汽车制动性能检测系统的研究

关键词：偏量微机测试制动

汽车在出场前, 必须对一系列性能指标进行严格的测试。其中, 制动距离, 跑偏量都是需要测试的重要指标。微机控制电机转速直到滚筒速度达到汽车的试验速度时, 微机发出制动信号同时, 高速采集左右滚筒的速度变化信号。制动过程完成直至完全停止后, 对数据进行处理, 计算出各项制动指标。

1 测试机构

1.1 检测机构的结构设计及原理

图1是测试系统硬件部分, 驱动电机作为动力源直接为机构提供动力, 并通过蜗轮蜗杆进行能量的输入, 将动能传递给滚筒, 主轴上安装有离合器, 这样就避免了对两侧滚筒进行人工调速的麻烦。由于滚筒本身的转动惯量不足以模拟实际地面的情况, 所以可以在输出轴上加装飞轮来弥补滚筒在额定转速下不能达到整个汽车动能另外一部分动能。刹车后电机停转, 由于整个机构的转动惯量形成的动能恰好是汽车在此速度时候的动能, 所以用滚筒从刹车到停转过程中转过的圈数乘以其周长来模拟车轮在路上走过距离。

1.2 滚筒飞轮的参数以及电机转速的确定

检测系统上的滚筒飞轮具体参数可以通过车速计算得到, 根据动能守恒模拟真是工况, 进而算出电动机的转速。

2 传感器的选择与安装

本测试机构选取的是角位移编码器, 因为需要通过测量滚筒从制动开始到停止转动为止, 滚筒所转过的圈数。由于实际测试中要求测量误差近似为±0.01m即可, 所以要求的传感器的精度为:线编码器选用2500线HJW-II型角位移传感器, 通过联轴节与初测滚筒轴连接, 将轴角位移转换成2500P/r的A、B两相数字脉冲, 当顺时针方向旋转时, A信号超前于B信号90°同时还输出一路零脉冲信号, 作为零位标记, 该系统只检测速度, 故z相信号可不用。

3 数据采集与处理

HJW-II型角位移传感器将物理量转化为电信号, 然而直接的电信号是无法被计算机识别的, 所以在测试过程中需要PCI-1711L数据采集控制卡进行A/D转换, 将模拟量转化为数字量。

PCI-1711数据采集卡。PCI-1711是12位的低损耗多功能采集卡, 具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能, 支持即插即用, 具有16通道单端模/数输入、16通道数字I/O和2通道数模输出, 采集速率可达100kHz, 可编程的计数/计时器可作为A/D转换的速度触发。内部结构主要有单端模拟输入通道、模拟输出通道和触发源连接三部分。

4 测试步骤

4.1 测试过程

(1) 接通试验台电源。 (2) 将被测车输出车速信号的车轮尽可能与滚筒成垂直状态地停放在实验台上。 (3) 用挡块抵住位于试验台滚筒之外地一对车轮, 防止汽车在测试时滑出试验台。 (4) 起动电动机, 给滚筒加速, 当汽车车速表的指示值达到检测车速时, 读出试验台速度指示仪表的指示值。 (5) (1) 电动机断电, 合试验台离合器。 (2) 驾驶人员立即踩刹车。 (6) 测试结束后, 升起举升器, 去掉挡块, 汽车驶离试验台。 (7) 切断试验台的电源。

4.2 软件实现

测试开始之前先要打开计算机, 点击“试验平台”进入主界面, 界面上分左右两大部分, 分别显示两个滚筒的状态, 下方有两个按钮, 分别为“启动”和“停止”, 点击“启动按钮”后, 软件调用C++驱动函数开始开动电动机给滚筒加速, 当滚筒的转速达到模拟实际输入时, 停止电动机, 并在同一时刻踩刹车, 进行测试。由于传感器所测角位移经过PCI-1711采集卡输入到计算机里, 计算机可采集该信号, 并通过调用正弦波信号子函数, 将信号显示出主界面上, 并记录转过的圈数, 及记录编码器的所传送给计算机的脉冲个数。

在Visual C++的环境下实现PCI-1711数据采集的一段程序, 程序提纲罗列如下:

void CStable2View::OnCtrStart ()

{//TODO:添加命令句柄代码

//Step 1:注册设备

//Step 2:配置设备

//Step 3:采集数据

//step 4:处理数据 (发送)

//Step 5:释放设备

DRV_DeviceClose (&DriverHandle) ;}

4.3 试验结果与处理

实验系统在制动期间, 微机高速采集左右滚筒编码器脉冲计数值nli和nri, 直至左右滚筒完全停止时, 数据采集总数N个。设采样频率为f赫兹, 左右编码器的脉冲线数都为K, 左右滚筒半径都为R米, 左右滚筒的中心距离为L米, 左右驱动系统的转动惯量为J, 则左制动距离为ls、右制动距离左右为rs, 制动距离差∆s及左右跑偏量x的计算式为:

汽车制动过程中, 左右轮的制动力的计算表达式为:

刹车系统是确保汽车运行安全的重要机构。通过理论计算和试验可知, 汽车的制动性能与道路的摩擦因数、制动系作用时间、制动力增长时间场和制动器提供的摩擦因数、接触面积等因素有关。由于设计不周和检测维修、保养不当等原因, 使刹车系统的技术状况变坏, 应用上述检测方法可以方便地对刹车性能进行检测和处理, 确保汽车的运行安全。整个测试系统在计算机的控制下自动控制试验并对实验数据处理、曲线绘制、试验结果显示。

摘要：本文通过滚筒检试机构对汽车制动性能进行研究和检测, 该检试系统采用微机测控技术, 真实再现汽车实际制动工况, 通过角位移传感器记录下脉冲个数, 进而通过PCI-1711数据采集卡进行数据采集, 输入到计算机中并读出数据, 估测出制动距离、跑偏量、制动反力等制动指标的大小, 检测出汽车制动性能的各种隐患。

关键词：滚筒测试机构,角位移传感器,数据采集,Visual C++