Устройство для измерения параметров тормозного процесса транспортного средства Советский патент 1986 года по МПК G01M17/07 

Устройство содержит блок формиро вания информационного параметра (БФИП) 1. Измерительный узел 4 под ключен к генератору 5 импульсов и через кнопку 3 управления к БФИП 1. Хронизирующий блок 6 соединен с измв рительным узлом 4. Блок 7 управления регистрирующим узлом подключен к хро визирующему блоку 6, блоку 2 обработ ки информационного параметра и через кнопку 3 управления к БФИП 1. РеИзобретение относится к области диагностирования технического состояния транспортных средств, в частности к устройствам для контроля и измерения тормозных параметров автомоби- ля.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения времени срабатывания

тормозного привода и уменьшение тру

„ доемкости диагностирования тормозной

с;истемы транспортного средства за счет раздельного определения параметров тормозного процесса.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - pcциллoгpa мы в ыходных напряжений, номера которых соответствуют цифровы обозначениям элементов блок-схемы устройства.

Устройство содержит блок 1 фор- мирования информационного параметра (БФИП), блок 2 обработки информационного параметра, соединенный через кнопку 3 управления с БФИП 1,, изме- рительньш-узел 4, подключенный к генератору 5 импульсов и через клоп- ку 3 управления - к БФИП 1; хронизи- рующий блок 6, соединенный с измерительным узлом 4, блок 7 управления регистрирунщим узлом, подключенный к хронизирующему блоку 6, блоку 2 обработки информационного параметра и через кнопку 3 управления к БФИП 1 и регистрирукпций узел 8, соединенный с блоком 7 управления регистрирующим узлом, БФИП 1 и генератором 5 импульсов.

БФИП 1 выполнен в виде датчика 9 частоты вращения затормаживаемого объекта и формирователя.10 импуль-

10085

гистрирующий узел 8 выполнен в виде шести схем совпадения 26-31 и шести счетчиков 32-37, причем один вход схемы совпадения 26 соединен с вьгхо- дом формирователя 10 импульсов. Одни входы схем 27-31 совпадения соединены с выходом генератора 5 импульсов. Один вход формирователя 24 измерительного интервала подключен к прямому выходу а триггера Шмитта. 2 ил.

сов, подключенного к выходу датчика

9частоты вращения.

Блок. 2 обработки информационного параметра выполнен в виде фильтра 1 низких частот, подключенного через кнопку 3 управления к выходу формирователя 10 импульсов, элемента 12 двойного дифференцирования, вход которого соединен с выходом фильтра 1 низких частот, и триггера Шмитта 13 подключенкого к выходу элемента 12 . двойного дифференцирования.

Измерительньш узел 4 выполнен в виде счетчика 14, счетньпЧ вход которого подключен к генератору 5 импульсов, а сбросовый вход - через кнопку 3 управления к формирователю

10импульсов.

Хронизирующий блок 6 выполнен в виде двух задающих элементов 15 и 16, выходы которых соответственно связаны с одними входами двух элементов 17 и 18 сравнения, вторые входы которых соединены с выходом счетчика 14 измерительного узла 4.

Блок 7 управления регистрирующим узлом выполнен в виде двух элементов 19 и 20 задержки, трех триггеров 21-23 и двух формирователей 24 к. 25 измерительного интервала, причем вход элемента 19 задержки подключен к вьгходу элемента 17 сравне-. ння, а вькод - к одному из входов триггера ,23. Вход элемента 20 задержки соединен через кнопку 3 управления с выходом формирователя 10 импульсов. Один вход формирователя 24 измерительного интервала подключен к прямому выходу 2. триггера Шмa та 13, инверсный выход сГ которого

3 1

соединен с одним из входов формирователя 25 измерительного интервала, а вторые входы формирователей 24 и 25 измерительного интервала подключены к выходу элемента 20 задержки. Вход триггера 21 и один из входов триггера 22 соединены с выходом элемента 17 сравнения хронизирующего блока, второй вход триггера 22 подключен к выходу элемента 18 сравнения хронизирующего блока, а второй вход триггера 23 - к прямому вьрсоду.а- триггера Шмитта 13.

Регистрирующий узел 8 выполнен в виде шести схем 26-31 совпадения и шести счетчиков 32-37, причем один вход схемы 26 совпадения соединен с выходом формирователя 10 импульсов, одни входы схем 27-31 совпадения сое динены с выходом генератора 5 импульсов, вторые входы схем 26-28 совпадения подключены соответственно к выходам триггеров 21-23, второй вход схемы 29 совпадения подключен к прямому выходу q триггера Шмитта 13, вторые входы схем 30 и 31 совпадения соединены с выходами соответственно формирователей 24 и 25 измерительного интервала, а выходы схем 26-31 совпадения подключены соответственно к счетчикам 32-37. БФИП1 предназначен для получения и формирования электрических импульсов, частота которых пропорциональна частоте вращения колеса транспортного средства.

Блок 2 обработки информационного параметра служит для обработки поступающих на его вход сигналов и вьщеле ния моментов начала нарастания замедления и достижения установившегося замедления.

Кнопка 3 управления предназначена для подачи сигналов с выхода формирователя 10 импульсов, на входы фильтра 11 низких частот, счетчика 14 и элемента 20 задержки на время проведения измерения. Кнопка 3 управления выполнена без самовозврата с возвратом посредством вторичного нажатия и с электронной коммутацией цепей во избежание появления переходных процессов .

Измерительный узел 4 служит для непрерьшного измерения частоты вращения колеса путем подсчета числа импульсов эталонного генератора за время части (1/36) оборота колеса.

Генератор 5 импульсов времени служит источником импульсов опорной

20

100854

частоты повышенной стабильности. Он выполнен в виде последовательно соединенных свободного мультивибратора с кварцевой стабилизацией частоты и , эмиттерного повторителя.

. Хронизирующм блок 6 предназначен для вьщачи сигналов, соответствующих частоте врсоцения колеса в моменты начала и конца торможения.

JQ Блок 7 управления регистрирующим узлом служит для управления работой регистрирующего узла таким образом, что при достижении колесом частоты вращения начала торможения включаютjj; ся счетчики 32 и 33, через время, определяемое элементом 19 задержки, включается счетчик 34, в момент начала нарастания замедления затормаживаемого колеса останавливается счетчик 34 и включаются счетчики 35 и 36, через один период импульсов частоты вращения счетчик 36 останавливается, в момент достижения установившегося замедления останавлива25 ется счетчик 35 и включается счетчик 37, который останавливается через один период импульсов частоты вращения, при достижении колесом частоты вращения конца торможения оста-, навливается счетчик 33, в момент полной остановки колеса останавливается счетчик 32.

Регистрирующий узел 8 предназначен для регистрации числа импульсов датчика частоты вращения колеса, соответствующего его тормозному пути, и промежутков времени, соответствующих времени торможения, времени запаздывания тормозного привода, времени нарастания замедления, скорости в момент начала нарастания замедления и скорости в момент достижения установившегося замедления колеса.

Датчик 9 частоты вращения затормаживаемого объекта служит для получения электрических сигналов, частота которых пропорциональна частоте вращения колеса испытуемого транспортного средства, и может быть выполнен в виде жестко установленного

50 на колесе диска с равномерно расположенными на нем радиальными прорезями, по одну сторону которого находится источник света, 3 по другую- чувствительный элемент, в качестве

55 которого используется фотодиод типа ФД-2,Формирователь 10 импульсов пред- к значен для формирования сигнала

30

35

40

45

.датчика 9 частоты вращения по амп- литуде, фронтам и ::утительн6сти и выполнен в виде последовательно сое динеиных усилителя, триггера Шмитта и ждущего мультивибратора.

Фильтр 11 низких частот служит для детектирования среднего значения электрического сигнала с выхода формирователя 10 импульсов, т, .. преобразования его в сигнал,, постоянное напряжение которого пропорционально частоте вращения колеса транспортного средства. Он выполнен на основе фильтра Бесселя третьего порядка.

Элемент 12 двойного дифференцирования предназначен для получения второй производной от сигнала с выхода фильтра 11 низких частот. Первая производная этого сигнала пропорциональна замедлению колеса, а вторая - скорости изменения замедления, в результате чего на выходе элемента 12 двойного дифференцирования вырабатывается, импульс, передний фронт которого соответствует моменту начала нарастания замедления колеса,.а задний фронт .- моменту достижения установившегося замсдпения. Он выполнен на основе двух последовательно включенных схем дифференцирования па оге рационных усилит ел. с высоким ахоцяьм сопротиБле ием

Триггер Шмитта 13 слукит для. фор- мирования сигнала с выхода элемента 12 двойного дифференцирования по амплитуде и фронтам и выполнен на базе инвертирующего операционного усилителя с положительной обратной связью.

.Счетчик 14 предназначе для не- прерЫБЛОго измерения частоты вращения колеса путем подсчета числа импульсов времени за врегш части его оборота. Он выполнен на цифровых мш росхемах К155ИЕ2. Задающие элементы 15 и 16 служат для задания чисел, соотватствз/юрдих частоте вращения колеса в моменты начала и конца торможения. Элементы 17 и 18 сравнения предназначены для на выходах сигналов в случае совпадения чисел, задан1й1х с помощью за,ча;ощих элементов 15 и 16 соответственно с числа 1и, отсчитанным счетчиком 14 за время части оборота колеса. Вместе с задающими элементами 15 и 16 они вьпюлнены в виде схем совпадения на оснозе микросхем

O

5

П

К155ЛРЗ, соединенных через галетные переключатели 11п1н с выходом депгаф- ратора двоичного кода счетчика 14 в десятичный код, реализованного на основе микросхем К155ВДЗ.

Элементы 19 и 20 задержки служат для задержки импульсов, поступающих соответственно с элемента 17 сравнения и формирователя 10 импульсов, с целью компенсации задержки сигнала фильтром 11 низких частот. Они выполнены на основе фазовых фильтров первого порядка на операционных усилителях.

Триггеры 21-23 предназначены для управления работой схем 26-28 совпадения соответственно. Бее триггеры выполнены с раздельными входами на микросхемах К155ТМ2.

Фомирователи измерительного интервала служат для формирования прямоугольных импульсов, длительность которых равна промежуткам времени между двумя соседними импульсами

25 формирователя 10 импульсов

ответст0

венно в момент начала нарастания замедления и в момент достижения установившегося замедления. Каждьм из . 1 ткх форм1 1рователей состоит из cxetjb ЗИ на микросхеме К155ЛА4 :и .иух трип еров со счетнь -; входом на микросхемах К155ТВ1.

Схемы 26-31 совпаденшг выполненные на базе шкросхем F155JIA3, предназначены для получения, пачек счетных иьшульсов, число которых в пачке для схем 26-29 совпадения, пропорционально соответственно тормозному пути, общему времени торможения,, времени запаздьшания тормозного привода, времени нарастания замедления, а для схем 30 и 31 совпадения - обратно пропорционально соответственно частоте вращения в моменты начала нарастания замедления и достижения установившегося замедления.

Счетчики 32-37 импульсов предназначены для подсчета числа импульсов, поступающих с выхода соответственно схем 26-31 совпадения. Они представляют собой эле.ктронные счетчики на. базе микросхем К155КГЁ2. Состояние счетчиков индицируется цифровыми ин- д:-жаторам1 , управляемыми дешифраторами 133ПП4.

Перед началом измерения с помощью элементов 15 и 16 задают в виде числа ш тульсов соответственно частоту вращения начала и конца торможения.

Устройство работает следующим образом.

В момент подачи питающих устройство напряжений его узлы устанавливаются в самопроизвольное состояние. Нажатием кнопки Сброс (не показана) счетчики 32-37, триггеры 21-23, а также триггеры, входящие -в формирователи 24 и 25 измерительного интервала, устанавливаются в состояние О, при котором все схемы совпадения находятся в закрытом состоянии, и импульсы с выхода формирователя 10 импульсов, и генератора 5 импульсов не могут пройти на счетчики 32-37.

В процессе вращения колеса импульсы от датчика 9 частоты вращения поступают на формирователь 10 импульсов , где они формируются по амплитуде, крутизне фронтов и длительности. После достижения колесом в процессе разгона частоты вращения, превышающей частоту вращения начала торможения, разгон прекращают и нажимают на кнопку 3 управления (фиг.2, t., ) . В результате этого импульсы с выхода формирователя 10 импульсов начинают поступать на входы фильтра 11 низких частот, счетчика 14 и элемента 20 задержки. При этом на сбросовом входе счетчика 14 устанавливается нулевой потенциал, и он начинает счет импульсов с выхода генератора 5 импульсов, периодически переходя в состояние О с приходом импульса с выхода формирова теля 10 импульсов на вход установки счетчика в О,

В момент достижения частотой вращения колеса в процессе ее уменьшения заданной величины начала торможе ния число импульсов, подсчитанн ое счетчиком 14, станет равным числу, заданному с помощью задающего элемента 15, вследствие чего на выходе элемента 17 сравнения выделяется импульс (фиг.2, t)- Этот импульс переключает триггеры 21 и 22 и через время -задержки, определяемое элементом 19 задержки, триггер 23 (фиг.2, tj). В результате этого открьшаются схема 26 совпадения, которая начинает пропускать импульсы с выхода формирователя 10 импульсов на счетчик 32, и схемы 27 и 28 совпадения, которые начинают пропускать импульсы с выхода генератора 5 импульсов соответственно на счетчики 33 и 34,

2100858

Одновременно с этим по импульсу с выхода элемента 17 сравнения происходит автоматическое нажатие на тормозную педаль, и частота вращения

5 колеса начинает уменьшаться.

Через некоторое время, соответствующее времени запаздьшания тормозного привода, тормозные накладки войдут в соприкосновение с тормозным

10 барабаном, начнет возрастать тормозная сила и пропорциональное ей замедление вращающихся колес. В момент начала возрастания замедления напряжение на выходе фильтра 11 низких

5 частот начинает быстро уменьшаться, и на выходе элемента 12 двойного дифференцирования вьфабатьшается импульс, передний фронт и амплитуда которого форм1-1руются триггером Шмит20 та 13 (фиг.2, t).

Положительный импульс с прямого выхода а триггера Шмитта 13 переключает триггер 23 в исходное состояние, схема 28 совпадения закрывается и

25 счетчик 34 останавливается, фиксируя число импульсов, соответствующее времени запаздывания тормозного привода (фиг.2, tj-t((). Этот же импульс открьшает схему 29 совпадения, кото

30

рая начинает пропускать импульсы с

35

40

выхода генератора 5 импульсов на счетчик 35, а также поступает на вход формирователя 24 измерительного интервала. На выходе последнего вырабатывается импульс, длительность которого равна времени между двумя соседними импульсами с выхода элемента 20 задержки. Передний фронт этого импульса открывает схему 30 совпадения, и она начинает пропускать импульсы с выхода генератора 5 импульсов на счетчик36 в течение измерительного интервала, формируемого формирователем 24 (фиг.2, .). После этого счетчик 36 останавливается (фиг.2, tj), фиксируя число импульсов, обратно пропорциональное частоте вращения колеса в момент начала нарастания замедления.

Б момент достижения установивше-

гося замедления напряжение на выходе элемента 12 двойного дифференцирования понижается, и на прямом выходе а триггера Шмитта 13 формируется задний фронт импульса (фиг.2, t).

55 Вследствие этого схема 29 совпадения закрьгоается, счетчик 35 останавливается , фиксируя число и fflyльcoв, соответствующее времени нарастания

9.1

замедления (фиг.2, ). Задний фронт импульса с инверсного выхода 8 триггера Шмитта 13 запускает формирователь -25 измерительного интервала, который работает аналогично формирователю 24. Передний фронт импульса с выхода формирователя 25 измерительного интервала открыв&ет схему 31 совпадения на период между двумя ближайшими смежными импульсами с выхода элемента 20 задержки (фиг.2 tg-t). В течение этого периода импульсы с выхода генератора 5 импульсов проходят через схему 31 совпадения на счетчик 37. По заднему фронту импульса с выхода формирователя 25 измерительного интервала счетчик 37- останавливается (фиг. 2, t.), фиксируя число импульсов, обратно пропорциональное частоте вращения колеса в момент достижения устано- виршегося замедления.

При достижении колесом частоты вращения, соответствующей частоте вращения конца торможения, наступит совпадение числа импульсов, подсчитанного счетчиком 1Д, с числом, заданным с помощью задающего элемента 16. В результате этого на выходе элемента 18 сравнения вьщеляется импульс (фиг.2, tg)s которьй перекхпо- чает триггер 22 в исходное состояние, схема 27 совпадения закрывается и счетчик 33 останавливается,, фиксируя число импульсов, cooTBeTci Bj Ksnee об- цему времени торможения (фиг.2, t t,).

В момент полной остановки колеса останавливается счетчик 32, фиксируя число иьшульсов, соответствующее i op M03HOM пути колеса. На этом цикл измерения заканчивается.

Таким образок, по окончании цикла работы устройства в цифровом виде регистрируются практически все; параметры, необходимые для получения тор мозной диаграммы. На счетчике 32 фик сируегся число импульсов, соответствующее тормозному пути колеса, на счетчике 33 - число импульсов, соответствующее общему времеш торможения, на счетчике 34 - число импульсов, соответствующее времени запаз- дьтания тормозного привода, на счетчике 35 - число импульсов, соответ- ствукяцее времени нарастания замедления, на счетчике 36 - число импульсов, соответствующее частоте вращения колеса в момент начала нараста

15

20

1008510

ния замедления, на счетчике 37 - число импульсов, соответствующее частоте вращения колеса в момент достижения установившегося замедле- 5 ния.

Формула изобретения

Устройство для измерения пара- д метров тормозного процесса транспортного средства, содержащее блок формирования информационного параметра, выполненный на последовательно соединенных датчике частоты вращения и формирователе импульсов, кнопку управления, генератор импульсов, изме- рительньш узел, выполненный в виде счетчика, счетный вход которого подключен к генератору импульсов, хрони- зирующий блок с двумя элементами сравнения и двумя задающими элементами, соединенными с одними входами элементов сравнения, другие входы которых подключены к выходу счетчи- 25 ка измерительного узла, регистрирующий узел, выполненный в виде трех счетчиков и трех схем совпадения, причем первый вход первой схемы совпадения подключен к выходу формирова- гелл импульсов, а выход - к первому счетчикуэ первые входы второй и тре- .тьей схем совпадения подключены к вькоду генератора импульсов, а выходы - соответственно к втором и третьему счетчикам, и. блок управления регистрирующим узлом, выполненный на трех триггерах, вход первого из которых подключен к выходу одного элемента сравнения хронизирующего блока,, первый вход второго триггера - к выходу второго элемента сравнения хронизирующего блока, а выход первого триггера - к второму входу первой схемы совпадения регистрирующего узла,о тличающееся тем, что, с целью повышения точное- ти измерения времени срабатывания тормозного привода и уменьшения .трудоемкости диагностирования тормозной системы транспортного средст- .ва за счет раздельного определения параметров тормозного процесса, оно дополнительно снабжено блоком обработки информационного параметра, подключенным через .кнопку управле- 55 ния к выходу блока формирования информационного- параметра и включающего в себя последовательно соединенные фильтр низких частот, элемент

30

35

40

45

50

двойного дифференцирования и триггер Шмитта, блок управления регистрирующим узлом снабжен двумя элементами задержки, вход первого из которых подключен к выходу первого элемента сравнения хронизирующего блока, а выход - к первому входу третьего триггера блока управления регистрирующим узлом, вход второго элемента задержки совместно со сбросовым вхо- , дом счетчика измерительного узла соединен через кнопку управления с выходом формирователя импульсов блока формирования информационного параметра, двумя формирователями измерительного интервала, один вход первого из которых совместно с вторым входом третьего триггера этого же блока подключен к первому выходу триггера Шмитта блока обработки информационного параметра, второй выход которого соединен с одним из входов второго формирователя измерительного интервала, а другие входы обоих формирователей измеритель t} . t t

IIIIIIIIIIIIII1Ш

tit

IIII

III

ULL

Ilillililllliill

ВНИИПИ , Заказ 43/13 Тираж 778 Подлисное Филиал mn DaTCsV, г, Ужгород ул. Проектная, А

него интервала подключены к выходу второго элемента задержки, причем второй вход второго триггера блока управления регистрирующим узлом подключен к выходу первого элемента сравнения хронизирующего блока, а выходы второго и третьего триггеров этого блока подключены к вторым входам соответственно второй и третьей схем совпадения регистрирукщего узла, регистрирующий узел снабжен четвертым, пятым и шестым счетчиками и четвертой, пятой и шестой схемами совпадения, первые входы которых

подключены к выходу генератора импульсов, а выходы - к соответствующим счетчикам, второй вход четвертой схемы совпадения соединен с первым выходом триггера Шмитта блока обработки информационного параметра, вторые входы пятой и шестой схем совпадения подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей блока управления регистрирующим узлом.

7.

г ts

ШШ1ШШШШШ

IL

I

л

:N

JJ

JL

ililSHllllllinili

Изобретение относится к области диагностирования технического состояния транспортных средств, к устройствам для контроля и измерения тормозных параметров автомобиля. Цель изобретения - повышение точности из- .мерения времени срабатывания тормозного привода и уменьшение трудоемкости диагностирования тормозной системы. (Л ND СХ) СП