數字式汽車車輪定位儀的製作方法
2023-04-26 07:47:36
專利名稱：數字式汽車車輪定位儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於車輛的測試領域，尤其涉及一種車輪的定位測試裝置。
背景技術：
由於汽車的行駛速度越來越高，其操縱穩定性對其安全性影響越來越重要。汽車轉向輪的定位值是評價汽車的操縱性和直線行駛穩定性的重要參數。前輪定位值正確，能使汽車的操縱性保持穩定；如果前輪定位不正常，不僅會引起轉向沉重，增加駕駛員的勞動強度，汽車的行駛不穩定，不能保持直線行駛、車輪失去自動回正作用，造成汽車操縱失準，有導致事故的危險，而且還會加劇轉向機構和轉向輪胎的磨損，燃油消耗量增加，動力性能下降等許多不利因素。為此，汽車轉向輪定位值是安全檢測中的重點檢測項目之一。通過對定位參數的檢測和調整，可增加車輛直線行駛時的操縱穩定性和安全性，全部定位參數檢測、調整合格後，能夠減少輪胎磨損、懸掛系統磨損和降低燃油消耗。
在上述定位參數中，車輪前束值/角、車輪外傾角、主銷後傾角和主銷內傾角統稱為前輪定位，又稱前輪定位四要素，汽車的操縱穩定性與前輪定位有著極其密切的關係。
目前對前輪定位參數的檢測方式有靜態檢測和動態檢測兩種方法。靜態檢測使用前輪定位儀，動態檢測使用側滑試驗臺。靜態檢測設備主要可分為水準式(氣泡式)和光束式，前者通過觀察設置在位於輪輞夾具掛架中心圓盤上的水平泡的讀數來測定各項參數值；後者通過觀察光束在標尺或刻度盤上的讀數，來讀取各項參數的測量值。上述兩類測量裝置的測量結果靠檢測人員肉眼觀察讀出，人員勞動強度大，測量結果受人為因素影響較大，顯示不直觀，檢測速度慢，難以適應檢測線流水化作業的需要。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、使用方便、測試結果顯示直觀、整體裝置成本低廉的數字式汽車車輪定位儀。
本實用新型的技術方案是提供一種數字式汽車車輪定位儀，包括帶有固定部件的輪輞夾具，其特徵在於；輪輞夾具的固定部件上設置測試機頭，測試機頭帶有測試臂，測試臂的一端設置水平轉向角測試單元；測試機頭內設置垂直轉向角測試單元；測試機頭設置放大單元和LED顯示單元；測試傳感器經放大單元、選通單元、A/D轉換單元與控制單元連接，控制單元經I/O擴展單元與印表機接口、LED顯示單元和輸入單元連接；控制單元還與報警單元、液晶顯示單元和通訊接口單元連接；電源單元與上述單元連接。
其中所述的帶有測試機頭的輪輞夾具至少為兩套，兩套機頭測試臂上的水平轉向角測試單元的檢測軸通過彈性測試線或彈性繩連接為一體。
其所述的水平或垂直轉向角測試單元為角度傳感器。
其所述的放大單元包括比較放大電路和零點調整電路，其中比較放大電路的一個輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接，其另一個輸入端與零點調整電路連接，比較放大電路的信號輸出端與選通電路的信號輸入端連接；所述的控制單元包括單片機電路和存儲電路，其單片機的I/O埠分別與A/D轉換單元的數據輸出端、液晶顯示單元及報警單元的輸入端和存儲電路的數據輸入/輸出埠對應連接；其控制埠分別與選通單元、A/D轉換單元、I/O擴展單元和液晶顯示單元的相應控制埠連接；其通訊埠與通訊接口單元的數據埠連接；所述選通電路的信號輸入端與比例放大電路的信號輸出端連接，其信號輸出端與A/D轉換單元的數據輸入埠連接，其控制端與控制單元中單片機的I/O埠對應連接；所述A/D轉換單元的數據輸入端與選通電路的信號輸出端連接，其數據輸出端與控制單元中單片機的I/O埠連接，其控制埠與控制單元中單片機的控制埠對應連接；所述I/O擴展單元的I/O埠與控制單元中單片機的I/O埠對應連接，其控制埠與控制單元中單片機的控制埠對應連接，其I/O擴展埠分別與印表機接口、輸入單元的輸出端和LED顯示單元的輸入端對應連接；所述的通訊接口單元包括電平轉換晶片電路和標準PC機通訊接口，單片機的通訊埠經過電平轉換晶片與標準PC機通訊接口連接；所述的LED顯示單元包括解碼電路和發光二極體LED，其中解碼電路的輸入端與I/O擴展單元的I/O擴展埠連接，其輸出端經過發光二極體LED與電源端連接。
其所述的比例放大電路為兩級運放電路，其中第一級運放電路的負輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接，其正輸入端與零點調整電路連接，第一級運放電路的信號輸出端與第二級運放電路的正輸入端連接，第二級運放電路的負輸入端與其輸出端和選通電路的信號輸入端連接。
其所述單片機的控制端經過電子開關電路與選通電路的控制埠對應連接；所述的電子開關為三極體，三極體的基極與單片機的I/O埠連接，其另外兩極分別與電源端和選通電路的控制端連接。
其所述的輸入單元為按鍵式鍵盤，每個按鍵電路的一端接地，其另一端與相應I/O擴展單元的I/O擴展埠連接並經電阻與電源端連接。
其所述的報警單元為蜂鳴器或喇叭。
與現有技術比較，本實用新型的優點是1.採用單片機技術完成相應的檢測和計算、顯示和數據傳送功能，結構簡單，裝置整體成本低。
2.操作鍵盤數量少，操作簡單，採用發光二極體和液晶顯示屏對測量結果進行顯示，結果顯示直觀，便於普通維修人員使用、操作。
3.採用標準PC機聯網接口，可與上位機(PC機)連網配套使用，進行數據通訊，便於數據的共享和存儲。
4.使用電子式角度測量傳感器，測量精度高，其測試信號可直接送入各種電子儀器進行數據處理、記錄和顯示。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
圖1是本實用新型輪輞夾具和機頭的結構示意圖；圖2是圖1的A向視圖；
圖3是本實用新型的電氣原理方框圖；圖4是本實用新型放大單元實施例的線路圖；圖5是本實用新型選通單元實施例的線路圖；圖6是本實用新型LED顯示單元實施例的線路圖；圖7是本實用新型I/O擴展單元實施例的線路圖；圖8是本實用新型輸入單元實施例的線路圖；圖9是本實用新型通訊單元實施例的線路圖。
具體實施方式
圖1和圖2中，固定在車輪輪輞上的輪輞夾具設置有中心螺杆調節手柄3、輪輞卡爪2和位於掛架中心的固定部件1，固定部件1上設置測試機頭4，測試機頭帶有測試臂5，測試臂的一端設置水平轉向角測試單元6，測試機頭的外殼上有LED發光二極體7，其內設置有兩個垂直轉向角測試單元和與上述三個轉向角測試單元對應連接的放大單元(圖中未示出)。
帶有測試機頭4的輪輞夾具至少為兩套，分別固定在汽車的兩個對應車輪(同為前輪或後輪)的輪轂上，兩套機頭測試臂上的水平轉向角測試單元6和9的檢測軸通過彈性測試線8連接為一體。
位於測試臂一端的水平轉向角測試單元用於測試車輪的前束角，位於測試機頭內的垂直轉向角測試單元分別用於測試車輪的外傾角和主銷的內傾角及後傾角，當採用單軸式轉向角測試單元時，需要用兩個傳感器，當採用雙軸式轉向角測試單元時，只需要一個傳感器。
圖3中，轉向角測試傳感器經放大單元、選通單元、A/D轉換單元與控制單元(單片機)連接，控制單元經I/O擴展單元與印表機接口、LED顯示單元和輸入單元連接；控制單元中的單片機還與報警單元、液晶顯示單元和通訊接口單元連接；控制單元中單片機的控制埠分別與選通單元、A/D轉換單元、I/O擴展單元和液晶顯示單元的相應控制埠連接。
圖4中，比例放大電路為兩級運放電路，其中第一級運放電路(IC1A、IC2A、IC3A、IC4A、IC5A或IC6A)的負輸入端2腳通過插頭LW或RW與角度傳感器的信號輸出端連接，其正輸入端3腳與由電阻Ri1(I＝1、2、3、4、5、6，下同。)、Ri2、Ri3和可調電阻WiO構成的零點調整電路連接，第一級運放電路的信號輸出端1腳與第二級運放電路(IC1B、IC2B、IC3B、IC4B、IC5B或IC6B)的正輸入端5腳連接，第二級運放電路的負輸入端6腳與其輸出端7腳連接並通過接頭I/O1與選通電路相應的信號輸入端連接。
採用兩級運放電路的目的是為了緩衝和隔離輸出信號。
放大單元的組數與所使用的角度傳感器的數量相對應，通過改變選通電路晶片的輸入信號路數和選擇相應組數的放大單元和角度傳感器，本實用新型可對一對車輪(前輪或後輪)或同時對兩組車輪(一對前輪和一對後輪)進行測試。
圖5中，選通電路IC5的信號輸入端X0～X5通過插頭I/O與比例放大電路的相應信號輸出端連接，其信號輸出端X與A/D轉換單元的數據輸入埠連接，其控制端A、B、C經過電子開關電路與單片機的相應I/O埠連接，本實施例中電子開關採用三極體，三極體Q1、Q2、Q3的基極B與單片機的相應I/O埠連接，其另外兩極分別與電源端和選通電路IC5的控制端A、B、C連接。
當三極體採用NPN型管時，其集電極經過電阻R107、R108或R109與電源端連接，其發射極接地；當三極體採用PNP型管時，其發射極經過電阻R107、R108或R109與電源端連接，其集電極接地。
由於單片機的I/O埠輸出電平的限制，為了與選通電路晶片的控制埠電平相匹配，故設置電子開關電路，若通過晶片型號的選擇，使得兩IC晶片的埠I/O電平能匹配，則電子開關電路部分可以省略以簡化電路結構。
圖6中，從位於同一機頭上的三個角度傳感器QS、WQ和ZX傳送來的測量信號通過兩個4極插頭並經過插頭LW或RW被送至圖3中運放電路的輸入端，從I/O擴展電路來的測試結果LED顯示信號經過圖3中的LED-1插頭和本圖中的L/RW插頭被送至解碼電路IC8的A、B腳，經過解碼，分別控制發光二極體LED1、LED2或LED3工作發光，顯示「左高」、「全平」或「右高」等相關信息，便於現場維修人員直接觀察，及時調整相關零部件，縮短測試和調試時間。
圖7中，I/O擴展電路IC2的數據I/O埠AD0～AD7與控制單元中單片機的相應I/O埠對應連接，其控制埠亦與單片機的相應控制埠對應連接；其I/O擴展埠PA0～PA7與印表機接口PRINT的相應腳對應連接，其I/O擴展埠PB0～PB7經過插頭LED與位於圖3中的LED-1插頭的相應腳對應連接，其I/O擴展埠PC0～PC3經鍵盤接口KEY與圖8中的輸入鍵盤的相應按鍵對應連接。
通過設置I/O擴展電路，使得本裝置可同時與鍵盤、印表機和LED顯示裝置連接，進行相關數據的發送和接收工作。
圖8中，與測試有關的按鍵電路(包括ZP、UP、DOWN和ENTER)的一端經過插頭KEY1和圖7中的插頭KEY的7、8腳接地，其另一端經過插頭KEY1和圖7中的插頭KEY與I/O擴展單元的I/O擴展埠PC0～PC3連接，並經電阻R110～R115與電源端連接，其中復位鍵RESET的一端經過插頭KEY1和圖7中的插頭KEY的6腳與+5V電源連接，其另一端經過插頭KEY1和圖7中的插頭KEY的5腳與控制單元、存儲單元和I/O擴展單元中各相關IC晶片的RESET管腳對應連接。
圖9中，單片機的通訊接口TXD和RXD管腳分別與電平轉換電路IC4的10和9腳對應連接，IC4的7和8管腳分別與PC機串行通訊口的RXD』和TXD』腳對應連接。
由於角度傳感器、單片機、A/D數據轉換、液晶顯示、存儲電路、選通電路、比例放大電路、單片機與PC機的通訊等均為現有技術，其工作原理在此不再敘述；單片機電路、液晶顯示單元和存儲電路的具體電路在此不再給出。
水平角度傳感器可選擇普通的電阻(電位器)式角度傳感器產品，垂直角度傳感器可以選用單軸或雙軸式電子傾角傳感器，如AccuStar公司的產品；比例放大電路IC1～IC6可選用TL062、TL062A、TL062B、TL062Y、TL062CP或TL062ACP等型號的晶片；選通電路IC5可選擇CD4051B、CD54/74HCT4051、MC14051B或CD4051BMS等型號的晶片；解碼電路IC8可選擇74LS138或與之功能相同或相近的晶片；I/O擴展電路IC2可選用D8155B、TA8155FN或TA8155F等型號的晶片；單片機CPU可選用AT89C55、AT89C55WD或與之功能相同或相近的晶片；存儲電路採用X25045或與之功能相同或相近的E2PROM晶片；A/D轉換電路可採用A/D574A或與之功能相同或相近的晶片；電平轉換電路IC4可選用MAX232或DS275等型號的晶片；其餘元件的參數和選擇無特殊要求，在此不再敘述。
實際使用時，將夾具固定在輪輞上，用緊固螺栓將機頭固定在夾具上，分別輕輕抬壓兩側機頭，調平兩機頭的水平泡，上緊固定螺栓，用剎車杆抵住剎車踏板，禁止車輪轉動。連接左、右機頭之間的電纜線，最後連接左前機頭與電源盒之間的電纜線。在兩個水平角度傳感器之間用配備的彈性測試線連接好，檢查各連線安裝無誤後，接通電源，預熱1～2分鐘，待傳感器性能穩定後開始測量。
用「▲」「」鍵上下移動光標，選擇相應的菜單，選定所測項目，按下「ENTER」鍵即可開始所測項目的測試。所測數據動態實時顯示，再次按下「ENTER」鍵，測試結束，測試數據自動存儲。
通過選擇相應的菜單，選定所需功能，可以進行測試、列印、數據傳輸和儀器標定等相關操作。
本實用新型測量精度高，整體成本低，操作簡單，結果顯示直觀，可與上位機(PC機)連網配套使用，便於普通維修人員使用、操作。
本實用新型可廣泛用於各種機動車輛的檢測、維修等領域。
權利要求1.一種數字式汽車車輪定位儀，包括帶有固定部件的輪輞夾具，其特徵在於輪輞夾具的固定部件上設置測試機頭，測試機頭帶有測試臂，測試臂的一端設置水平轉向角測試單元；測試機頭內設置垂直轉向角測試單元；測試機頭設置放大單元和LED顯示單元；測試傳感器經放大單元、選通單元、A/D轉換單元與控制單元連接，控制單元經I/O擴展單元與印表機接口、LED顯示單元和輸入單元連接；控制單元還與報警單元、液晶顯示單元和通訊接口單元連接；電源單元與上述單元連接。
2.按照權利要求1所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的帶有測試機頭的輪輞夾具至少為兩套，兩套機頭測試臂上的水平轉向角測試單元的檢測軸通過彈性測試線或彈性繩連接為一體。
3.按照權利要求1所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的水平或垂直轉向角測試單元為角度傳感器。
4.按照權利要求1所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的放大單元包括比較放大電路和零點調整電路，其中比較放大電路的一個輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接，其另一個輸入端與零點調整電路連接，比較放大電路的信號輸出端與選通電路的信號輸入端連接；所述的控制單元包括單片機電路和存儲電路，其單片機的I/O埠分別與A/D轉換單元的數據輸出端、液晶顯示單元及報警單元的輸入端和存儲電路的數據輸入/輸出埠對應連接；其控制埠分別與選通單元、A/D轉換單元、I/O擴展單元和液晶顯示單元的相應控制埠連接；其通訊埠與通訊接口單元的數據埠連接；所述選通電路的信號輸入端與比例放大電路的信號輸出端連接，其信號輸出端與A/D轉換單元的數據輸入埠連接，其控制端與控制單元中單片機的I/O埠對應連接；所述A/D轉換單元的數據輸入端與選通電路的信號輸出端連接，其數據輸出端與控制單元中單片機的I/O埠連接，其控制埠與控制單元中單片機的控制埠對應連接；所述I/O擴展單元的I/O埠與控制單元中單片機的I/O埠對應連接，其控制埠與控制單元中單片機的控制埠對應連接，其I/O擴展埠分別與印表機接口、輸入單元的輸出端和LED顯示單元的輸入端對應連接；所述的通訊接口單元包括電平轉換晶片電路和標準PC機通訊接口，單片機的通訊埠經過電平轉換晶片與標準PC機通訊接口連接；所述的LED顯示單元包括解碼電路和發光二極體LED，其中解碼電路的輸入端與I/O擴展單元的I/O擴展埠連接，其輸出端經過發光二極體LED與電源端連接。
5.按照權利要求4所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的比例放大電路為兩級運放電路，其中第一級運放電路的負輸入端與角度傳感器的信號輸出端連接，其正輸入端與零點調整電路連接，第一級運放電路的信號輸出端與第二級運放電路的正輸入端連接，第二級運放電路的負輸入端與其輸出端和選通電路的信號輸入端連接。
6.按照權利要求4所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述單片機的控制端經過電子開關電路與選通電路的控制埠對應連接。
7.按照權利要求6所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的電子開關為三極體，三極體的基極與單片機的I/O埠連接，其另外兩極分別與電源端和選通電路的控制端連接。
8.按照權利要求1所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的輸入單元為按鍵式鍵盤，每個按鍵電路的一端接地，其另一端與相應I/O擴展單元的I/O擴展埠連接並經電阻與電源端連接。
9.按照權利要求1所述的數字式汽車車輪定位儀，其特徵在於所述的報警單元為蜂鳴器或喇叭。
專利摘要一種數字式汽車車輪定位儀，屬於車輛的測試領域。包括帶有固定部件的輪輞夾具，其特徵在於輪輞夾具的固定部件上設置測試機頭，測試機頭帶有測試臂，測試臂的一端設置水平轉向角測試單元；測試機頭內設置兩個垂直轉向角測試單元；測試機頭設置放大單元和LED顯示單元；測試傳感器經放大單元、選通單元、A/D轉換單元與控制單元連接，控制單元經I/O擴展單元與印表機接口、LED顯示單元和輸入單元連接；控制單元還與報警單元、液晶顯示單元和通訊接口單元連接；電源單元與上述單元連接。本實用新型測量精度高，整體成本低，操作簡單，結果顯示直觀，可與上位機(PC機)連網配套使用，便於普通維修人員使用、操作。可廣泛用於各種機動車輛的檢測、維修領域。
文檔編號G01M17/00GK2594778SQ0321456
公開日2003年12月24日 申請日期2003年1月8日 優先權日2003年1月8日
發明者魏波 申請人:張同合