专利名称：便携式制动驱动机构性能检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于重型汽车和其它工程机械制动系制动驱动机构性能检测的仪器。
现有的汽车制动性能检测方法主要有两种，一种是台架试验法，一种是道路试验法。
台架试验法是在专用的制动试验台上，测量每个车轮的制动力矩。这种方法对于重型矿用汽车来说，存在两个问题(1)目前最大的制动试验台所允许的最大轴载荷是10000kg，而载重量27吨以上的矿用汽车，空载时后桥载荷超过10000kg。(2)制动试验台只能检测每个车轮的制动力矩，无法检测制动响应时间、制动协调时间等性能参数，而这些参数对制动距离的长短影响很大。
道路试验法是用五轮仪记录车辆的实际制动过程中速度与时间的关系和速度与路程的关系。或用减速度仪测量制动过程中车辆的最大减速度等参数。这种方法对于重型矿用汽车来说，也存在两个问题(1)道路试验对路面条件和车辆制动初速度有一定要求，大多数现场无法达到这种要求。矿用汽车由于超宽、超高、又不允许上公路，实际上用道路试验法检测矿用汽车的制动性能很难进行。(2)道路试验只能检测车辆总的制动性能，无法检测每一个车轮的制动力，特别是无法检测左右车轮的制动力差，所以不能解决制动跑偏问题。
现有技术中尚没有一种适合于重型矿用汽车制动性能检测、特别是现场在线检测的方法和仪器。
制动系是由两大部分组成的，一部分是车轮制动器，另一部分是制动驱动机构。根据资料和现场统计，在制动系的故障中，制动驱动机构的故障约占90％。记录车辆制动过程中制动驱动机构液压系统的压力随时间变化的过渡过程，就可以计算出制动驱动机构的性能参数，也就可以基本上解决对制动泵的检测问题。
本实用新型的目的是提出一种便携式的制动性能检测仪器技术方案，能够在汽车原地不行驶，不上试验台的情况下，检测制动驱动机构的性能参数和故障。
本实用新型的内容包括传感器，由一只单片式计算机控制的信号采集、转换、运算和输入、输出电路以及一台输出显示装置，电路信号触发开关安装在制动脚踏板上；传感器是与液压油管相接的压力传感器，压力传感器是由压电晶体和定位卡具组成的外卡式压力传感器，压电晶体与液压管壁直接靠接，定位卡具是可卸式卡夹，包括一对夹体，夹体一端用销轴联接，另一端有相对贯通的螺孔，可用蝶母螺丝联接，两夹体中段位相对处有恰可包覆液压油管外壁的对称凹槽，凹槽内壁衬有弹性垫，压电晶体有两片，其位置相对分别嵌卧于弹性垫上，压力传感器是插入式压力传感器；检测电路结构是传感器串接电荷放大电路、模数转换芯片、单片机；复位、起动电路，信号开关和晶振电路分别串接单片机；单片机与地址存贮器、外部数据存贮器、输出显示装置相联通。
本实用新型的特点是采用单片机技术，在软件支持下，记录在车辆制动过程中制动驱动机构液压系统的压力随时间变化的过渡过程，依此可以计算出制动驱动机构的性能参数。
本实用新型的实施例如附图所示
图1 是本设计卡式压力传感器构造图，其中1.1是主视图，1.2是1.1的A－A剖面视图；图2 是制动泵状态完好时，液压系统的压力随时间变化的函数关系图；图3 是本设计电路结构框图；图4 是本设计的电路连接关系图；图中标号表示图1中1、销轴 2、夹体3、弹性垫 4、压电晶体5、油管 6、螺栓7、蝶螺母图2 中p、压力 t、时间图3、4中(1)、单片计算机 MCS－51(2)、压力传感器(3)、电荷放大器(4)、模数转换芯片A／D(5)、复位、起动电路(6)、信号开关(7)、地址锁存器74LS373(8)、外部数据存贮器6264 RAM(9)、晶振电路(10)、Tpup16A打印机结合附图对本实用新型加以具体说明参见图1是卡式压力传感器的结构示意图，有两片夹体2，一端用销轴1绞接，另一端有相对贯通的螺孔，其中穿设螺栓6，可用蝶螺母7紧固。夹体2中段部有恰可包覆油管5的对称凹槽，凹槽内壁衬有弹性垫3，其上嵌卧压电晶体4作为压力传感器触头。使用时将夹体2夹在油管5上，使压电晶体4与油管接触以感知其传递的油压变化。夹体一般卡在油管近油缸处为宜。
参见图2、3、4在制动系技术状态完好的情况下，液压系统的压力随时间变化的函数关系如图2所示。在时间t＝0时，司机踩下制动脚踏板，信号开关接通，仪器开始计时。经过制动响应时间t1后，压力开始上升，并经过制动协调时间t0后，达到最大值。解除制动后，信号开关断开，经过制动解除时间t3后，压力回到零。t1，t2，t3和最大压力值Pmax都是制动驱动机构的重要性能参数。将这些参数与标准值对比，便可以确定制动驱动机构的技术状况和故障。
电路结构框图如图3所示电量信号(a)由安装在制动驱动机构液压系统靠近制动油缸的管路上的外卡式传感器(2)测得，经电荷放大电路(3)转变为电压信号并放大，在单片机(1)的控制信号(e、c)控制下开启模数转换芯片(4)，将压力数字信号(b)输入单片机(1)。
在车辆制动脚踏板上安装接触开关(d)，当发动机空档运转到制动系统的储气筒或液压储能器内的压力上升到规定值，踩下制动脚踏板接通开关(d)，单片机(1)开始工作，启动模数转换芯片(4)，将压力数字信号采入单片机并存储于内部或外部随机存储器(8)，每隔一定的时间，采取一个压力值，直到松开刹车脚踏板，固化程序再采取一定数量的压力信号。
采样结束以后，固化程序根据油管5材料的力学参数对所有压力值进行计算，使得输出结果与输入信号相一致。
外部数据存储器(8)、地址锁存器(7)以及它们与单片机(1)之间的控制线路(g、m)为单片机有效地存贮、传递数据信息(h、k)、地址信息(h、l)提供了保障。
在信号(i、j)控制下，单片机(1)将处理后的信息(f)输出到微型打印机(10)，打印机依据压力与时间的对应关系确定其对应点的位置，打印出压力与时间的关系曲线(图1所示)，最后根据计算结果打印出最大压力值Pmax和三个特征时间值t1、t2、t3。
电路连接关系如图4所示电量信号(a)由外卡式压电传感器(2)测得并经电荷放大器(3)反相端输入，将电量信号转换为电压信号并放大后输入模数转换芯片(4)脚13。
安装于制动脚踏板上的接触开关d连接到起始和终止时间控制电路(6)，然后接入单片机(1)脚12、13。
单片机(1)脚1－8接模数转换芯片(4)脚0－7，单片机的脚16、17作为读、写控制信号经反相后接模数转换芯片(4)的脚8、9，同时单片机(1)脚(26)及地址锁存器(7)脚14作为选通信号分别接到模数转换芯片脚10、12，单片机脚30作为时钟信号与其脚11相接以协调工作。
单片机21－25脚与数据存储器(8)脚20－16相连以及地址锁存器(7)脚8－15与数据存贮器(8)脚0－7相连作为地址选择，单片机脚32－39与数据存贮器(8)脚8－15相连进行数据传输、与地址锁存器(7)脚0－7相连传输地址信号、与微型打印机(10)脚0－7相连传输数据。
单片机脚26－28与微型打印机(10)脚8、9、10相接以协调打印机与主机的工作。
复位及起动电路(5)接入单片机脚9。
晶振电路(9)接入单片机脚18、19。
单片机脚20、40分别接地和＋5V电源。
其它一些接地及电源的接线脚在此不一一叙述。
本设计实施例的测试仪使用方法是在制动驱动机构液压系统靠近制动油缸的管路上安装外卡式压力传感器，在制动脚踏板上安装信号触发开关。启动车辆的发动机并空档运行到制动系统的储气筒(气液综合式)或液压储能器(全液压式)内的压力上升到规定值，然后，踩下制动脚踏板，液压系统的压力从零开始上升并迅速达到最大值。油液的压力使油管产生微小变形，其变形量和压力值成正比。外卡式压力传感器感受到油管的变形并将变形转换为压电晶体的电荷信号，经电荷放大器后转变为电压信号。电压值正比于油管变形量即正比于液压系统的压力。电压信号经放大、滤波、A／D转换后记录下来。
经过制动响应时间T1后，压力开始上升并经过制动协调时间T2后，达到最大值。解除制动后，信号开关断开，经过制动解除时间T3后压力回到零。t1，t2，t3和最大压力值Pmax都是制动驱动机构的重要性能参数。将这些参数与标准值对比便可以确定制动驱动机构的技术状况和故障。外卡式压力传感器和信号开关的安装都很方便，因此，本仪器适用于现场在线检测。
外卡式压力传感器如果改用插入式压力传感器，测试精度将更高。
权利要求1.一种便携式制动驱动机构性能检测仪，包括传感器，由一只单片式计算机控制的信号采集、转换、运算和输入、输出电路以及一台输出显示装置，其特征在于电路信号触发开关安装在制动脚踏板上；传感器是与液压油管相接的压力传感器。
2.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于压力传感器是由压电晶体和定位卡具组成的外卡式压力传感器，压电晶体与液压管壁直接靠接。
3.如权利要求2所述的检测仪，其特征在于定位卡具是可卸式卡夹，包括由一对夹体组成，夹体一端用销轴联接，另一端有相对贯通的螺孔，可用蝶母螺丝联接，两夹体中段位相对处有恰可包覆液压油管外壁的对称凹槽，凹槽内壁衬有弹性垫，压电晶体有两片位置相对分别嵌卧于弹性垫上。
4.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于压力传感器是插入式压力传感器。
5.如权利要求1－4所述的检测仪，其特征在于检测电路结构是传感器串接电荷放大电路、模数转换芯片，单片机；复位，起动电路、信号开关和晶振电路分别串接单片机；单片机与地址存贮器、外部数据存贮器、输出显示装置相联通。
专利摘要便携式制动驱动机构性能检测仪，包括传感器，由一只单片式计算机控制的信号采集、转换、运算和输入、输出电路以及一台输出显示装置，电路信号触发开关安装在制动脚踏板上；传感器是与液压油管相接的压力传感器。采用单片机技术，在软件支持下，记录在车辆制动过程中制动驱动机构液压系统的压力随时间变化的过渡过程，依此可以计算出制动驱动机构的性能参数。
文档编号G01L5/28GK2180989SQ93245198
公开日1994年10月26日 申请日期1993年11月24日 优先权日1993年11月24日
发明者张文明, 张卫刚, 吴顺川 申请人:北京科技大学