一種汽車操縱力計(jì)二合一自動檢定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種汽車制動操縱力計(jì)(踏板力計(jì)和手拉力計(jì))二合一自動檢定裝置，屬于汽車測試檢定設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]制動性是汽車的主要性能之一，它直接關(guān)系到行車安全。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大以及行駛速度的不斷提高，保證行車安全是現(xiàn)代汽車的一項(xiàng)重要任務(wù)，因此，現(xiàn)如今對汽車制動踏板和制動手拉的檢測要求也越來越高。在我國不同地方的各大汽車檢測廠中，通常都在使用市面在售的新型踏板力計(jì)和手拉力計(jì)來為汽車制動踏板力和制動手拉力進(jìn)行檢測，其中制動踏板力的檢測是將踏板力計(jì)與汽車踏板固定在一起，通過人腳踩踏可以使踏板力計(jì)和汽車踏板同時(shí)承受相同大小的力并觀察踏板力計(jì)的儀器示數(shù)獲得；制動手拉力的檢測是將手拉力計(jì)與汽車手剎固定在一起，通過抬拉汽車手剎可以使兩者同時(shí)承受相同大小的拉力并觀察手拉力計(jì)的儀器示數(shù)獲得測量參數(shù)。
[0003]因此，保證踏板力計(jì)和手拉力計(jì)的儀器精度和可靠性直接影響到汽車制動踏板和制動手拉的檢測和性能。為了確保制動力計(jì)測試精度，根據(jù)J JFl 169-2007《汽車制動操縱力計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》要求，汽車操縱力計(jì)檢定周期不超過一年，必須定期由計(jì)量部門進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。目前，計(jì)量部門檢定踏板力計(jì)的方式采用手搖式推拉加力裝置，在裝置前端固定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器，將踏板力計(jì)傳感器部分固定在標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器前方的固定板上，通過手動推拉裝置使得標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器和踏板力計(jì)傳感器部分相互作用，比對踏板力計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)裝置之間的示數(shù)誤差，得到踏板力計(jì)的儀器精度。檢定手拉力計(jì)的方式采用在手拉力計(jì)傳感器吊拉標(biāo)準(zhǔn)砝碼，從而比對手拉力計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)砝碼之間的示數(shù)誤差，得到手拉力計(jì)的儀器精度。這兩種檢定方式檢測過程繁瑣，工作量大，操作不方便，且踏板力計(jì)檢定過程由于手動控制的影響可能導(dǎo)致測量結(jié)果存在較多不確定因素，若標(biāo)準(zhǔn)砝碼在長時(shí)間使用之后出現(xiàn)破損等情況同樣會影響到手拉力計(jì)檢定結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述技術(shù)不足、改進(jìn)檢定方式不合理之處，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種關(guān)于汽車制動踏板力計(jì)和制動手拉力計(jì)二合一自動檢定裝置，通過重新定義傳動、加力和固定結(jié)構(gòu)，完成了同時(shí)在檢定裝置上進(jìn)行踏板力計(jì)和手拉力計(jì)檢定的自動推拉設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，克服了以前檢定方法和過程的繁瑣，工作量大缺點(diǎn);通過使用高精度標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器和步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動低速精確控制，保證檢定裝置標(biāo)準(zhǔn)力值參考點(diǎn)輸出的準(zhǔn)確性，減小了以前檢定方法存在的較多不確定因素，提高儀器檢定精度，使得檢定結(jié)果更具說服力。
[0005]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的汽車制動踏板力計(jì)和制動手拉力計(jì)二合一自動檢定裝置主要包括信號處理單元、主控單元、傳動加力單元、被檢儀器固定單元。信號處理單元完成標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器信號的放大后，供主控單元進(jìn)行采集處理;主控單元作為檢定裝置的控制中心，完成傳感器數(shù)據(jù)的采集處理、電機(jī)控制以及實(shí)現(xiàn)控制算法功能;傳動加力單元包括絲杠傳動結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器;被檢儀器固定單元包括踏板力計(jì)固定板、手拉力計(jì)固定座。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]汽車制動操縱力計(jì)二合一自動檢定裝置的信號處理單元和主控單元安裝在封閉的儀器箱中，ARM內(nèi)核MCU最小系統(tǒng)、控制電路、信號放大電路為系統(tǒng)總PCB設(shè)計(jì)電路安裝在儀器箱左側(cè)頂層;電源穩(wěn)壓模塊接入36V鋰電池輸出正負(fù)12V、正負(fù)5V，該模塊電路安裝在儀器箱右側(cè)頂層;電機(jī)驅(qū)動與控制電路連接，位于儀器箱左側(cè)中間層;步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動連接，位于儀器箱左側(cè)底層;36V鋰電池與電機(jī)驅(qū)動、電源穩(wěn)壓模塊電路連接，位于儀器箱右側(cè)底層;薄膜按鍵與控制電路連接，位于儀器頂蓋中間靠左下方;液晶屏與MCU最小系統(tǒng)連接，位于儀器頂蓋中間靠左上方;調(diào)零電位器與MCU最小系統(tǒng)連接，位于儀器頂蓋中間位置。
[0008]傳動加力單元中絲杠頂端與封閉儀器箱內(nèi)的電機(jī)輸出軸采用彈性一體聯(lián)軸器進(jìn)行連接，此為絲杠轉(zhuǎn)動的動力來源;絲杠頂端緊套絲杠固定座，絲杠底端緊套絲杠支承座，此為絲杠固定和支承方式;絲杠中的配型螺母與絲杠推板進(jìn)行緊固，絲杠推板與標(biāo)準(zhǔn)傳感器推板通過四根光軸進(jìn)行連接和緊固，使得絲杠螺母運(yùn)動后帶動絲杠推板往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)而帶動標(biāo)準(zhǔn)傳感器推板往復(fù)運(yùn)動；四根光軸中上方兩根較短，下方兩根較長，下方兩根較長的光軸分別套入直線軸承中，用于承受絲杠推板、標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器、光軸的重力，以免該重力加載在絲杠上，影響絲杠壽命和檢定裝置的精度。
[OOO9 ]被檢儀器固定單元中的踏板力計(jì)固定板、手拉力計(jì)固定座與加力傳動單元和封閉儀器箱一起固定放置在裝置底座上，使得檢定裝置的所有單元全部位于同一水平高度上。
[0010]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的汽車制動操縱力計(jì)二合一檢定裝置在標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器與被檢操縱力計(jì)相互作用時(shí)，首先標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器將測量信號傳輸給信號處理單元，由主控單元的MCU微控制器對經(jīng)過處理的信號進(jìn)行軟硬件采集和數(shù)據(jù)處理，并通過勻速控制和PID增量型控制組合精確控制步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而絲杠螺母帶動絲杠螺母固定板和標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器固定板往復(fù)運(yùn)動，于是固定在標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器固定板上的標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器便與被檢操縱力計(jì)繼續(xù)作用直至MCU微控制器采集到的測量信號落入標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)允許的范圍內(nèi)。在此過程中，由于步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器污染電源以及高頻噪聲干擾，特在裝置中加入具有針對性的抗干擾措施。
[0011](I)信號處理單元
[0012]標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器可以同時(shí)測量同一水平線上的壓力和拉力，輸出的測量信號為mV級信號，一級信號處理采用標(biāo)準(zhǔn)差分放大電路，在不改變輸入電壓的極性或運(yùn)放輸入引腳連線時(shí)，電路將壓力和拉力信號放大到-1.5V到+1.5V。由于MCU微控制器無法采集負(fù)電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此需要采用二級信號處理的電位平移電路，將-1.5V到+1.5V電壓平移到0-3V，供MCU微控制器進(jìn)行采集處理。在標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器未受力時(shí)，為保證信號輸出為0，特添加三級信號處理的調(diào)零電路，為整個(gè)信號放大單元電路進(jìn)行信號調(diào)零。
[0013](2)信號軟硬件采集處理及控制算法
[0014]MCU微控制器采集AD信號的方式有很多，在本發(fā)明所用的MCU微控制器AD采集方式采用PIT觸發(fā)硬件觸發(fā)ADC進(jìn)行采集，ADC采集的信號通過DMA方式直接存入內(nèi)存中。此種信號采集處理方式使用硬件觸發(fā)，并通過DMA直接傳輸至內(nèi)存存儲，無須占用CPU資源，未干預(yù)CPU工作，便可以成功采集到需要的信號，當(dāng)CPU需要處理當(dāng)前信號時(shí)，可以直接從內(nèi)存中取出當(dāng)前信號，而無須去做額外的采集處理工作，提高了MCU工作效率，進(jìn)而可以提高儀器測量精度。
[0015]控制算法選用PID增量型控制方式，通過選擇合理的P1、PD或PID控制與勻速控制進(jìn)行組合控制，合理配置P、1、D中兩種或三種參數(shù)，達(dá)到控制過程中超調(diào)較小、響應(yīng)時(shí)間較快、控制結(jié)果穩(wěn)定、精確等目的。
[0016](3)供電選擇及抗干擾措施
[0017]在選擇電源供電方式時(shí)，如果選用一套36V鋰電池進(jìn)行單獨(dú)供電，需要同時(shí)為電機(jī)驅(qū)動電路、信號放大電路、主控電路同時(shí)進(jìn)行供電，由于電機(jī)驅(qū)動器供電時(shí)，電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)生的高頻干擾會沿著電源線傳導(dǎo)入信號放大電路和主控電路中，此為檢定裝置主要干擾來源。為盡量減小此干擾源，信號放大電路、主控電路使用一套36V鋰電池進(jìn)行獨(dú)立供電，電機(jī)驅(qū)動電路使用一套36V鋰電池進(jìn)行獨(dú)立供電；主控電路中采用光耦電路連接MCU最小系統(tǒng)與電機(jī)驅(qū)動，使兩者隔離開;在電機(jī)四線與電機(jī)驅(qū)動的接口處夾套磁環(huán)，在電機(jī)四線上包裹一層鋁箔薄紙，用于屏蔽干擾;使用硬質(zhì)鋁作為儀器箱制作材料，合理設(shè)計(jì)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動、主控電路、信號放大電路空間安裝位置，盡可能減小在密閉空間中存在的相互干擾問題。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明能夠?qū)ζ囍苿犹ぐ辶τ?jì)和制動手拉力計(jì)同時(shí)在一種檢定裝置上進(jìn)行檢定，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用功能，改善了踏板力計(jì)檢定的精度，改進(jìn)了手拉力計(jì)檢定的方式，提高了制動操縱力計(jì)檢定裝置的易用性，減小了人工操作的工作量。
[0020](2)本發(fā)明采用高精度標(biāo)準(zhǔn)測力傳感器、三級信號處理方式、步進(jìn)電機(jī)、細(xì)分驅(qū)動器組成檢定裝置的信號處理單元和