CN202433152U

CN202433152U - 一种基于单片机的汽车重心测量装置

Info

Publication number: CN202433152U
Application number: CN2011205092020U
Authority: CN
Inventors: 王旭; 刘坤; 席晓哲
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-08

Abstract

本实用新型公开了种基于单片机的汽车重心测量装置，该装置至少包括安装在汽车左右轮称重传感器和后轴安装的角度传感器，称重传感器和角度传感器通过信号调理模块连接一个单片机，单片机上连接有电源。能够保证称重检测装置的稳定性、采集数据的同步性和可靠性，且计算结果准确，具有硬件结构简单、容易实现和成本低等特点，且在实际应用中运行稳定，测量数据精确，具有较好的应用前景。

Description

一种基于单片机的汽车重心测量装置

技术领域

本实用新型涉及汽车安全稳定性领域，具体的说，涉及一种基于单片机的汽车重心测量装置。

背景技术

汽车的重心位置是影响汽车牵引性能优劣的重要因素，也是影响汽车侧滑、跑偏和前轮丧失转向能力的直接因素。在汽车的动力学仿真计算中，也需要用到车体重心这一参数，如果该参数不准确，将直接影响到汽车动力学仿真的结果。此外，当前道路交通翻车事故频发的主要原因大多是由于超载、超速等造成，而这些事故的直接理论原因则是车辆操纵稳定性失控，违背了车辆悬架、车辆重心等客观因素的约束。因此，在汽车设计和定型试验过程中，对汽车重心位置的计算与检测是有效改善汽车的运行稳定性以及合理分配汽车轴重和轮重的一个重要措施。汽车重心的水平位置和纵向位置可以通过精确测量前、后车轮的轴荷和左、右侧车轮的载荷计算出来。但对于汽车重心高度的测量，其测量设备和实验测量精度随采用的方法的不同而不同。

发明内容

针对现有的汽车重心测量系统的一些结构复杂、测量数据不够精确等缺点，本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的汽车重心测量装置。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种基于单片机的汽车重心测量装置，其特征在于，该装置至少包括安装在汽车左右轮称重传感器和后轴安装的角度传感器，称重传感器和角度传感器通过信号调理模块连接一个单片机，单片机上连接有电源。

本实用新型的其他特点是，单片机采用MC9S12DG128型16位单片机。

所述信号调理模块采用仪表放大器AD623对信号进行放大。

所述的单片机还有上位机软件。

本实用新型的基于单片机的汽车重心测量装置，能够保证称重检测装置的稳定性、采集数据的同步性和可靠性，且计算结果准确，具有硬件结构简单、容易实现和成本低等特点，且在实际应用中运行稳定，测量数据精确，具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的重心高度测量示意图；

图2是本实用新型的硬件结构框图；

图3是装置的主程序流程图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施方式

1、重心测量原理

重心测量采用力矩平衡法进行测量，这种方法所需设备少，比较容易实现。如图1所示，图1为重心高度测量示意图。为避免车辆倾斜产生位移，把汽车前、后悬架都锁死。将汽车后轴放在电阻应变式地中衡上，后轴前后方都不能放三角木，以免产生附加力矩，另一轴任意抬高。由几何模型可知，汽车重心高度Hg为：

Hg = \frac{L (m_{b}^{'} - m_{b})}{m_{t} \tan θ} &PlusMinus; r_{bs}

式中：L为轴距，取左右轴距测量值的平均值；θ为前轴抬高角度；m_t为车辆总质量；m_b为后轴载荷，取左右后轴载荷的平均值；m′_b为车辆抬高时后轴载荷；r_bs为后轮静力学半径，取左右轮静力学半径的平均值。

同时应该注意到，汽车是一个弹性系统，倾斜时会受锁死状态的悬架、轮胎等元件弹性变形的影响。因此测试时应慢慢抬高一轴(最少4阶段)，对每一阶段的抬高角度及另一轴的负荷分别进行记录。然后根据记录结果作轴载质量和相应的抬高角度正切的坐标曲线图，并求得对应抬高角度轴载质量平均值，再根据平均值来计算结果。

2、硬件设计

如图2所示，本实施例给出一种基于单片机的汽车重心测量装置的硬件结构框图，该装置至少包括安装在汽车左右轮称重传感器和后轴安装的角度传感器，称重传感器和角度传感器通过信号调理模块连接一个单片机，单片机上连接有电源。

单片机需要采集2路汽车左右轮称重传感器和1路汽车抬起角度传感器信号，然后经过调理放大后送到单片机的A/D转换器，再由单片机对采集到的数据进行处理，处理后经串行通讯接口传送到上位机软件输出结果。

2.1单片机：

在本实施例中，单片机选择MC9S12DG128B单片机，它是Motorola公司M68HC12系列16位单片机中的一种，其内部结构主要有单片机基本部分和CAN功能部分组成，基本结构包括：一个中央处理器单元HCS12(CPU)，2个异步串行通信口SCI，2个同步串行通信口SPI，8通道输入捕捉/输出比较定时器，1个8通道脉宽调制模块以及49个独立数字I/O口(其中20个具有外部中断及唤醒功能)，在片内还拥有128KB的Flash ROM，8KB的RAM，2KB的EEPROM。该单片机具有功耗低、速度快、测量精度高、扩展功能强等特点，因此能够满足重心测量系统的设计要求。单片机模块主要用来实现单片机运行所需的最小系统要求，包括时钟电路、复位电路、串口电路、BDM接口。时钟电路通过把一个16MHz的外部晶振，接在单片机的外部晶振输入接口EXTAL和XTAL上，利用MC9S12DG128内部的压控振荡器和锁相环(PLL)把频率提高到25MHz，作为单片机工作的内部总线时钟；复位电路是通过一个复位按键给单片机一个复位信号，调试过程中十分有用；串口的RS-232驱动电路可实现TTL电平到RS-232电平的转换；BDM接口让用户可以通过BDM调试工具向单片机下载和调试程序。

2.2信号调理模块：

传感器采集的模拟信号是由2路汽车左右轮称重传感器和1路汽车抬起角度传感器信号并联产生。信号调理模块采用仪表放大器AD623对信号进行放大，并将信号转化为单片机A/D可用正电压。此外，此模块还调节电桥输出零点偏置以及对输出模拟信号进行滤波。

2.3电源模块：

由于MC9S12DG128单片机和外部传感器均使用5V电压，故此测量系统所需电源仅一路。先将220V的交流电经过变压器转换为低压电流，然后经整流及芯片7805转换为+5V的直流电压。

3、软件设计

软件是在Fresscale公司特有的CodeWarrior开发环境下进行调试运行，并通过C语言编程实现。软件设计完全按照结构化的程序设计方案，将整个程序按照功能分为若干个程序模块，以方便调试和检查。程序主要包括：主程序、A/D转换程序、数据处理程序、数据发送程序和串口中断接收程序。主程序流程图如图3所示。在系统初始化后，根据上位机软件所发出的指令来选择数据采集通道，然后将采集到的数据进行处理后发送到上位机。

汽车重心位置参数是汽车设计和汽车试验过程中的重要指标，直接影响汽车动力性、制动性、操纵稳定性及其相关性能。测试结果表明，本实用新型的基于单片机的汽车重心测量装置，能够保证称重检测装置的稳定性、采集数据的同步性和可靠性，且计算结果准确。

Claims

1.一种基于单片机的汽车重心测量装置，其特征在于，该装置至少包括安装在汽车左右轮称重传感器和后轴安装的角度传感器，称重传感器和角度传感器通过信号调理模块连接一个单片机，单片机上连接有电源。

2.如权利要求1所述的基于单片机的汽车重心测量装置，其特征在于，所述的单片机选择MC9S12DG128型16位单片机。

3.如权利要求1所述的基于单片机的汽车重心测量装置，其特征在于，所述的信号调理模块采用仪表放大器AD623。

4.如权利要求1所述的基于单片机的汽车重心测量装置，其特征在于，所述的单片机上还有串行通讯接口。