方式以提高電路的抗干擾才干；另外，假設(shè)地線(xiàn)

60、較細(xì)，地線(xiàn)電阻會(huì)比較大，呵斥接地電位隨電流變化而變化，致使信號(hào)電平不穩(wěn)，因此本系統(tǒng)在布線(xiàn)空間允許的情況下，使地線(xiàn)盡量粗；為了改善接地點(diǎn)問(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使地線(xiàn)面積盡量寬，并運(yùn)用了大面積敷銅。在布線(xiàn)任務(wù)的最后，用地線(xiàn)將電路板的底層沒(méi)有走線(xiàn)的地方鋪滿(mǎn)，有助于加強(qiáng)電路的抗干擾才干。4.8 本章小結(jié)本章經(jīng)過(guò)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)要求的分析，建立了測(cè)控系統(tǒng)的模塊與整合，對(duì)電路的各個(gè)模塊進(jìn)展部件的選型與設(shè)計(jì)，主電路分電源模塊，單片機(jī)模塊，信號(hào)調(diào)理模塊，通訊模塊，AD轉(zhuǎn)化模塊，為下一章的軟件設(shè)計(jì)提供根底。5 檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)是在硬件設(shè)計(jì)的根底上進(jìn)展的，其主要作用是在現(xiàn)有硬件平臺(tái)上盡能夠完善系統(tǒng)功能，