【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)中心抽頭腳返回地端。圖中的輸入信號由+In 端輸入至 RCV420，經(jīng)過變換之后輸出TC0~5V 的電壓信號 。 信號再次經(jīng)過線性放大后輸出為 0~10V 的要求電壓信1OV號。C T+ I n321451 31 41 5101211+ 1 5 vV +1 181。 F+_R C V 4 2 0V O 1( 0 ~ 5 v )1 5 . 9 k Ω 1 5 . 9 k Ω1 181。 F1 181。 F1 5 . 9 k Ω1 5 . 9 k Ω1 181。 Fv o( 0 ~ 1 0 v )V 1 5 v+_16圖 26 I/V 轉(zhuǎn)換電路 [4]A/D 轉(zhuǎn)換接口電路的設計一般來說檢測系統(tǒng)要根據(jù)檢測精度的要求和信號變化速率選擇具有合適分辨率和轉(zhuǎn)換時間的 A/D 元件。檢測標準中關(guān)于制動力檢測精度規(guī)定檢測允許誤差為 25N，本系統(tǒng)中制動臺單邊最大量程為 32500N 誤差為 25N，而 1/21125/325001/210，所以從分辨率的角度選取 12 位 A/D 芯片即可滿足要求。制動力增長時間一般只有在一秒鐘之內(nèi)，而且要求準確的反映制動力曲線，這個區(qū)間至少應有幾百個數(shù)據(jù)采樣點，加之數(shù)字濾波的要求，則需要 1000 個以上的采樣點，即要求轉(zhuǎn)換時間不得大于 。所以從轉(zhuǎn)換時間的角度應選取快速 A/D 芯片。根據(jù)以上分析，本系統(tǒng)中采用 A/D1674 芯片。A/D1674 是美國 AD 公司生7 / 31產(chǎn)的 12 位逐次比較式快速 A/D 轉(zhuǎn)換器，是 AD574 的替代產(chǎn)品，是一種內(nèi)部由雙片雙極型電路組成的 28 腳雙列直插式的集成 A/D 轉(zhuǎn)換器。其非線性誤差小于177。1/2LBS，最大轉(zhuǎn)換時間 10181。s。A/D1674 內(nèi)部設有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，因而可直接與各種典型的 8 位或 16 位微處理器相連，而無需外接元器件就可獨立完成 A/D 轉(zhuǎn)換功能，應用非常方便。 速度傳感器信號處理電路速度信號測量的原因及測量原理 [7]測試車輪速度是為了控制制動試驗臺電機的。當汽車車輪抱死時，所要測量的最大制動力已經(jīng)出現(xiàn)，要控制試驗臺電機停轉(zhuǎn)。制動力測試時，主、從滾筒，車輪，第三滾筒的速度變化如圖 27 所示。圖中 、 、 、 均為線速1V234度。V 1V 4V 3V 2V1 為主滾筒的速度， V2 為車輪的速度，V 3 為第三滾筒速度， V4 為從滾筒的速度圖 27 滾筒、車輪和第三滾筒的速度變化汽車駛?cè)胫苿釉囼炁_車輪置于主、從滾筒之間，同時壓下第三滾筒。第三滾筒和車輪可靠接觸，制動臺電機啟動后主滾筒帶動車輪和從滾筒轉(zhuǎn)動，車輪的轉(zhuǎn)動方向與主滾筒的轉(zhuǎn)動方向相反，第三滾筒由于和車輪可靠接觸，所以車輪也會帶動第三滾筒轉(zhuǎn)動，第三滾筒的轉(zhuǎn)動方向與車輪的轉(zhuǎn)動方向相反。電機啟動至主滾筒轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，汽車制動踏板未踩下時，由圖 27 可知，主、從滾筒、車輪和第三滾筒的線速度應相等，即： ＝ ＝ ＝ (21)1V234當踩下制動踏板時，主滾筒的速度 由于是由驅(qū)動電機帶動的，所以它的1V線速度不變，而車輪的線速度由于汽車制動系的作用而降低變?yōu)?，同時第三39。2V滾筒的線速度變?yōu)?，因為第三滾筒是由車輪帶動的，所以應該有 = 。從39。3 39。39。3汽車理論知識可知，制動時汽車的地面制動力、制動器制動力以及附著力之間存在著這樣的關(guān)系：車輪還處于滾動狀態(tài)時，地面制動力等于制動器制動力，且隨踏板力的增長而成正比增加。但隨著踏板力的增大，當?shù)孛嬷苿恿Φ扔诟街r，車輪抱死拖滑，這時踏板力雖增加，但地面制動力不再增長，而恒等于附著力。汽車在制動試驗臺滾筒上制動時，當踏板力增大，使車輪與滾筒表8 / 31面制動力增加到等于附著力時，車輪抱死，制動力的采集值即為此時的值。這時驅(qū)動制動試驗臺滾筒的電機應馬上停止，才不會使輪胎剝傷。汽車制動時車輪既有滾動又有滑動，為了表明滑動的程度，即說明滑移成分的多少，通常用滑移率 [3]來表示，即：S S = (V－r kω )247。V100% (22)式中: —滑移率； —車輪平移線速度； —車輪滾動半徑；kr —車輪滾動角速度；?在制動試驗臺上汽車制動滑移率可表示為：S= V39。3247。V1100% (23)理論證明最大制動力出現(xiàn)在滑移率在 70%～90%之間 [2]。所以要測量第三滾筒的速度來控制電機停轉(zhuǎn)。第三滾筒上裝有光電式速度傳感器。第三滾筒每轉(zhuǎn)一周，傳感器輸出 20 個脈沖。在本測控系統(tǒng)中驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速為 1440 r/min，減速箱的轉(zhuǎn)速比為 22，則主滾筒的轉(zhuǎn)速 為：1n= (24)?240在計算上通常用轉(zhuǎn)速（r/min）來表示滾筒的速度 [7]，則計算停電機時的線速度比值（滑移率）可表示為：% (25)103??Dnd?式中： —線速度比值 —主滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）1 —第三滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）3 —主滾筒直徑（mm）—第三滾筒直徑（mm）d本系統(tǒng)中，主滾筒的直徑為 190mm，第三滾筒的直徑為 60mm。則第三滾筒最大的轉(zhuǎn)速為：= =207 r/min= r/s3ndD?1由此可得第三滾筒最大轉(zhuǎn)速時，傳感器輸出方波的頻率為： Hzf692045.?由滑移率范圍 70%～90%可得傳感器輸出方波得頻率范圍為：?速度信號測量電路設計9 / 31速度傳感器輸出的脈沖信號，經(jīng)過放大、限幅、整形后直接送到 82535 定時/計數(shù)器進行計數(shù)，最后送到工控機中。電路如圖 211 所示。速度 I NR 11 KR 3V R 15 K 1 2 V467231 K+ 1 2 VR 2R 61 KR 5 1 0 KR 4 1 0 KV C C整形輸出 O U T7 4 L S 3 21 KO P 0 7圖 28 速度信號處理電路 [5]圖 28 中，第三滾筒產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)放大后，被 5V 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，再經(jīng)74LS32 整形后直接輸入至定時/計數(shù)器進行計數(shù)。本次設計采用 82535 來實現(xiàn)定時/ 計數(shù)功能。82535 內(nèi)部有三個 16 位減法計數(shù)器，每個計數(shù)器都有獨立的輸入輸出控制寄存器，都有六種不同的工作方式，可由編程確定，輸出與 兼容 [7]。TL數(shù) 據(jù)總 線緩 沖 器計 數(shù) 器 1計 數(shù) 器 2計 數(shù) 器 0控 制 字寄 存 器讀 / 寫邏 輯D 0 D 7R D__W RA 0_C SA 1C L K 0G A T E 0O U T 0C L K 1C L K 2G A T E 1O U T 1O U T 2G A T E 2圖 29　8253 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(1) 8 位雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線緩沖器，用于與 的總線連接，通過這個緩沖CP器， 可向 8253 寫方式控制字，向某計數(shù)器寫初值，讀某計數(shù)器的計數(shù)值。CPU10 / 31(2) 讀/寫邏輯，由它決定三個計數(shù)器和控制字寄存器哪一個可以工作，并控制內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)傳送方向。片選信號 為高時讀/寫邏輯被禁止，但不影CS響計數(shù)器現(xiàn)行工作。(3) 控制字寄存器，當?shù)刂房偩€最低位 為 11 時，這個寄存器才能工作，10A它從數(shù)據(jù)總線緩沖器中接收控制字并寄存起來，這個寄存器中的控制字控制每一個寄存器的操作方式。(4) 三個計數(shù)器完全獨立，每個計數(shù)器都可對輸入脈沖按二進制或二－十進制從預制數(shù)開始減 1 計數(shù)。82535 定時/計數(shù)器與單片機構(gòu)成的系統(tǒng)如下：7 4 L S 3 7 3P 2 . 7A L EP 0R DW RC SA 0A 1D 0 D 7C L K 0G A T E 0C L K 2C L K 1G A T E 2G A T E 1R DW R整形后頻率信號8 2 5 3+ 5 V圖 210 8253 與單片機構(gòu)成的系統(tǒng)框圖試驗臺體產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過放大整形后送到 82535 的輸入端，三個門控端 通過一個電阻接到電源上，使之為高電平，即處于允許計數(shù)狀態(tài)。三GATE個輸出端不用，為防止干擾，可通過電容接地。數(shù)據(jù)線 與 8031 的70D?相連，82535 的片選信號 接 8031 的 口， 接地址鎖存器70P?由 8031 的 控制，8031 和 8253 間的其他數(shù)據(jù)、指令往來在控制線34LSALE、 共同作用下完成。RDW8253 是可編程的定時器/計數(shù)器，每個計數(shù)器都有六種工作方式，每個計數(shù)器的功能選定由控制字決定，編程的控制字由 通過數(shù)據(jù)口送到 8253 的控U制字寄存器。8253 的方式 4 為軟件觸發(fā)方式，當設置完初值后，計數(shù)器立即開始計數(shù)，當減 1 計數(shù)到 0 后輸出端變低一個輸入時鐘周期，然后又恢復為高電平，計數(shù)器停止計數(shù)。計數(shù)器在方式 4 時是一次有效的，每一次計數(shù)都重要新設置計數(shù)初值。在這里不取 8253 的輸出，要的是計數(shù)器的計數(shù)值，因為 8253是減 1 計數(shù)，把計數(shù)器的計數(shù)初值設置為 ，定時時間內(nèi)的計數(shù)值為初FH0值與讀得的終值的差。例計數(shù)器終值為 ，則計數(shù)值為：32 － ＝ (26)FH0320CD如果把讀得的計數(shù)器終值取反則有：11 / 31 = (27)??反320FCDH0所以不必做減法，直接把讀得的計數(shù)器終值取反即可 [8]。 輸出模塊設計試驗臺滾筒的驅(qū)動是靠電機帶動執(zhí)行機構(gòu)完成的，系統(tǒng)實現(xiàn)對交流電機的控制是一個弱電控制強電的問題。采用內(nèi)部帶有光電隔離的固態(tài)繼電器來實現(xiàn)I/O 輸出接口，控制電機的啟停。計 算 機 輸 出數(shù) 字 信 號7 4 L S 3 7 3光 電 隔 離 功 率 驅(qū) 動 固 態(tài) 繼 電 器 電 機圖 214 固態(tài)繼電器接口電路 [8]實際電路框圖如圖 214 所示，計算機輸出的數(shù)字信號由 74LS373 鎖存經(jīng)光電隔離芯片后，進入功率驅(qū)動芯片(MC1413)，由 37 芯 D 型孔頭輸出開關(guān)量信號。功率輸出時要求從機外提供+24V 或+12V 電源，開關(guān)量輸出信號為共外電源方式，不是共地方式，可直接驅(qū)動繼電器。通過這個接口電路實現(xiàn)了系統(tǒng)弱電對電機強電的控制，成功的實現(xiàn)了試驗臺電機啟停的控制。在上圖所設計的系統(tǒng)中，功率驅(qū)動是由 MC1413 芯片來實現(xiàn)的，標準接線方法如圖 215 所示。外部需要驅(qū)動的信號由計算機輸出數(shù)字信號后，經(jīng)過74LS244 進行接口驅(qū)動后，直接送入驅(qū)動芯片 MC1413 的輸入端，再在MC1413 的驅(qū)動下，驅(qū)動用戶負載。內(nèi)部電源 電源 + 1 2 V7 4 L S 2 4 4M C 1 4 1 3 驅(qū)動輸出負載計算機輸出控制信號圖 215 MC1413 標準接線方法MC1413 是集電極開路的功放電路，將負載的一端（如繼電器的輸入線圈一端）接入到 MC1413 的接線端子上，另一端接電源的正極。當施加到MC1413 的電壓信號為高電平時，三極管導通，電流從電源流過用戶負載，通過三極管流向地線；當施加到 MC1413 的電壓信號為低電平時，三極管截止，在用戶負載上就不能有電流流過，從而使負載不工作。 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)中的汽車到位判斷是通過光電開關(guān)的電壓來判斷的；啟動左、右電機是由系統(tǒng)控制 I/O，然后控制固態(tài)繼電器完成對強電的控制。圖 216 把檢測控制部分的程序編寫成塊，以便其他過程調(diào)用。圖 217 就是全過程的程序流程。12 / 31延 時 ， 車 穩(wěn) 定啟動 A / D 采集分別啟動左 、 右電機提 示 松 剎 車提示踩剎車 第三滾筒轉(zhuǎn)速降到標準 ？ 或 采集到最大制動值 ？或 延時 2 秒 ？停止左 、 右電機顯示測試數(shù)據(jù)圖 216 檢測過程控制程序流程13 / 31系 統(tǒng) 初 始 化是 否 有 車 到 位檢 測 過 程 控 制 功 能 塊提 示 駐 車 制 動 檢測測 試 結(jié) 構(gòu) 合 格前 軸 ？ 后 軸 ？車 到 位 ？第 二 次 ?檢 測 過 程 控 制 功 能 塊測 試 結(jié) 果 合 格 ？第