CN2594778Y

CN2594778Y - 数字式汽车车轮定位仪

Info

Publication number: CN2594778Y
Application number: CN 03214564
Authority: CN
Inventors: 魏波
Original assignee: 张同合
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2013-01-08

Abstract

一种数字式汽车车轮定位仪，属于车辆的测试领域。包括带有固定部件的轮辋夹具，其特征在于轮辋夹具的固定部件上设置测试机头，测试机头带有测试臂，测试臂的一端设置水平转向角测试单元；测试机头内设置两个垂直转向角测试单元；测试机头设置放大单元和LED显示单元；测试传感器经放大单元、选通单元、A/D转换单元与控制单元连接，控制单元经I/O扩展单元与打印机接口、LED显示单元和输入单元连接；控制单元还与报警单元、液晶显示单元和通讯接口单元连接；电源单元与上述单元连接。本实用新型测量精度高，整体成本低，操作简单，结果显示直观，可与上位机(PC机)连网配套使用，便于普通维修人员使用、操作。可广泛用于各种机动车辆的检测、维修领域。

Description

数字式汽车车轮定位仪

技术领域

本实用新型属于车辆的测试领域，尤其涉及一种车轮的定位测试装置。

背景技术

由于汽车的行驶速度越来越高，其操纵稳定性对其安全性影响越来越重要。汽车转向轮的定位值是评价汽车的操纵性和直线行驶稳定性的重要参数。前轮定位值正确，能使汽车的操纵性保持稳定；如果前轮定位不正常，不仅会引起转向沉重，增加驾驶员的劳动强度，汽车的行驶不稳定，不能保持直线行驶、车轮失去自动回正作用，造成汽车操纵失准，有导致事故的危险，而且还会加剧转向机构和转向轮胎的磨损，燃油消耗量增加，动力性能下降等许多不利因素。为此，汽车转向轮定位值是安全检测中的重点检测项目之一。通过对定位参数的检测和调整，可增加车辆直线行驶时的操纵稳定性和安全性，全部定位参数检测、调整合格后，能够减少轮胎磨损、悬挂系统磨损和降低燃油消耗。

在上述定位参数中，车轮前束值/角、车轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角统称为前轮定位，又称前轮定位四要素，汽车的操纵稳定性与前轮定位有着极其密切的关系。

目前对前轮定位参数的检测方式有静态检测和动态检测两种方法。静态检测使用前轮定位仪，动态检测使用侧滑试验台。静态检测设备主要可分为水准式(气泡式)和光束式，前者通过观察设置在位于轮辋夹具挂架中心圆盘上的水平泡的读数来测定各项参数值；后者通过观察光束在标尺或刻度盘上的读数，来读取各项参数的测量值。上述两类测量装置的测量结果靠检测人员肉眼观察读出，人员劳动强度大，测量结果受人为因素影响较大，显示不直观，检测速度慢，难以适应检测线流水化作业的需要。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、测试结果显示直观、整体装置成本低廉的数字式汽车车轮定位仪。

本实用新型的技术方案是：提供一种数字式汽车车轮定位仪，包括带有固定部件的轮辋夹具，其特征在于；轮辋夹具的固定部件上设置测试机头，测试机头带有测试臂，测试臂的一端设置水平转向角测试单元；测试机头内设置垂直转向角测试单元；测试机头设置放大单元和LED显示单元；测试传感器经放大单元、选通单元、A/D转换单元与控制单元连接，控制单元经I/O扩展单元与打印机接口、LED显示单元和输入单元连接；控制单元还与报警单元、液晶显示单元和通讯接口单元连接；电源单元与上述单元连接。

其中所述的带有测试机头的轮辋夹具至少为两套，两套机头测试臂上的水平转向角测试单元的检测轴通过弹性测试线或弹性绳连接为一体。

其所述的水平或垂直转向角测试单元为角度传感器。

其所述的放大单元包括比较放大电路和零点调整电路，其中比较放大电路的一个输入端与角度传感器的信号输出端连接，其另一个输入端与零点调整电路连接，比较放大电路的信号输出端与选通电路的信号输入端连接；所述的控制单元包括单片机电路和存储电路，其单片机的I/O端口分别与A/D转换单元的数据输出端、液晶显示单元及报警单元的输入端和存储电路的数据输入/输出端口对应连接；其控制端口分别与选通单元、A/D转换单元、I/O扩展单元和液晶显示单元的相应控制端口连接；其通讯端口与通讯接口单元的数据端口连接；所述选通电路的信号输入端与比例放大电路的信号输出端连接，其信号输出端与A/D转换单元的数据输入端口连接，其控制端与控制单元中单片机的I/O端口对应连接；所述A/D转换单元的数据输入端与选通电路的信号输出端连接，其数据输出端与控制单元中单片机的I/O端口连接，其控制端口与控制单元中单片机的控制端口对应连接；所述I/O扩展单元的I/O端口与控制单元中单片机的I/O端口对应连接，其控制端口与控制单元中单片机的控制端口对应连接，其I/O扩展端口分别与打印机接口、输入单元的输出端和LED显示单元的输入端对应连接；所述的通讯接口单元包括电平转换芯片电路和标准PC机通讯接口，单片机的通讯端口经过电平转换芯片与标准PC机通讯接口连接；所述的LED显示单元包括译码电路和发光二极管LED，其中译码电路的输入端与I/O扩展单元的I/O扩展端口连接，其输出端经过发光二极管LED与电源端连接。

其所述的比例放大电路为两级运放电路，其中第一级运放电路的负输入端与角度传感器的信号输出端连接，其正输入端与零点调整电路连接，第一级运放电路的信号输出端与第二级运放电路的正输入端连接，第二级运放电路的负输入端与其输出端和选通电路的信号输入端连接。

其所述单片机的控制端经过电子开关电路与选通电路的控制端口对应连接；所述的电子开关为三极管，三极管的基极与单片机的I/O端口连接，其另外两极分别与电源端和选通电路的控制端连接。

其所述的输入单元为按键式键盘，每个按键电路的一端接地，其另一端与相应I/O扩展单元的I/O扩展端口连接并经电阻与电源端连接。

其所述的报警单元为蜂鸣器或喇叭。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.采用单片机技术完成相应的检测和计算、显示和数据传送功能，结构简单，装置整体成本低。

2.操作键盘数量少，操作简单，采用发光二极管和液晶显示屏对测量结果进行显示，结果显示直观，便于普通维修人员使用、操作。

3.采用标准PC机联网接口，可与上位机(PC机)连网配套使用，进行数据通讯，便于数据的共享和存储。

4.使用电子式角度测量传感器，测量精度高，其测试信号可直接送入各种电子仪器进行数据处理、记录和显示。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型轮辋夹具和机头的结构示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是本实用新型的电气原理方框图；

图4是本实用新型放大单元实施例的线路图；

图5是本实用新型选通单元实施例的线路图；

图6是本实用新型LED显示单元实施例的线路图；

图7是本实用新型I/O扩展单元实施例的线路图；

图8是本实用新型输入单元实施例的线路图；

图9是本实用新型通讯单元实施例的线路图。

具体实施方式

图1和图2中，固定在车轮轮辋上的轮辋夹具设置有中心螺杆调节手柄3、轮辋卡爪2和位于挂架中心的固定部件1，固定部件1上设置测试机头4，测试机头带有测试臂5，测试臂的一端设置水平转向角测试单元6，测试机头的外壳上有LED发光二极管7，其内设置有两个垂直转向角测试单元和与上述三个转向角测试单元对应连接的放大单元(图中未示出)。

带有测试机头4的轮辋夹具至少为两套，分别固定在汽车的两个对应车轮(同为前轮或后轮)的轮毂上，两套机头测试臂上的水平转向角测试单元6和9的检测轴通过弹性测试线8连接为一体。

位于测试臂一端的水平转向角测试单元用于测试车轮的前束角，位于测试机头内的垂直转向角测试单元分别用于测试车轮的外倾角和主销的内倾角及后倾角，当采用单轴式转向角测试单元时，需要用两个传感器，当采用双轴式转向角测试单元时，只需要一个传感器。

图3中，转向角测试传感器经放大单元、选通单元、A/D转换单元与控制单元(单片机)连接，控制单元经I/O扩展单元与打印机接口、LED显示单元和输入单元连接；控制单元中的单片机还与报警单元、液晶显示单元和通讯接口单元连接；控制单元中单片机的控制端口分别与选通单元、A/D转换单元、I/O扩展单元和液晶显示单元的相应控制端口连接。

图4中，比例放大电路为两级运放电路，其中第一级运放电路(IC1A、IC2A、IC3A、IC4A、IC5A或IC6A)的负输入端2脚通过插头LW或RW与角度传感器的信号输出端连接，其正输入端3脚与由电阻Ri1(I＝1、2、3、4、5、6，下同。)、Ri2、Ri3和可调电阻WiO构成的零点调整电路连接，第一级运放电路的信号输出端1脚与第二级运放电路(IC1B、IC2B、IC3B、IC4B、IC5B或IC6B)的正输入端5脚连接，第二级运放电路的负输入端6脚与其输出端7脚连接并通过接头I/O1与选通电路相应的信号输入端连接。

采用两级运放电路的目的是为了缓冲和隔离输出信号。

放大单元的组数与所使用的角度传感器的数量相对应，通过改变选通电路芯片的输入信号路数和选择相应组数的放大单元和角度传感器，本实用新型可对一对车轮(前轮或后轮)或同时对两组车轮(一对前轮和一对后轮)进行测试。

图5中，选通电路IC5的信号输入端X0～X5通过插头I/O与比例放大电路的相应信号输出端连接，其信号输出端X与A/D转换单元的数据输入端口连接，其控制端A、B、C经过电子开关电路与单片机的相应I/O端口连接，本实施例中电子开关采用三极管，三极管Q1、Q2、Q3的基极B与单片机的相应I/O端口连接，其另外两极分别与电源端和选通电路IC5的控制端A、B、C连接。

当三极管采用NPN型管时，其集电极经过电阻R107、R108或R109与电源端连接，其发射极接地；当三极管采用PNP型管时，其发射极经过电阻R107、R108或R109与电源端连接，其集电极接地。

由于单片机的I/O端口输出电平的限制，为了与选通电路芯片的控制端口电平相匹配，故设置电子开关电路，若通过芯片型号的选择，使得两IC芯片的端口I/O电平能匹配，则电子开关电路部分可以省略以简化电路结构。

图6中，从位于同一机头上的三个角度传感器QS、WQ和ZX传送来的测量信号通过两个4极插头并经过插头LW或RW被送至图3中运放电路的输入端，从I/O扩展电路来的测试结果LED显示信号经过图3中的LED-1插头和本图中的L/RW插头被送至译码电路IC8的A、B脚，经过译码，分别控制发光二极管LED1、LED2或LED3工作发光，显示“左高”、“全平”或“右高”等相关信息，便于现场维修人员直接观察，及时调整相关零部件，缩短测试和调试时间。

图7中，I/O扩展电路IC2的数据I/O端口AD0～AD7与控制单元中单片机的相应I/O端口对应连接，其控制端口亦与单片机的相应控制端口对应连接；其I/O扩展端口PA0～PA7与打印机接口PRINT的相应脚对应连接，其I/O扩展端口PB0～PB7经过插头LED与位于图3中的LED-1插头的相应脚对应连接，其I/O扩展端口PC0～PC3经键盘接口KEY与图8中的输入键盘的相应按键对应连接。

通过设置I/O扩展电路，使得本装置可同时与键盘、打印机和LED显示装置连接，进行相关数据的发送和接收工作。

图8中，与测试有关的按键电路(包括ZP、UP、DOWN和ENTER)的一端经过插头KEY1和图7中的插头KEY的7、8脚接地，其另一端经过插头KEY1和图7中的插头KEY与I/O扩展单元的I/O扩展端口PC0～PC3连接，并经电阻R110～R115与电源端连接，其中复位键RESET的一端经过插头KEY1和图7中的插头KEY的6脚与+5V电源连接，其另一端经过插头KEY1和图7中的插头KEY的5脚与控制单元、存储单元和I/O扩展单元中各相关IC芯片的RESET管脚对应连接。

图9中，单片机的通讯接口TXD和RXD管脚分别与电平转换电路IC4的10和9脚对应连接，IC4的7和8管脚分别与PC机串行通讯口的RXD’和TXD’脚对应连接。

由于角度传感器、单片机、A/D数据转换、液晶显示、存储电路、选通电路、比例放大电路、单片机与PC机的通讯等均为现有技术，其工作原理在此不再叙述；单片机电路、液晶显示单元和存储电路的具体电路在此不再给出。

水平角度传感器可选择普通的电阻(电位器)式角度传感器产品，垂直角度传感器可以选用单轴或双轴式电子倾角传感器，如AccuStar公司的产品；比例放大电路IC1～IC6可选用TL062、TL062A、TL062B、TL062Y、TL062CP或TL062ACP等型号的芯片；选通电路IC5可选择CD4051B、CD54/74HCT4051、MC14051B或CD4051BMS等型号的芯片；译码电路IC8可选择74LS138或与之功能相同或相近的芯片；I/O扩展电路IC2可选用D8155B、TA8155FN或TA8155F等型号的芯片；单片机CPU可选用AT89C55、AT89C55WD或与之功能相同或相近的芯片；存储电路采用X25045或与之功能相同或相近的E²PROM芯片；A/D转换电路可采用A/D574A或与之功能相同或相近的芯片；电平转换电路IC4可选用MAX232或DS275等型号的芯片；其余元件的参数和选择无特殊要求，在此不再叙述。

实际使用时，将夹具固定在轮辋上，用紧固螺栓将机头固定在夹具上，分别轻轻抬压两侧机头，调平两机头的水平泡，上紧固定螺栓，用刹车杆抵住刹车踏板，禁止车轮转动。连接左、右机头之间的电缆线，最后连接左前机头与电源盒之间的电缆线。在两个水平角度传感器之间用配备的弹性测试线连接好，检查各连线安装无误后，接通电源，预热1～2分钟，待传感器性能稳定后开始测量。

用“▲”“”键上下移动光标，选择相应的菜单，选定所测项目，按下“ENTER”键即可开始所测项目的测试。所测数据动态实时显示，再次按下“ENTER”键，测试结束，测试数据自动存储。

通过选择相应的菜单，选定所需功能，可以进行测试、打印、数据传输和仪器标定等相关操作。

本实用新型测量精度高，整体成本低，操作简单，结果显示直观，可与上位机(PC机)连网配套使用，便于普通维修人员使用、操作。

本实用新型可广泛用于各种机动车辆的检测、维修等领域。

Claims

1.一种数字式汽车车轮定位仪，包括带有固定部件的轮辋夹具，其特征在于：轮辋夹具的固定部件上设置测试机头，测试机头带有测试臂，测试臂的一端设置水平转向角测试单元；测试机头内设置垂直转向角测试单元；测试机头设置放大单元和LED显示单元；测试传感器经放大单元、选通单元、A/D转换单元与控制单元连接，控制单元经I/O扩展单元与打印机接口、LED显示单元和输入单元连接；控制单元还与报警单元、液晶显示单元和通讯接口单元连接；电源单元与上述单元连接。

2.按照权利要求1所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的带有测试机头的轮辋夹具至少为两套，两套机头测试臂上的水平转向角测试单元的检测轴通过弹性测试线或弹性绳连接为一体。

3.按照权利要求1所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的水平或垂直转向角测试单元为角度传感器。

4.按照权利要求1所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于

所述的放大单元包括比较放大电路和零点调整电路，其中比较放大电路的一个输入端与角度传感器的信号输出端连接，其另一个输入端与零点调整电路连接，比较放大电路的信号输出端与选通电路的信号输入端连接；

所述的控制单元包括单片机电路和存储电路，其单片机的I/O端口分别与A/D转换单元的数据输出端、液晶显示单元及报警单元的输入端和存储电路的数据输入/输出端口对应连接；其控制端口分别与选通单元、A/D转换单元、I/O扩展单元和液晶显示单元的相应控制端口连接；其通讯端口与通讯接口单元的数据端口连接；

所述选通电路的信号输入端与比例放大电路的信号输出端连接，其信号输出端与A/D转换单元的数据输入端口连接，其控制端与控制单元中单片机的I/O端口对应连接；

所述A/D转换单元的数据输入端与选通电路的信号输出端连接，其数据输出端与控制单元中单片机的I/O端口连接，其控制端口与控制单元中单片机的控制端口对应连接；

所述I/O扩展单元的I/O端口与控制单元中单片机的I/O端口对应连接，其控制端口与控制单元中单片机的控制端口对应连接，其I/O扩展端口分别与打印机接口、输入单元的输出端和LED显示单元的输入端对应连接；

所述的通讯接口单元包括电平转换芯片电路和标准PC机通讯接口，单片机的通讯端口经过电平转换芯片与标准PC机通讯接口连接；

所述的LED显示单元包括译码电路和发光二极管LED，其中译码电路的输入端与I/O扩展单元的I/O扩展端口连接，其输出端经过发光二极管LED与电源端连接。

5.按照权利要求4所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的比例放大电路为两级运放电路，其中第一级运放电路的负输入端与角度传感器的信号输出端连接，其正输入端与零点调整电路连接，第一级运放电路的信号输出端与第二级运放电路的正输入端连接，第二级运放电路的负输入端与其输出端和选通电路的信号输入端连接。

6.按照权利要求4所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述单片机的控制端经过电子开关电路与选通电路的控制端口对应连接。

7.按照权利要求6所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的电子开关为三极管，三极管的基极与单片机的I/O端口连接，其另外两极分别与电源端和选通电路的控制端连接。

8.按照权利要求1所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的输入单元为按键式键盘，每个按键电路的一端接地，其另一端与相应I/O扩展单元的I/O扩展端口连接并经电阻与电源端连接。

9.按照权利要求1所述的数字式汽车车轮定位仪，其特征在于所述的报警单元为蜂鸣器或喇叭。