一种汽车操纵力计二合一自动检定装置的制造方法_4

文档序号:9842342阅读:来源:国知局
座; 汽车制动操纵力计二合一自动检定装置的信号处理单元和主控单元安装在封闭的仪器箱中,ARM内核MCU最小系统、控制电路、信号放大电路为系统总PCB设计电路安装在仪器箱左侧顶层;电源稳压模块接入36V锂电池输出正负12V、正负5V,该模块电路安装在仪器箱右侧顶层;电机驱动与控制电路连接,位于仪器箱左侧中间层;步进电机与电机驱动连接,位于仪器箱左侧底层;36V锂电池与电机驱动、电源稳压模块电路连接,位于仪器箱右侧底层;薄膜按键与控制电路连接,位于仪器顶盖中间靠左下方;液晶屏与MCU最小系统连接,位于仪器顶盖中间靠左上方;调零电位器与MCU最小系统连接,位于仪器顶盖中间位置; 传动加力单元中丝杠顶端与封闭仪器箱内的电机输出轴采用弹性一体联轴器进行连接,此为丝杠转动的动力来源;丝杠顶端紧套丝杠固定座,丝杠底端紧套丝杠支承座,此为丝杠固定和支承方式;丝杠中的配型螺母与丝杠推板进行紧固,丝杠推板与标准传感器推板通过四根光轴进行连接和紧固,使得丝杠螺母运动后带动丝杠推板往复运动,进而带动标准传感器推板往复运动;四根光轴中上方两根较短,下方两根较长,下方两根较长的光轴分别套入直线轴承中,用于承受丝杠推板、标准测力传感器、光轴的重力,以免该重力加载在丝杠上,影响丝杠寿命和检定装置的精度; 被检仪器固定单元中的踏板力计固定板、手拉力计固定座与加力传动单元和封闭仪器箱一起固定放置在装置底座上,使得检定装置的所有单元全部位于同一水平高度上。2.根据权利要求1所述的一种汽车操纵力计二合一自动检定装置,其特征在于:本装置在标准测力传感器与被检操纵力计相互作用时,首先标准测力传感器将测量信号传输给信号处理单元,由主控单元的MCU微控制器对经过处理的信号进行软硬件采集和数据处理,并通过勾速控制和PID增量型控制组合精确控制步进电机,步进电机带动丝杠转动,进而丝杠螺母带动丝杠螺母固定板和标准测力传感器固定板往复运动,于是固定在标准测力传感器固定板上的标准测力传感器便与被检操纵力计继续作用直至MCU微控制器采集到的测量信号落入标准参考点允许的范围内;在此过程中,由于步进电机与步进电机驱动器污染电源以及高频噪声干扰,特在装置中加入具有针对性的抗干扰措施; (1)信号处理单元 标准测力传感器可以同时测量同一水平线上的压力和拉力,输出的测量信号为mV级信号,一级信号处理采用标准差分放大电路,在不改变输入电压的极性或运放输入引脚连线时,电路将压力和拉力信号放大到-1.5V到+1.5V;由于MCU微控制器无法采集负电压进行数据处理,因此需要采用二级信号处理的电位平移电路,将-1.5V到+1.5V电压平移到0-3V,供MCU微控制器进行采集处理;在标准测力传感器未受力时,为保证信号输出为O,特添加三级信号处理的调零电路,为整个信号放大单元电路进行信号调零; (2)信号软硬件采集处理及控制算法 MCU微控制器采集AD信号的方式有很多,在本发明所用的MCU微控制器AD采集方式采用PIT触发H)B,PDB硬件触发ADC进行采集,ADC采集的信号通过DMA方式直接存入内存中;此种信号采集处理方式使用硬件触发,并通过DMA直接传输至内存存储,无须占用CPU资源,未干预CPU工作,便可以成功采集到需要的信号,当CPU需要处理当前信号时,可以直接从内存中取出当前信号,而无须去做额外的采集处理工作,提高了MCU工作效率,进而可以提高仪器测量精度; 控制算法选用PID增量型控制方式,通过选择合理的P1、PD或PID控制与匀速控制进行组合控制,合理配置P、1、D中两种或三种参数,达到控制过程中超调较小、响应时间较快、控制结果稳定、精确等目的; (3)供电选择及抗干扰措施 在选择电源供电方式时,如果选用一套36V锂电池进行单独供电,需要同时为电机驱动电路、信号放大电路、主控电路同时进行供电,由于电机驱动器供电时,电机及电机驱动产生的高频干扰会沿着电源线传导入信号放大电路和主控电路中,此为检定装置主要干扰来源;为尽量减小此干扰源,信号放大电路、主控电路使用一套36V锂电池进行独立供电,电机驱动电路使用一套36V锂电池进行独立供电;主控电路中采用光耦电路连接MCU最小系统与电机驱动,使两者隔离开;在电机四线与电机驱动的接口处夹套磁环,在电机四线上包裹一层铝箔薄纸,用于屏蔽干扰;使用硬质铝作为仪器箱制作材料,合理设计电机、电机驱动、主控电路、信号放大电路空间安装位置,尽可能减小在密闭空间中存在的相互干扰问题。3.根据权利要求1所述的一种汽车操纵力计二合一自动检定装置,其特征在于:由于在踏板力计检定过程中需要对踏板力计施加标准的压力,则传动加力单元和主控单元受到水平方向上与该标准压力方向相反的作用力,因此需要在检定装置的底座右端加上一个挡条,阻止传动加力单元和主控单元向检定装置右端移动;同理,在检定手拉力计时,传动加力单元和主控单元受到水平方向桑与标准拉力相反的作用力,需要在主控单元左侧的检定装置底座上加上一个挡条,阻止传动加力单元和主控单元向朝着检定装置左侧运动。4.根据权利要求1所述的一种汽车操纵力计二合一自动检定装置,其特征在于:检定装置系统由电源模块、信号处理模块、控制模块、执行模块四部分组成;电源模块包含36V锂电池和正负12V、正负5V电压转化器;信号处理模块包含高精度标准测力传感器、三级信号处理电路;控制模块为MCU控制器、光耦隔离电路;执行模块包含步进电机驱动器、步进电机; MCU控制器安装在总PCB设计电路板上,是控制系统的核心;该微控制器集成DMA(增强型直接存储访问)、PDB(可编程延时模块)、PIT(周期中断定时器),具有多达24个单端AD输入引脚、六个通道的UART串行接口、三个FTM (定时器)模块通道输出PWM,能够满足检定装置所需的信号采集及处理功能,达到系统的控制要求; 步进电机驱动器安装在总PCB设计电路板下方,作为执行模块中直接控制步进电机转动的执行器,支持脱机、使能、锁定等功能,自带短路、过热、过流保护,抗高频干扰能力强、高集成、高可靠性,该驱动器通过MCU微控制器输出PffM对步进电机进行细分控制,具有五种细分模式可选,最小可达1/16步,可以保证驱动步进电机实现低振动、高精度、高效率工作; 步进电机安装在步进电机驱动器的下方; 高精度标准测力传感器安装在传感器固定板上; 电源模块安装在总PCB设计电路板的右上方。5.根据权利要求1所述的一种汽车操纵力计二合一自动检定装置,其特征在于:本装置系统运行流程中,踏板力计具体检定操作包括以下步骤, 步骤I,检定装置初始化; 此阶段是在检定装置上电之初,被检制动操纵力计具体检定工作开始之前,仪器必须确定标准传感器初始位置,进行功能选择、调整基准电压等准备工作,具体包括以下步骤: 步骤1.1,确定标准传感器初始位置及仪器功能选择; (1)将踏板力计用皮带固定在踏板力计固定板上; (2)打开检定装置电源,根据此时标准测力传感器位置,按下“向外”改变标准测力传感器的位置,使得测力传感器和踏板力计距离较近,未发生相互作用,此时按下“复位”,测力传感器停留在当前位置; (3)选择功能模式“踏板”,在仪器液晶屏上会显示当前检定的仪器种类“踏板力计”,在液晶屏显示“踏板力计”位置右侧会显示当前的基准电压值; 步骤1.2,调节基准电压; 调节电阻安装在检定装置面板上薄膜按键右侧,由于标准测力传感器是S型拉压力传感器,该传感器可同时测量拉力和压力,在检定装置信号放大单元对信号进行处理后; 步骤2,标准信号处理与采集 此阶段是检定装置信号处理和软硬件采集工作阶段,信号处理由三级信号处理电路组成,该工作阶段包括以下步骤: 步骤2.1,标准信号处理; (1)依次按下“FI”、“F2”、“F3”、“F4”、“F5”,这五个标准参考点力的输出分别为“100N”、“300N”、“500N”、“700N”、“900N” ;检定过程中,检定装置会在到达这5个标准参考点时自动停下; (2)当标准测力传感器与被捡踏板力计相互作用时,标准测力传感器输出的标准信号为mV信号,由于该标准测力传感器为拉压力传感器,在不改变万用表极性的前提下,同时测量压力和拉力后,可以在万用表上观察到负电压到正电压的测量范围;由于以上所述,在一级运放电路中,首先将对标准测力传感器施加满量程拉力和压力后的标准信号放大至-.1.5V和1.5V,然后对一级放大信号-1.5V—+1.5V进行1.5V的电
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