一种车用单刀双掷开关性能自动测试系统的制作方法

本发明属于开关产品质量检测领域，具体涉及一种车用单刀双掷开关性能测试系统，具有对车用单刀双掷开关性能参数进行自动采集、分析、记录、判断、报警、显示等功能。

背景技术

汽车中应用的开关种类和数量较多，由于汽车运行的环境较为恶劣，对其可靠性要求高，对开关产品质量要求也很高。在车用开关中，单刀双掷开关属于应用最多的一种开关之一。汽车行业对车用单刀双掷开关的耐压性、疲劳性、指感压力等性能要求高，因此对其各项性能指标的检测要求也越来越高。作为安全规范系列仪表重要组成部分的质量检测仪器，其性能的优劣也就直接关系到汽车行车的安全性。如何科学、准确、高效的检测开关机械、电气及压力的耐压性、疲劳性、指感压力，需要依赖于准确可靠的检测仪器和科学合理的检测方法。

需要检测车用单刀双掷开关的地方是三个不同的可导电接触点。三个接触点一般会引出三根不同颜色的线（为了说明方便，设定为引脚1、引脚2、引脚3），根据这些触点接通状态不同，定义了单刀双掷开关三种工作状态模式：off状态、door状态、on状态，其中off状态是指开关的三个触点（即三个引脚）均不接通，door状态是指引脚1与引脚2接通，on状态是指引脚1与引脚3接通。单刀双掷开关的工作状态一般是通过其按钮来操作。单刀双掷开关的性能应满足以下几点要求：

1）开关由off状态到door状态或者由on状态到door状态，开关的操作力的大小应满足0.2-0.4kg.f；

2）开关由door状态到off状态或者由door状态到on状态，开关的操作力的大小应满足0.4-0.8kg.f；

3）测试电压：14±0.1v；

4）开关步骤：off→door→on→door→off；

5）循环周期：8次/min；

6）电压降：试验前，100mv以下；试验后，150mv。

目前，市场上还没有专门用于检测车用单刀双掷开关性能参数的系统。一方面，技术人员通过积累的经验来判断开关的好坏，尤其是判断开关的按键压力大小，完全取决于检测人员的经验、心情和状态；另一方面，通过测量仪器手工检测部分参数，没有一套准确的数据测试系统，因此开关检测的效率低，检测效果差，一致性不能保证。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种车用单刀双掷开关性能自动测试系统，该系统能够解决车用单刀双掷开关手工测试存在的问题，提高产品性能检测的可靠性、准确性及效率，具有很好的应用前景。

本发明的技术方案如下：

所述的车用单刀双掷开关性能自动测试系统，包括单片机系统、接触式压力自动感知机械装置、信号放大器、多路转换器、继电控制和分压电路、a/d转换器；

所述的单片机系统分别与继电控制和分压电路、多路转换器、a/d转换器、接触式压力自动感知机械装置电连接；所述的多路转换器还分别与继电控制和分压电路、信号放大器、a/d转换器、接触式压力自动感知机械装置电连接；

所述的接触式压力自动感知机械装置与被测单刀双掷开关按钮接触，提供操作力对被测单刀双掷开关进行打开或关闭，测试出被测单刀双掷开关的按动压力；接触式压力自动感知机械装置还通过信号放大器与多路转换器电连接，传输放大后的测试压力信号至多路转换器；

所述的继电控制和分压电路用于测试单刀双掷开关在不同工作模式下的触点电位信号，并将触点该电位信号经多路转换器传递至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统；

所述的多路转换器接收来自单片机系统工作允许信号，来启动和关闭工作状态，多路转换器传递继电控制和分压电路检测到的触点电位信号至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统，多路转换器传递经信号放大器放大的接触式压力自动感知机械装置检测的开关按钮操作压力至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统；

所述的单片机系统控制接触式压力自动感知机械装置、继电控制和分压电路的工作状态。

所述的接触式压力自动感知机械装置包括步进电机驱动器、两相步进电机、电源模块，所述的步进电机驱动器分别与电源模块和两相步进电机电连接，从电源模块获得电能，控制两相步进电机的工作；所述的电源模块包括5v电源模块、12v电源模块、14v电源模块，。

所述的单片机系统通过其i/o口位线分别与所述的步进电机驱动器的pu、dr和mf端连接，给步进电机驱动器提供步进脉冲信号、方向控制信号和电机释放信号，从而控制两相步进电机工作。

所述的单片机系统通过其i/o口位线分别与继电控制和分压电路的c1、c2、c3端连接，用于控制继电器的工作。

所述的步进电机驱动器还通过其上的+a、-a两个端子以及+b、-b两个端子连接到两相步进电机a、b两相绕组，提供步进电机运行所需的步进脉冲；步进电机驱动器分别与5v脉冲源模块、24v电源模块连接，以获得脉冲电源和工作电源；所述的两相步进电机通过步进电机轴固定陶瓷压力传感器的一端；所述的陶瓷压力传感器分别与信号放大器、10v电源模块连接，其一端固定在两相步进电机的轴上，包含有陶瓷膜片的另一端置于车用单刀双掷开关按钮的正上方，并且两者面面紧密接触。

所述的车用单刀双掷开关性能自动测试系统，还包括显示器、检测启动按钮和状态指示灯，所述的单片机系统通过其串口总线与显示器连接，将检测的数据传送到显示器显示；单片机系统通过其i/o口位线分别与检测启动按钮、状态指示灯连接，完成检测工作启动和检测工作状态指示功能。

所述的继电控制和分压电路包括并联的三组子电路，每组子电路组成一样；

所述的子电路包括光电隔离器g1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、继电器rl1、三极管d1、续流二极管d1、发光二极管led1、5v电源模块、12v电源模块、14v电源模块；

所述的光电隔离器g1的发光二极管的正极接5v电源，负极经过电阻r3后作为c1端子接单片机系统的i/o口位线；所述的光电隔离器g1的光敏三极管的集电极与继电器rl1的线圈一端、续流二极管d1的负极、电阻r1的一端连接在一起，并接至12v电源，光电隔离器g1的光敏三极管的发射极与电阻r2的一端连接；所述的电阻r1的另一端与发光二极管led1的正极连接，所述的电阻r2的另一端与三极管d1的基极连接；

所述的继电器rl1的线圈另一端、续流二极管d1的正极、发光二极管led1的负极、三极管d1的集电极连接在一起；所述的三极管d1的发射极直接接地；所述的继电器rl1的触点公共端com1与单刀双掷开关引脚1、电阻r4的一端连接在一起；所述的继电器rl1的常闭触点接地、常开触点接14v电源；所述的电阻r4的另一端与电阻r5的一端连接在一起，形成电压输出端子；三组子电路的电压输出端子分别为o1、o2、o3，所述的电压输出端子o1、o2、o3分别与多路转换器的输入通道端in2、in3、in4连接。电阻r4与电阻r5构成分压电路。

所述的a/d转换器的模拟量输入端ai与多路转换器的输出端o4连接。

本发明采用了独特布局的车用单刀双掷开关性能测试系统，实现车用单刀双掷开关多个性能参数的自动测试，具有自动分析、记录、判断、报警、显示等功能，提高产品性能检测的可靠性、准确性及效率，具有很好的应用前景。

本发明优选方案采用了独特结构布局的步进电机驱动的接触式压力自动感知机械装置，实现了车用单刀双掷开关各种不同状态下的压力实时检测。

本发明优选方案采用了结构简单可靠的三路继电控制和分压电路，该方案通过继电器的控制给处于不同工作模式下的车用单刀双掷开关的三个触点供电或接地，并用分压电路将触点的电位值变换成单片机系统可接受的电压范围值，从而实现了车用单刀双掷开关在各种不同工作模式下开关各触点之间的电位差值实时检测。

附图说明

图1是本发明实施例提供的车用单刀双掷开关性能自动测试系统结构原理示意图；

图2是本发明实施例提供的单路继电控制和分压电路的子电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，所述的车用单刀双掷开关性能自动测试系统，包括单片机系统、接触式压力自动感知机械装置、信号放大器、多路转换器、继电控制和分压电路、a/d转换器；

所述的单片机系统分别与继电控制和分压电路、多路转换器、a/d转换器、接触式压力自动感知机械装置电连接；所述的多路转换器还分别与继电控制和分压电路、信号放大器、a/d转换器、接触式压力自动感知机械装置电连接；

所述的接触式压力自动感知机械装置与被测单刀双掷开关按钮接触，提供操作力对被测单刀双掷开关进行打开或关闭，测试出被测单刀双掷开关的按动压力；接触式压力自动感知机械装置还通过信号放大器与多路转换器电连接，传输放大后的测试压力信号至多路转换器；

所述的继电控制和分压电路用于测试单刀双掷开关在不同工作模式下的触点电位信号，并将该触点电位信号经多路转换器传递至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统；

所述的多路转换器接收来自单片机系统工作允许信号，来启动和关闭工作状态，多路转换器传递继电控制和分压电路检测到的触点电位信号至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统，多路转换器传递经信号放大器放大的接触式压力自动感知机械装置检测的开关按钮操作压力至a/d转换器，a/d转换器将该信号转换成数字信号后传递至单片机系统；

所述的单片机系统控制接触式压力自动感知机械装置、继电控制和分压电路的工作状态。

所述的接触式压力自动感知机械装置包括步进电机驱动器、两相步进电机、电源模块，所述的步进电机驱动器分别与电源模块和两相步进电机电连接，从电源模块获得电力，控制两相步进电机的工作；所述的电源模块包括5v电源模块、12v电源模块、14v电源模块。

所述的单片机系统通过其i/o口位线分别与所述的步进电机驱动器的pu、dr和mf端连接，给步进电机驱动器提供步进脉冲信号、方向控制信号和电机释放信号，从而控制两相步进电机工作。

所述的单片机系统通过其i/o口位线分别与继电控制和分压电路的c1、c2、c3端连接，用于控制继电器的工作。

所述的步进电机驱动器还通过其上的+a、-a两个端子以及+b、-b两个端子连接到两相步进电机a、b两相绕组，提供步进电机运行所需的步进脉冲；步进电机驱动器分别与5v脉冲源模块、24v电源模块连接，以获得脉冲电源和工作电源；所述的两相步进电机通过步进电机轴固定陶瓷压力传感器的一端；所述的陶瓷压力传感器分别与信号放大器、10v电源模块连接，其一端固定在两相步进电机的轴上，包含有陶瓷膜片的另一端置于车用单刀双掷开关按钮的正上方，并且两者面面紧密接触。。

所述的车用单刀双掷开关性能自动测试系统，还包括显示器、检测启动按钮和状态指示灯，所述的单片机系统通过其串口总线与显示器连接，将检测的数据传送到显示器显示；单片机系统通过其i/o口位线分别与检测启动按钮、状态指示灯连接，完成检测工作启动和检测工作状态指示功能。

如图1和图2所示，所述的继电控制和分压电路由三组电路组成完全一样的子电路组成，分别用于检测单刀双掷开关的三个触点电位值；

所述的子电路包括光电隔离器g1、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、继电器rl1、三极管d1、续流二极管d1、发光二极管led1、5v电源模块、12v电源模块、14v电源模块；

所述的光电隔离器g1的发光二极管的正极接5v电源，负极经过电阻r3后作为c1端子接单片机系统的i/o口位线；所述的光电隔离器g1的光敏三极管的集电极与继电器rl1的线圈一端、续流二极管d1的负极、电阻r1的一端连接在一起，并接至12v电源，光电隔离器g1的光敏三极管的发射极与电阻r2的一端连接；所述的电阻r1的另一端与发光二极管led1的正极连接，所述的电阻r2的另一端与三极管d1的基极连接；

所述的继电器rl1的线圈另一端、续流二极管d1的正极、发光二极管led1的负极、三极管d1的集电极连接在一起；所述的三极管d1的发射极直接接地；所述的继电器rl1的触点公共端com1与单刀双掷开关引脚1、电阻r4的一端连接在一起；所述的继电器rl1的常闭触点接地、常开触点接14v电源；所述的电阻r4的另一端与电阻r5的一端连接在一起，形成电压输出端子；三组子电路的电压输出端子分别为o1、o2、o3，所述的电压输出端子o1、o2、o3分别与多路转换器的输入通道端in2、in3、in4连接。电阻r4与电阻r5构成分压电路。

所述的a/d转换器的模拟量输入端ai与多路转换器的输出端o4连接。

包括单片机系统、压力自动感知机械装置、信号放大器、多路转换器、继电控制和分压电路；

所述的接触式压力自动感知机械装置包括步进电机驱动器、两相步进电机、电源模块，所述的步进电机驱动器分别与电源模块和两相步进电机电连接，从电源模块获得电能，控制两相步进电机的工作；所述的电源模块包括5v电源模块、12v电源模块、14v电源模块。

以下进一步描述本发明自动测试系统的基本工作过程及效果。当检测启动按钮按下后，两相步进电机带动陶瓷压力传感器逆时针旋转一个给定角度，对车用单刀双掷开关（以下称被测开关）的按钮进行一次操作，工作模式从off状态转换到door状态，两相步进电机停止运行，读取按钮操作压力、三路被测开关触点的电位；然后又启动两相步进电机，逆时针再旋转一个给定角度，工作模式从door状态转换到on状态，又读取相应的压力、电位；接着，步进电机顺时针旋转一个给定角度，工作模式从on状态转换到door状态，检测相应的压力、电位；步进电机顺时针再旋转一个给定角度，工作模式从door状态转换到off状态，又检测相应的压力、电位。如此，自动测试系统就完成了被测开关从off状态→door状态→on状态→door状态→off状态的循环检测。然后，通过对测量数据的分析，判断被测开关性能是否满足要求，将相应的结果送显示器显示。一个检测循环下来，只要有一个环节检测结果不满足要求，被测开关被判定为不合格产品。以上各环节的检测结果都合格，还需满足被测开关在不同工作模式下其触点之间的电位差为0v或小于0.1v，被测开关才被判定为合格产品。