一種汽車操縱力計二合一自動檢定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明實現了一種汽車制動操縱力計(踏板力計和手拉力計)二合一自動檢定裝置，屬于汽車測試檢定設備技術領域。
【背景技術】
[0002]制動性是汽車的主要性能之一，它直接關系到行車安全。隨著高速公路的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大以及行駛速度的不斷提高，保證行車安全是現代汽車的一項重要任務，因此，現如今對汽車制動踏板和制動手拉的檢測要求也越來越高。在我國不同地方的各大汽車檢測廠中，通常都在使用市面在售的新型踏板力計和手拉力計來為汽車制動踏板力和制動手拉力進行檢測，其中制動踏板力的檢測是將踏板力計與汽車踏板固定在一起，通過人腳踩踏可以使踏板力計和汽車踏板同時承受相同大小的力并觀察踏板力計的儀器示數獲得；制動手拉力的檢測是將手拉力計與汽車手剎固定在一起，通過抬拉汽車手剎可以使兩者同時承受相同大小的拉力并觀察手拉力計的儀器示數獲得測量參數。
[0003]因此，保證踏板力計和手拉力計的儀器精度和可靠性直接影響到汽車制動踏板和制動手拉的檢測和性能。為了確保制動力計測試精度，根據J JFl 169-2007《汽車制動操縱力計校準規(guī)范》要求，汽車操縱力計檢定周期不超過一年，必須定期由計量部門進行檢定校準。目前，計量部門檢定踏板力計的方式采用手搖式推拉加力裝置，在裝置前端固定一個標準測力傳感器，將踏板力計傳感器部分固定在標準測力傳感器前方的固定板上，通過手動推拉裝置使得標準測力傳感器和踏板力計傳感器部分相互作用，比對踏板力計與標準裝置之間的示數誤差，得到踏板力計的儀器精度。檢定手拉力計的方式采用在手拉力計傳感器吊拉標準砝碼，從而比對手拉力計與標準砝碼之間的示數誤差，得到手拉力計的儀器精度。這兩種檢定方式檢測過程繁瑣，工作量大，操作不方便，且踏板力計檢定過程由于手動控制的影響可能導致測量結果存在較多不確定因素，若標準砝碼在長時間使用之后出現破損等情況同樣會影響到手拉力計檢定結果。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述技術不足、改進檢定方式不合理之處，本發(fā)明實現了一種關于汽車制動踏板力計和制動手拉力計二合一自動檢定裝置，通過重新定義傳動、加力和固定結構，完成了同時在檢定裝置上進行踏板力計和手拉力計檢定的自動推拉設計，實現了一機多用，克服了以前檢定方法和過程的繁瑣，工作量大缺點;通過使用高精度標準測力傳感器和步進電機實現自動低速精確控制，保證檢定裝置標準力值參考點輸出的準確性，減小了以前檢定方法存在的較多不確定因素，提高儀器檢定精度，使得檢定結果更具說服力。
[0005]本發(fā)明實現的汽車制動踏板力計和制動手拉力計二合一自動檢定裝置主要包括信號處理單元、主控單元、傳動加力單元、被檢儀器固定單元。信號處理單元完成標準測力傳感器信號的放大后，供主控單元進行采集處理;主控單元作為檢定裝置的控制中心，完成傳感器數據的采集處理、電機控制以及實現控制算法功能;傳動加力單元包括絲杠傳動結構和標準測力傳感器;被檢儀器固定單元包括踏板力計固定板、手拉力計固定座。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]汽車制動操縱力計二合一自動檢定裝置的信號處理單元和主控單元安裝在封閉的儀器箱中，ARM內核MCU最小系統(tǒng)、控制電路、信號放大電路為系統(tǒng)總PCB設計電路安裝在儀器箱左側頂層;電源穩(wěn)壓模塊接入36V鋰電池輸出正負12V、正負5V，該模塊電路安裝在儀器箱右側頂層;電機驅動與控制電路連接，位于儀器箱左側中間層;步進電機與電機驅動連接，位于儀器箱左側底層;36V鋰電池與電機驅動、電源穩(wěn)壓模塊電路連接，位于儀器箱右側底層;薄膜按鍵與控制電路連接，位于儀器頂蓋中間靠左下方;液晶屏與MCU最小系統(tǒng)連接，位于儀器頂蓋中間靠左上方;調零電位器與MCU最小系統(tǒng)連接，位于儀器頂蓋中間位置。
[0008]傳動加力單元中絲杠頂端與封閉儀器箱內的電機輸出軸采用彈性一體聯軸器進行連接，此為絲杠轉動的動力來源;絲杠頂端緊套絲杠固定座，絲杠底端緊套絲杠支承座，此為絲杠固定和支承方式;絲杠中的配型螺母與絲杠推板進行緊固，絲杠推板與標準傳感器推板通過四根光軸進行連接和緊固，使得絲杠螺母運動后帶動絲杠推板往復運動，進而帶動標準傳感器推板往復運動；四根光軸中上方兩根較短，下方兩根較長，下方兩根較長的光軸分別套入直線軸承中，用于承受絲杠推板、標準測力傳感器、光軸的重力，以免該重力加載在絲杠上，影響絲杠壽命和檢定裝置的精度。
[OOO9 ]被檢儀器固定單元中的踏板力計固定板、手拉力計固定座與加力傳動單元和封閉儀器箱一起固定放置在裝置底座上，使得檢定裝置的所有單元全部位于同一水平高度上。
[0010]本發(fā)明實現的汽車制動操縱力計二合一檢定裝置在標準測力傳感器與被檢操縱力計相互作用時，首先標準測力傳感器將測量信號傳輸給信號處理單元，由主控單元的MCU微控制器對經過處理的信號進行軟硬件采集和數據處理，并通過勻速控制和PID增量型控制組合精確控制步進電機，步進電機帶動絲杠轉動，進而絲杠螺母帶動絲杠螺母固定板和標準測力傳感器固定板往復運動，于是固定在標準測力傳感器固定板上的標準測力傳感器便與被檢操縱力計繼續(xù)作用直至MCU微控制器采集到的測量信號落入標準參考點允許的范圍內。在此過程中，由于步進電機與步進電機驅動器污染電源以及高頻噪聲干擾，特在裝置中加入具有針對性的抗干擾措施。
[0011](I)信號處理單元
[0012]標準測力傳感器可以同時測量同一水平線上的壓力和拉力，輸出的測量信號為mV級信號，一級信號處理采用標準差分放大電路，在不改變輸入電壓的極性或運放輸入引腳連線時，電路將壓力和拉力信號放大到-1.5V到+1.5V。由于MCU微控制器無法采集負電壓進行數據處理，因此需要采用二級信號處理的電位平移電路，將-1.5V到+1.5V電壓平移到0-3V，供MCU微控制器進行采集處理。在標準測力傳感器未受力時，為保證信號輸出為0，特添加三級信號處理的調零電路，為整個信號放大單元電路進行信號調零。
[0013](2)信號軟硬件采集處理及控制算法
[0014]MCU微控制器采集AD信號的方式有很多，在本發(fā)明所用的MCU微控制器AD采集方式采用PIT觸發(fā)硬件觸發(fā)ADC進行采集，ADC采集的信號通過DMA方式直接存入內存中。此種信號采集處理方式使用硬件觸發(fā)，并通過DMA直接傳輸至內存存儲，無須占用CPU資源，未干預CPU工作，便可以成功采集到需要的信號，當CPU需要處理當前信號時，可以直接從內存中取出當前信號，而無須去做額外的采集處理工作，提高了MCU工作效率，進而可以提高儀器測量精度。
[0015]控制算法選用PID增量型控制方式，通過選擇合理的P1、PD或PID控制與勻速控制進行組合控制，合理配置P、1、D中兩種或三種參數，達到控制過程中超調較小、響應時間較快、控制結果穩(wěn)定、精確等目的。
[0016](3)供電選擇及抗干擾措施
[0017]在選擇電源供電方式時，如果選用一套36V鋰電池進行單獨供電，需要同時為電機驅動電路、信號放大電路、主控電路同時進行供電，由于電機驅動器供電時，電機及電機驅動產生的高頻干擾會沿著電源線傳導入信號放大電路和主控電路中，此為檢定裝置主要干擾來源。為盡量減小此干擾源，信號放大電路、主控電路使用一套36V鋰電池進行獨立供電，電機驅動電路使用一套36V鋰電池進行獨立供電；主控電路中采用光耦電路連接MCU最小系統(tǒng)與電機驅動，使兩者隔離開;在電機四線與電機驅動的接口處夾套磁環(huán)，在電機四線上包裹一層鋁箔薄紙，用于屏蔽干擾;使用硬質鋁作為儀器箱制作材料，合理設計電機、電機驅動、主控電路、信號放大電路空間安裝位置，盡可能減小在密閉空間中存在的相互干擾問題。
[0018]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019](I)本發(fā)明能夠對汽車制動踏板力計和制動手拉力計同時在一種檢定裝置上進行檢定，實現了一機多用功能，改善了踏板力計檢定的精度，改進了手拉力計檢定的方式，提高了制動操縱力計檢定裝置的易用性，減小了人工操作的工作量。
[0020](2)本發(fā)明采用高精度標準測力傳感器、三級信號處理方式、步進電機、細分驅動器組成檢定裝置的信號處理單元和