专利名称：车辆运行里程速度表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种速度测量装置，特别适用于车辆运行距离和速度测量。
现在铁路车辆上使用测量距离和速度的装置有两种，一种是老式的旋转电机式的，另一种是利用装在车轴上的光栅盘做为传感器，通过电子电路计算、处理、显示出车辆的运行里程和速度。由于旋转式电机测量精度差，因此逐步被淘汰，而采用光栅传感器的电子式速度表，由于采用分立元件或小规模芯片，使用元件多故障多，功能少且维修不便，当光栅齿数与磨损的车轮直径不适配时，需要停车换光栅盘，十分不便，影响铁路正常运行。
本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种测量准确、维修方便、使用可靠、多功能的速度表。
本实用新型的技术方案是这样实现的一种车辆运行里程速度表，包括光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器、显示器等，其特殊之处在于光电脉冲发生器是由小型印有编码的光栅盘、发光管和光敏管组成，采用小型一体化密封结构，安装在车辆的轴盖上，通过连接轴与车轴相连，脉冲发生器的输出端通过电缆与信号处理器相连，信号处理器采用单片机(8031芯片)，对输入的距离脉冲信号按予定的程序进行速度和累积距离计算，通过总线将结果送至距离和速度显示装置，用十进数在发光管上显示出来。
方案中的连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆两端形状各异，一端为圆形、另一端为方形，圆形杆通过连接软轴与光电脉冲发生器的驱动轴相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座的方孔中；与总线相连的有面板键盘、距离的脉冲输出端子、RS232接口以及EPROM芯片；面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序计数控制指令；距离的脉冲输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号；通过RS232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控，EPROM存储软件程序；信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及开关K4构成。
本实用新型与现有技术相比的优点如下1、光电脉冲发生器采用了小型一体化密封结构，安装时不需调整，而且耐振抗冲击性能好，安装简单拆装方便，维修量很少；2、该表不但可直接显示车辆运行的累积距离，瞬时速度(必要时也可显示加速度)，还可以通过标准化5V输出口输出4cm、1m、100m脉冲信号供场强测试和其它通信信号目的使用。除此之外还具有标准R232接口，与计算机连接和对话，实现遥控功能；3、该表电路硬件采用了8031单片机芯片作中心处理器，电路简单、体积小、工作可靠，速度表的初始参数如起始距离、修正系数、正序和负序计程等可通过面板上的几个键置入，也可通过RS－232接口与外部计算机相连，由计算机实现遥控操作；4、距离的测量误差，例如车轮轮径变化，车辆轮对的滑行及跳动等引起的误差均可通过软件进行修正，不需要更换光栅盘的齿数，测量误差的修正范围为±4‰，分成20档；5、具有自检电路和遥控修正显示功能，显示器采用LED数码管，距离显示最大为9999.99Km，误差＜±2‰，速度显示为999.9Km／h以内，误差＜±4‰。
现结合附图详细描述本实用新型实施例
图1为光电脉冲发生器的安装结构图图2为连接杆的结构示意图图3为连接软轴的结构示意图图4为连接座的结构示意图图5为光电脉冲发生器的结构示意图图6为信号处理和显示装置的原理方框图图7为车辆运行里程速度表的电路原理图图8为车辆运行里程速度表的显示键盘电路原理图一种车辆运行里程速度表如图1、5、6所示，是由光电脉冲发生器1、连接轴2、3、信号处理器、显示器等组成，光电脉冲发生器1是由小型印有编码的光栅盘4、发光管5、光敏管6所组成，采用小型一体化密封结构，安装在车辆的轴盖7上通过连接轴2、3与车轴8相连，连接轴2、3是由连接杆2和连接软轴3所组成，连接杆2的一端为圆形杆，另一端为方形杆，如图2所示，圆形杆通过连接软轴3与光电脉冲发生器1上的驱动轴9相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座10的方孔中如图4所示。
车辆运行时，车轴8转动通过连接轴2、3带动光电脉冲发生器的驱动轴9旋转，使光电脉冲发生器1产生电脉冲，通过屏蔽电缆送到信号处理和显示装置的输入端如图6所示。首先由输入整形电路对信号波形进行整形和倍频，然后送至单片机(8031芯片)。单片机对输入的距离脉冲信号按予先编好的程序进行速度和累积距离的计算，通过总线将其结果送至距离和速度显示器，用十进数在发光管上显示出来。与总线相连的还有面板键盘、距离脉冲输出端子、RS－232接口以及EPROM芯片。面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序计数控制指令。距离输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号。通过RS－232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控。EPROM存储软件程序。信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及开关K4构成如图7所示。
以下结合车辆运行里程速度表的电路原理图7、8对其实施电路做进一步描述由装在车辆轴头上的距离(速度)光电脉冲发生器1的输出电缆，送出等距离的脉冲信号，此脉冲信号为标准5伏信号，经过导线送至信号处理和显示装置的输入端子1N，与输入电路芯片IC12(CD4069)的脚1相连，由脚1－6组成防抖动电路，之后送到IC6芯片，脚1－6和C2、C10组成的整形电路，将脉冲波形标准化，然后由脚6输出，送至倍频电路，将脉冲信号倍增提高精确度。倍频电路由芯片IC6的脚10－13和R4、R5、R6及C1、C8、D1、D2组成，由脚10输出至单片微处理器IC3(8031)的Tφ口，单片机由软件程序进行信号处理，IC4为单片机IC3的锁存器，由P0口与其相连，通过它与可编程序存储器IC5(2716)连接，存储软件程序。为了将输入距离的脉冲信号波形调到最佳，整形后的另一路信号从IC6的9脚入，8脚出送给面板上的表头指示。
IC3的INTφ、INT.1是距离读数修正用的控制口，RX、TX口为串行收发口，可与外部计算机连接，做为RS－232接口，进行外部遥控等。IC3的P1、3，P1、4，P1、5，P1、6是距离脉冲的输出口，可根据程序设计将距离脉冲信号送给外部设备。
IC3的P1、φ、P1、1、P1、2做为面板上操作键盘的列输入口，IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC16是做显示控制的电路，IC7为单片机输出的距离及速度的数字显示信号的锁存器，IC8和IC9做为数字显示的位锁存，IC10和IC11是显示位的驱动器。
IC1和IC2是距离脉冲的展宽电路，是为了将单片机输入距离窄脉冲加宽而设计的，以便能推动外部的记录设备，IC1、IC2的脚1和脚9分别与单片机IC3的P13、P14和P15、P16相连接，经过IC1、IC2组成的展宽电路将加宽的距离脉冲，由IC2的脚12、脚4和IC1的脚4、脚12分别经过由IC13组成的驱动器输出1m、100m和4cm的距离脉冲信号。
面板上的显示电路分两组，一组是速度显示，由4个7段LED发光管和一个驱动芯片IC14组成，另一组是由6个7段LED发光管和一个驱动芯片IC15组成，显示累计的距离数(Km)，速度显示管通过V1－V4连接端子与IC10连接，距离数码管通过端子S1－S6与IC13芯片连接，IC14、IC15通过A1B1C1D1和A2B2C2D2端子与IC7相连，面板上的键盘控制电路行控制通过端子K1－K3与IC3的P1、0、P1、2、P1、3脚相连，行控制通过A1B1C1D1和A2B2C2D2端子与IC7连接，以完成键盘上的操作控制。
置位电路由开关键K1和R15、R16、C12组成，键K2为正、负序计数控制，K3为显示数值修正键。
IC12的另外三个非门电路串联起来，由R9C5构成自校振荡器，当K4闭合时由脚12送出一固定脉冲到至脚1，即可在显示器上显示出一速度和变化着的距离，来检查本机电路是否正常。
由于本装置采用了新型设计及超大规模集成电路、单片机、使该装置体积小、重量轻，使用安装维修方便，精确度高，性能稳定，可以在全国铁路上推广使用。本装置提供的传感器连接结构亦可用于汽车测量系统，此外该装置还可用于铁路信号检测、机车速度表。
权利要求1.一种车辆运行里程速度表、包括光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器、显示器等，其特征在于光电脉冲发生器是由小型印有编码的光栅盘、发光管和光敏管组成，安装在车辆轴承盖上，通过连接轴与车轴相连，脉冲发生器的输出端通过电缆与信号处理器相连，信号处理器采用单片机(8031芯片)，对输入的距离脉冲信号按予定的程序进行速度和累积距离计算，通过总线将结果送至距离和速度显示装置，用十进数在发光管上显示出来。
2.根据权利要求1所述的速度表，其特征在于连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆两端形状各异，一端为圆形，另一端为方形，圆形杆通过连接软轴与光电脉冲发生器的驱动轴相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座的方孔中。
3.根据权利要求1所述的速度表，其特征是与总线相连的有面板键盘、距离和脉冲输出端子、RS232接口以及EPROM芯片。
4.根据权利要求1所述的速度表，其特征是面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序读数控制指令。
5.根据权利要求1所述的速度表，其特征是距离的脉冲输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的速度表，其特征在于通过RS－232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控，EPROM存储软件程序。
7.根据权利要求1所述的速度表，其特征在于信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及开关K4构成。
专利摘要车辆运行里程速度表涉及一种速度测量装置，特别适用于车辆运行距离和速度测量。它包括有光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器，主要技术特征是光电脉冲发生器是由小型印有编码的光盘、发光管和光敏管组成，采用小型一体化密封结构；连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆一端为圆形，一端为方形，用插接方式与轴头相接；信号处理器采用单片机，对输入的距离脉冲信号按预定程序计算用发光管显示。具有体积小、重量轻、使用安装维修方便、精确度高的优点。
文档编号G01C23/00GK2113468SQ9220012
公开日1992年8月19日 申请日期1992年1月10日 优先权日1992年1月10日
发明者马双久, 王惠生, 张灏, 卢乃宽 申请人:铁道部科学研究院通信信号研究所