专利名称：一种反馈式线束低温弯折实验方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种反馈式线束低温弯折实验方法，同时提供了适用于该方法的实
验装置，属于电子元器件检测技术领域。
背景技术：
线束在低温下弯折的情况在实际生活中比较常见，尤其在北方地区冬季的气候寒冷干燥等特点使得低温环境下弯折线束对线束表面绝缘层和线束内芯损坏速度加剧，使得线束使用寿命大大降低，使用该类线束的产品可靠性也随之下降。 线束低温弯折实验装置是实验室内检测线束在低温环境下使用寿命的必备设备，采用模拟人手弯折线束的方式在低温环境试验箱中进行模拟试验。目前，多数实验室现有的线束弯折试验机的关注点放在如何产生持续稳定的弯折动作和弯折后线束绝缘层表面的破损情况，忽略了弯折过程中的线束导通性是否存在异常，不具备反馈控制能力，线束弯折实验的数据简单，实验过程和结论存在较多的主观判断。 总之，作为实验设备，应具备稳定性、可重复性和可度量性的特点，目前的线束低温弯折实验装置已经不能满足这样的要求。
发明内容
本发明公开了一种反馈式线束低温弯折实验方法，为线束在低温环境下耐弯折使用寿命评定提供了更具体的度量手段。 本发明还提供了适用于上述实验方法的试验装置，克服了现有线束低温弯折实验
装置的实验数据简单、无反馈、主观判断等缺点。 本发明使用方法的技术解决方案如下 —种反馈式线束低温弯折实验装置和方法，其特征在于弯折动作执行单元中线
束弯折机械结构的运动轴一端安装有增量式编码器，弯折被测线束时增量式编码器为单片
机控制系统提供反馈信号，该反馈信号一方面作为单片机控制系统(ECU)的控制信号，经
过单片机控制系统(ECU)处理后通过人机交互单元中LCD液晶屏可即时观察弯折频率、弯
折次数等实验反馈信息；另一方面将实验信息保存到数据存储电路；从人机交互单元输入
操作指令输送给单片机控制系统，并转化为电机控制器控制信号，电机控制器控制步进电
机工作为弯折动作执行单元提供稳定的驱动力，使该装置稳定运行，并通过线束通断反馈
电路和实验完成报警电路监视被测线束在弯折过程中的导通性和实验完成报警。实验前，
将被测线束串联接入线束通断反馈电路，并固定到弯折动作执行单元中机械结构上，设定
并运行实验装置对线束导通性能进行检测。 本发明线束低温弯折实验装置具有以下结构组成 本实验装置由人机交互单元、单片机控制系统(ECU)、动力输出单元、弯折动作执行单元、线束通断反馈电路、实验完成报警电路、数据存储电路构成。其中"人机交互单元"由KEY Matrix按键、上拉电阻Rl、 R2和LCD液晶屏组成。由KEY Matrix按键输入操作指
3令输送给单片机控制系统(ECU)，经单片机控制系统(ECU)处理后由LCD液晶屏显示输出；"动力输出单元"由电机控制器及步进电机组成。由单片机控制系统(ECU)发送给电机控制器操纵指令控制步进电机传动轴顺时针、逆时针转动，为弯折动作执行单元提供稳定可靠的驱动力，保障实验装置稳定运行。"弯折动作执行单元"由增量式编码器、联轴器、弯折机械机构、线束夹、齿轮、齿条、滑块滑道、两组定滑轮及闸线组成。其中增量式编码器通过联轴器安装在线束弯折机械结构运动轴一端为单片机控制系统(ECU)提供反馈信号；弯折机械结构运动轴另一端固定齿轮并与滑块上齿条配合。线束夹用来固定被测线束，两组定滑轮分别安装在线束弯折机械结构两侧。闸线通过定滑轮连接滑块与电机传动轴，连接动力输出单元及弯折动作执行单元，保障弯折动作顺利进行确保弯折过程中的摆动角度及周期稳定。"线束通断反馈电路"由5V电源、电阻R3、R4和被测线束组成。其中5V电源、被测线束及限流电阻R4串联后与电阻R3接地后两路并联到ECU的RA1端口，实时监测弯折过程中被测线束的导通性能；"实验完成报警电路"由限流电阻R5、三极管Q3、蜂鸣器、发光二极管组成。5V电源、电阻R5与发光二极管串联后连接到ECU的RC7端口 。 ECU的RC6端口连接三极管Q3基极，三极管Q3集电极连接5V电源，发射极连接蜂鸣器。当实验停止时，蜂鸣器报警、发光二极管间歇闪烁并将停止信号通过ECU的RC7端口反馈给人机交互单元并通过LCD液晶屏观察实验信息；"数据存储电路"用来存储实验信息，由S25FL032A存储模块完成。 本发明的工作过程如下 电路方面首先在人机交互单元通过KEY Matrix按键和LCD液晶显示屏设定线束弯折角度(可以选择几个角度)、弯折频率、弯折方式(可以设定固定弯折的次数和弯折时间用来进行定量实验)；经单片机控制系统(ECU)信号处理对电机控制器的外部端子进行控制。实验前，设置电机控制器为两线式运转模式，当开启实验时，ECU的RCO端口输出低电平使三极管Q1处于饱和模式(此时Q2处于截止模式)，使电机控制器的SX(FWD)端与DCM端相连(见图2)，电机传动轴顺时针转动。安装在弯折动作执行单元中线束弯折机械结构运动轴上的增量式编码器测量弯折机械结构运动轴转动数据并产生脉冲信号经RAO端口反馈给ECU，经过公式换算，当弯折角度与预设角度相同时，RCO端口输出高电平，RC1端口输出低电平，三极管Ql截止三极管Q2导通，电机控制器SX(REV)端与DCM端相连，电机传动轴逆时针转动，当弯折角度再次与预设角度相同时，完成一个周期的实验；通过测量线束通断反馈电路中与被测线束串联电阻R3的电压，再利用ECU的A/D转换模块，并将数据经由RA1端口反馈给ECU, ECU通过对比基准电压来决定是否停止实验。实验过程中采集的弯折次数、弯折角度和弯折方式一方面作为反馈控制的输入信息可通过LCD液晶屏实时观察，另一方面通过S25FL032A存储模块及时保存数据。当实验停止时，实验完成报警电路的蜂鸣器报警、发光二极管间歇闪烁并将停止信号通过ECU的RC7端口反馈给人机交互单元。 机械方面在弯折动作执行单元机械结构中水平滑块上端安装齿条。当步进电机传动轴顺时针转动，传动轴拉动闸线使弯折执行机构中水平滑块在滑道中水平运动，齿条带动安装在弯折机械结构运动轴一端的齿轮旋转使得弯折机械结构闭合。当步进电机传动轴逆时针转动，闸线向相反方向拉动水平滑块，齿条带动齿轮旋转使弯折机械结构回复到初始位置，完成一次弯折动作。在线束弯折的同时，运动轴另一端的增量式编码器产生反馈
4信号返回给单片机控制系统为电机控制系统提供控制信号(见图3、图4)。
本发明的积极效果在于设计实验装置线束通过反馈电路和实验完成报警电路，
实现了线束低温弯折实验装置获取实验数据的能力，根据线束弯折角度需求和弯折次数形
成不同的控制策略，实现反馈控制的目的；设计数据存储电路，实现了线束弯折角度和弯折
次数的存储功能；利用单片机控制系统，实现了实验过程的智能控制，使实验过程及结论更
加客观。
图1为发明结构组成原理图。
图2为发明电路原理图。 图3为发明弯折动作执行单元机械结构主视图。
图4为发明弯折动作执行单元机械结构俯视图。 1.定滑轮；2.闸线；3.滑道；4.齿轮；5.水平滑块；6.齿条；7.弯折机械结构；8.联轴器；9.增量式编码器；IO.线束夹。
具体实施例方式
根据图1所示，从人机交互单元按键输入的操作指令经单片机控制系统(ECU)转化为控制信号输送给动力输出单元中电机控制器，电机控制器控制步进电机运转为弯折动作执行单元提供稳定的驱动力。弯折动作执行单元在弯折被测线束的同时，通过安装在转动轴处的增量式编码器为单片机控制系统提供反馈信号。该反馈信号一方面作为单片机控制系统(ECU)的控制信号经过单片机控制系统(ECU)处理后通过人机交互单元的LCD液晶屏可即时观察弯折频率、弯折次数等实验反馈信息；另一方面将实验信息保存到数据存储电路。通过线束通断反馈电路和实验完成报警电路监视被测线束在弯折过程中的导通性和实验完成报警。 根据图2所示，由KEY Matrix按键、上拉电阻Rl、 R2和LCD液晶屏组成人机交互单元。其中LCD液晶屏的DB0 DB7端口与ECU的RD0 RD7端口连接，实现了线束低温弯折实验机功能的设定和实验完成后数据的显示功能；电机控制器作为动力输出单元控制部分。由人机交互单元输入的操作指令经ECU转换后，由ECU的RCO、 RC1端口输出高低电平控制电机控制器三极管Q1、 Q2的工作模式，从而控制动力输出单元中电机控制器操纵步进电机的导通、传动轴的顺时针转动和逆时针转动、关断，使步进电机稳定工作实现了驱动力稳定输出；增量式编码器作为弯折动作执行单元电路部分，其SIGN端口与ECU的RAO端口连接，为ECU提供反馈信号；该反馈信号在ECU内部实现A/D转换后经公式换算后与预设值比较，实现了线束低温弯折实验机的反馈功能。通过线束通断反馈电路监视实验中被测线束的导通性能，线束通断反馈电路由5V电源、电阻R3、 R4和被测线束组成。其中5V电源、被测线束及限流电阻R4串联后与电阻R3接地后两路并联到ECU的RA1端口，实时监测被测线束的导通性能；"实验完成报警电路"由限流电阻R5、三极管Q3、蜂鸣器、发光二极管组成。5V电源、电阻R5与发光二极管串联后连接到ECU的RC7端口 。 ECU的RC6端口连接三极管Q3基极，三极管Q3集电极连接5V电源，发射极连接蜂鸣器。当实验停止时，蜂鸣器报警、发光二极管间歇闪烁并将停止信号通过ECU的RC7端口反馈给人机交互单元，通过LCD液晶屏
5观察试验数据。"数据存储电路"用来存储实验过程中的数据，由S25FL032A存储模块完成。 S25FL032A存储模块与ECU的RC2 RC5端口连接，通过SPI总线方式传递数据，实现了实验 数据存储功能。 根据图3所示，滑块5在闸线牵引力作用下，在滑道3中水平移动，滑块5上固定 有齿条6在滑块水平移动的同时带动固定在弯折机械齿轮4旋转，定滑轮1安装在弯折机 械结构7两侧固定闸线2。当步进电机传动轴顺时针转时，电机传动轴带动闸线绕过定滑轮 拉动齿条滑块在滑道中移动，使齿条带动齿轮，弯折机构开始运转。步进电机传动轴逆时针 转动时，齿条滑块向相反方向移动，齿条带动齿轮反转，弯折机构回复到初始位置，从而完 成一次弯折动作。 根据图4所示，增量式编码器9通过联轴器8安装固定在弯折机械结构运动轴的 一端。增量式编码器在弯折机械结构7工作的同时，为ECU提供反馈信号。线束夹10用来 固定被测线束。
权利要求
一种反馈式线束低温弯折实验方法，其特征在于弯折动作执行单元中线束弯折机械结构的运动轴一端安装有增量式编码器，弯折被测线束时增量式编码器为单片机控制系统提供反馈信号，该反馈信号一方面作为单片机控制系统的控制信号，经过单片机控制系统处理后通过人机交互单元中LCD液晶屏可即时观察弯折频率、弯折次数等实验反馈信息；另一方面将实验信息保存到数据存储电路；从人机交互单元输入操作指令输送给单片机控制系统，并转化为电机控制器控制信号，电机控制器控制步进电机工作为弯折动作执行单元提供稳定的驱动力，通过线束通断反馈电路和实验完成报警电路监视被测线束在弯折过程中的导通性和实验完成报警。
2. 根据权利要求1所述实验方法的试验装置，其特征在于由人机交互单元、单片机控制系统、动力输出单元、弯折动作执行单元、线束通断反馈电路、实验完成报警电路、数据存储电路构成，其中，人机交互单元由KEY Matrix按键、上拉电阻Rl、 R2和LCD液晶屏组成，由KEY Matrix按键输入操作指令输送给单片机控制系统，经单片机控制系统处理后由LCD液晶屏显示输出；动力输出单元由电机控制器及步进电机组成，由单片机控制系统发送给电机控制器操纵指令控制步进电机传动轴顺时针、逆时针转动，为弯折动作执行单元提供稳定可靠的驱动力；弯折动作执行单元由增量式编码器、联轴器、弯折机械机构、线束夹、齿轮、齿条、滑块滑道、两组定滑轮及闸线组成，增量式编码器通过联轴器安装在线束弯折机械结构运动轴一端，为单片机控制系统提供反馈信号；弯折机械结构运动轴另一端固定齿轮并与滑块上齿条配合；线束夹用来固定被测线束，两组定滑轮分别安装在线束弯折机械结构两侧；闸线通过定滑轮连接滑块与电机传动轴，连接动力输出单元及弯折动作执行单元；线束通断反馈电路由5V电源、电阻R3、R4和被测线束组成，5V电源、被测线束及限流电阻R4串联后与电阻R3接地后两路并联到ECU的RA1端口 ，实时监测弯折过程中被测线束的导通性能；实验完成报警电路由限流电阻R5、三极管Q3、蜂鸣器、发光二极管组成，5V电源、电阻R5与发光二极管串联后连接到ECU的RC7端口 ；ECU的RC6端口连接三极管Q3基极，三极管Q3集电极连接5V电源，发射极连接蜂鸣器。
全文摘要
本发明公开了一种反馈式线束低温弯折实验方法，线束弯折机械结构的运动轴安装有增量式编码器为单片机控制系统提供反馈信号，经单片机控制系统处理后通过人机交互单元可观察弯折频率、次数等实验信息；从人机交互单元输入操作指令输送给单片机控制系统，并转化为电机控制器控制信号，电机控制器控制步进电机工作为弯折动作执行单元提供稳定的驱动力，通过线束通断反馈电路和实验完成报警电路监视被测线束在弯折过程中的导通性和实验完成报警。本发明克服了现有线束低温弯折实验装置的实验数据简单、无反馈、主观判断等缺点。
文档编号G01N3/32GK101750253SQ200910218018
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者吕楠, 李禄源, 王鑫, 董杨, 边增远, 陈兆莹, 韩润哲 申请人:长春启明车载电子有限公司