專利名稱：一種空氣懸架客車車身高度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空氣懸架客車車身高度檢測系統(tǒng)，更具體地說能夠補償溫度漂移、 精確測量車身高度變化值的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車身高度是空氣懸架控制系統(tǒng)中最重要的信息之一?？諝鈶壹芸蛙嚳刂七^程中需要實 時檢測車身高度、空氣彈簧的充放氣以及高度切換等等，這一切都需要基于準確的車身高 度信息，但是車輛行駛的環(huán)境復(fù)雜，尤其周圍環(huán)境溫度的變化，硬件電路的各電子元件參 數(shù)變化將導(dǎo)致高度檢測的誤差增加，這些因素都會使得懸架控制偏離理想狀態(tài)，不利于空 氣懸架客車的控制。目前主要通過溫度傳感器來軟件補償輸出信號的偏差，這樣增加了控
制器的制造成本，而且硬度電路本身的溫度變化不能得到有效補償。 發(fā)明內(nèi)容
針對以上檢測的不足，本實用新型提供一種用于電子控制空氣懸架系統(tǒng)的高度檢測系 統(tǒng)，能夠補償溫度漂移，為空氣懸架控制器提供準確的高度信息。
為達到上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案在車架和車橋之間安裝高度傳感器， 所述高度傳感器固定在擺桿的一端，擺桿的另一端與連接桿活動連接，連接桿的另一端固 定在車橋上；高度傳感器包含一個線圈和一個在線圈中可上下運動的鐵芯，線圈連接檢測 電路。
所述檢測電路包括將所述線圈與續(xù)流二極管Dl并聯(lián)到運算放大器的反相端，運 算放大器^C2的反相端與其輸出端之間接電阻W3 ，運算放大器/C2的輸出端通過電阻^6'
連接到運算放大器7C3的反相端，運算放大器,C3的輸入端與電源^c之間連接電阻^5',
其輸出端連接三極管01的基極，集電極通過電阻^與電源^d相連，其發(fā)射極連接到光 電耦合器冗4的2腳；光電耦合器JC4的輸出端6腳與施密特觸發(fā)器/C5的5腳連接，施密
特觸發(fā)器JC5的6腳輸出高度信號；電阻及l(fā)、及2串聯(lián)后與電容Cl并聯(lián)后接到電源^c與 地之間組成給定電路且分壓后連接到模擬開關(guān)/Cl的13腳，模擬開關(guān)/Cl的11腳連接單片 機，模擬開關(guān)/Cl的輸出端3腳連接運算放大器/C2的同相端。
本實用新型當車身高度變化時，通過擺桿轉(zhuǎn)角使得傳感器中的鐵芯在線圈中頻繁地移動，從而改變電感值大小來實現(xiàn)高度的測量。通過單片機控制模擬開關(guān)/Cl，對高度傳感 器的電感L進行充放電，同時需要單片機捕捉信號來獲得傳感器的輸出值。本實用新型的
電阻及5'和i 6'為待調(diào)電阻，同時及3選擇負溫度系數(shù)的碳膜電阻，這樣在電路設(shè)計調(diào)試過 程中，可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)電阻及5'、及6*的差別來補償溫度漂移，從而保證車身高度 測量的準確性。在28。C條件下，高度信號波動范圍為0.3盧，誤差不到1%。而當環(huán)境溫 度從28。C上升到80。C的過程中，高度信號波動范圍為1.5盧，誤差不到5%。能夠即時
補償溫度漂移，提供準確的高度信息，完全能夠滿足對車輛高度檢測的要求。

圖1是本實用新型的連接示意圖2是圖1的髙度傳感器5的工作原理圖3是圖1中車身高度檢測電路8的硬件電路連接圖。
具體實施方式

圖1為連接空氣懸架客車車架1、車橋4和高度傳感器5位置示意圖，即車身高度檢 測是獲得車架1與車橋4相對位移變化，其中電感性高度傳感器5原理如圖2所示，它包 含一個線圈7和一個在線圈7中可上下運動鐵芯6。高度傳感器5固定在擺桿2的一端， 擺桿2的另一端與連接桿3的一端活動連接，連接桿3的另一端固定在車橋4上；將高度 傳感器5中的線圈7連接檢測電路8。其工作原理是當車身高度變化時，通過擺桿2轉(zhuǎn)角 使得傳感器中的鐵芯6在線圈7中頻繁地移動，從而改變電感值大小來實現(xiàn)高度的測量。 硬件電路是結(jié)合控制器檢測電感性傳感器的時間常數(shù)獲得車身高度值，硬件電路的組接方 式如圖3所示，選用電感性傳感器和設(shè)計其檢測電路8。電阻^、 ^2串聯(lián)后與起保護作用
的電容Cl并聯(lián)后接到電源Fcc與地之間組成給定電路,分壓后連接到模擬開關(guān)/Cl的u腳， 其中由單片機與模擬開關(guān)JC1的11腳連接控制，其輸出端3腳連接運算放大器1C2的同相 端，同時高度傳感器5的線圈7 (圖3中虛線框部分)與續(xù)流二極管^1并聯(lián)接到運算放大 器1C2的反相端，運算放大器/C2的反相端與其輸出端之間接電阻i 3,在運算放大器/C2的
輸出端通過電阻及6'連接到運算放大器JC3的反相端，運算放大器^3的輸入端與電源^ 之間連接電阻及5'，其輸出端連接三極管0i的基極，集電極通過電阻及8與電源^d相連，其發(fā)射極連接到光電耦合器/<:"4的2腳，光電耦合器/C4的輸出端6腳與施密特觸發(fā)器/C5
的5腳連接，施密特觸發(fā)器/C5的6腳輸出高度信號。其工作原理是通過單片機控制模擬 開關(guān)/Cl，對高度傳感器5的線圈電感L進行充放電，同時需要單片機捕捉信號來獲得傳 感器的輸出值，這里的檢測電路作為空氣懸架控制器的一部分。 實施例
本實用新型車身高度檢測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計的控制單元是以8位單片機為核心組成 的測控系統(tǒng)。
如圖3所示，車身高度檢測電路8中，所有的運算放大器均采用正負9F的電源供電， 由24F客車電源變換而來。5F的標準電源rCC通過電阻i l、 i 2分壓。其中，
i l: 3.3;tQ i 2: 680Q i 3: i;fcQ 7 4: 120Q i 5':10itQ i 6':0Q i 7:22ifcQi 8: 1.3ifcQ i 9: 10;tQi 10:10m
CI: 0.1//FC2: 0.1//F
/C1:C測51 /C2: 7X082 /C3: 7X082 線6JV137/C5: 40106 0:9031饑UV5024
下面具體介紹車身高度檢測系統(tǒng)的工作過程單片機來控制模擬開關(guān)/Cl的通斷，高度
傳感器5與運算放大器/C2的反相端相連接，00^77 (9￡端與單片機//<9口直接相連，
ot/rp[/r端與單片機時基模塊的端口相連，該端口設(shè)置成輸入下降沿捕捉模式。該電路的
工作過程如下起始狀態(tài)下，CCW77 (兀端為高電平，模擬開關(guān)/Cl的3腳接14腳接地， 這時電感不充電，運算放大器/C2輸出接近于0r，因此比較器/C3輸出接近于9r的高電
平信號，三極管gl導(dǎo)通，光電耦合器/C4的輸入端2腳流過6w^4左右的電流，由電路可知，
光電耦合器/C4輸出端6腳為低電平信號，施密特觸發(fā)器/C5輸出3F的高電平信號。輸出 端的光電耦合器/C4和施密特觸發(fā)器/C5完成信號的調(diào)理和電平轉(zhuǎn)換。單片機在COiV77 C^ 端送入低電平，模擬開關(guān)/Cl的3腳與13腳接通，單片機對OCT7PLT端口的下降沿信號進 行捕捉并開始計時，此時運放/C2的反向端產(chǎn)生0.85K左右的電壓信號，開始為電感充電，
電感電流開始上升，當/C3的反向端大于5K時，比較器/C3輸出端為低電平，三極管0截
止，光電耦合器/C4的輸入端2腳電流基本為零，從而使/C4的輸出端6腳為高電平，施密特觸發(fā)器/C5輸出端6腳為低電平信號。這時單片機在端捕捉到信號的下降沿， 單片機計時結(jié)束，這樣就計算出了電感的充電時間。同時在輸入端送入高電平信號，使電
感通過續(xù)流二極管/)i續(xù)流，并為下一次的測量高度做準備。調(diào)節(jié)電路中電阻i 5、 i 6的大 小差別來補償溫度漂移；同時傳感器內(nèi)電阻i 4 (內(nèi)含電感線圈的銅線電阻)實測為負溫度 系數(shù)，因此i 3也選用負溫度系數(shù)的碳膜電阻以補償溫度變化。
該檢測電路8的主要部分可理解為階躍信號激勵下的i 丄串聯(lián)電路(高度傳感器可等效 為i Z串聯(lián)電路)，則電感電流與充電時間的關(guān)系為
」
其中，/,為趨向于無窮大時的電感電流，r為充電時間常數(shù)。由于當？<7"時電感電流
上升最為急劇，從而電壓上升最快，如果與標準電壓進行比較，使電壓比較器/C3輸出陡 峭的下降沿，產(chǎn)生的誤差最小。所以設(shè)計電路時，應(yīng)使電感的充電時間保持在一個t以內(nèi) 最為合適。本發(fā)明中選用的高度傳感器5電感值在8-35w/Z之間，根據(jù)r二Z/i ，因此t
在67/zy—292盧之間，而單片機時鐘周期設(shè)置為0. 18盧，這樣單片機的計數(shù)值n在372
一1622之間，如果n的值足夠大，能夠提高單片機測量充電時間的精度。所以應(yīng)使充電時 間M、于r的同時，盡量接近于r，使f略小于r。
采用以上的檢測電路8硬對高度傳感器5進行檢測，根據(jù)實際測量可得，環(huán)境溫度
為28。C條件下，高度傳感器5每逆時針轉(zhuǎn)過1度，電感充電時間增加，車身高度增 加4wm。在28。C條件下，高度信號波動范圍為0.3/^，誤差不到1%。而當環(huán)境溫度從 28。C上升到80。C的過程中，高度信號波動范圍為1.5/^，誤差不到5%，完全能夠滿足 對車輛高度檢測的要求。
權(quán)利要求1.一種空氣懸架客車車身高度檢測系統(tǒng)，在車架(1)和車橋(4)之間安裝高度傳感器(5)，其特征是所述高度傳感器(5)固定在擺桿(2)的一端，擺桿(2)的另一端與連接桿(3)活動連接，連接桿(3)的另一端固定在車橋(4)上；高度傳感器(5)包含一個線圈(7)和一個在線圈(7)中可上下運動的鐵芯(6)，線圈(7)連接檢測電路(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣懸架客車車身高度檢測系統(tǒng)，其特征是所述檢 測電路(8)包括將所述線圈(7)與續(xù)流二極管D1并聯(lián)到運算放大器7C2的反相端，運算放大器7C2的反相端與其輸出端之間接電阻i 3 ,運算放大器/C2的輸出端通過電阻 及6'連接到運算放大器/C3的反相端，運算放大器/C3的輸入端與電源Fcc之間連接電阻 及5'，其輸出端連接三極管^的基極，集電極通過電阻及8與電源^1相連，其發(fā)射極連 接到光電耦合器7C4的2腳；光電耦合器/C4的輸出端6腳與施密特觸發(fā)器^C5的5腳連接，施密特觸發(fā)器7C5的6腳輸出高度信號；電阻及l(fā)、 i 2串聯(lián)后與電容Cl并聯(lián)后接到電源F"與地之間組成給定電路且分壓后連接到模擬開關(guān)/C1的13腳，模擬開關(guān)/Cl的11 腳連接單片機，模擬開關(guān)/Cl的輸出端3腳連接運算放大器/C2的同相端。
專利摘要本實用新型公開了一種空氣懸架客車車身高度檢測系統(tǒng)，在車架和車橋之間安裝高度傳感器，所述高度傳感器固定在擺桿的一端，擺桿的另一端與連接桿活動連接，連接桿的另一端固定在車橋上；高度傳感器包含一個線圈和一個在線圈中可上下運動的鐵芯，線圈連接檢測電路。本實用新型通過擺桿轉(zhuǎn)角使得傳感器中的鐵芯在線圈中頻繁地移動改變電感值大小來實現(xiàn)高度的測量，通過單片機控制模擬開關(guān)，對高度傳感器的電感進行充放電，單片機捕捉信號獲得傳感器的輸出值，能夠即時補償溫度漂移，提供準確的高度信息，完全滿足對車輛高度檢測的要求。
文檔編號G01B7/02GK201352107SQ200820186679
公開日2009年11月25日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者力 全, 岑慎洪, 興 徐, 李仲興, 炳 王, 云 秦, 陳照章 申請人:江蘇大學(xué);浙江穩(wěn)達減振器有限公司