2.5 滚筒惯性式制动试验台三维结构设计
图2-5 滚筒惯性式制动实验台实物图
图
2-6 滚筒惯性式制动实验台后轮装配体机械结构图
图2-7 滚筒惯性式制动系统后轮装配体机械结构俯视图
2.6 滚筒惯性式制动系统的工作原理
惯性式制动试验台的滚筒相当于一个移动的路面，其惯性质量与受检汽车的惯性质量相当，因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路行驶的惯性。制动时，轮胎对滚筒表面产生阻力，虽然这时驱动滚筒传动系统的动力(如电动机)已被切断，但由于滚筒传动系统肯定有一定的惯性，因而滚筒表面将相对于车轮移过一定距离。由此可见，在惯性式制动试验台上可以模拟道路制动试验工况。这种试验台的主要检测参数是各轮的制动距离，同时还可测得车的跑偏量等其它参数。
工作过程如下：电机经主轴、变速箱5以及离合器6带动按被检车辆行驶时的惯性等效质量配置的滚筒及汽车后轮一起旋转，同时主动滚筒还通过链传动带动从动滚筒同步转动，当达到试验转速时，断开连接各滚筒的电磁离合器，同时作紧急制动，车轮制动后，滚筒依靠惯性继续转动，滚筒能转动的圈数相当于车轮的制动距离。在规定试验车速下，滚筒转动圈数由装在滚筒端部的圆编码器3转变为电脉冲送入计数器记录，滚筒继续转动圈数取决于车轮制动器和整个制动系的技术状况。
2.7 滚筒惯性式制动系统检测平台特点分析
这种动态检验制动性能的使用方法的试验条件接近汽车实际行驶条件，具有在任何车速下进行制动测试的优点。但这种试验台旋转部分分转动惯量较大，因此其结构较复杂，占地面积大，且检验的车型范围受到一定限制，所以应用范围不如反力式来得广泛。
第三章 制动试验台检测系统硬件设计
3.1 滚筒惯性式制动试验台检测系统总体结构设计 3.1.1 制动试验台检测系统功能及组成
卡丁车的制动过程是，当卡丁车以规定的初速度在试验台上行驶，驾驶员一脚将制动器踩到底自到卡丁车停止。制动性能检测仪利用传感器感应传输制动过程参数，并经数据采集和处理，直观地将制动性能显示在计算机显示屏上同时也完成对制动距离和制动时间的检测。该检测系统完成检测主要包括3个过程：制动开始的判断和数据的采集过程；数据的处理和分析过程；制动距离和制动时间的显示过程。
因而，要做到对制动过程时时检测，就要采用传感器不断地向计算机传输计算机能够识别的信息，因此制动检测系统的主要硬件应包括传感器（圆编码器）、数据采集卡等。检测系统硬件平台结构图如下：
图3-1 制动检测系统硬件平台结构图
3.1.2 数据采集系统的工作原理和构成
数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理的过程。
数据采集功能包括采集安装在滚筒端部的圆编码器输出的脉冲信号和采集车辆制动踏板踏下时发出的制动信号。数据采集通过数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡。
制动信号由操作者踩踏制动踏板产生。制动踏板和行程开关相连，当制动踏板被踏下时，开关闭合。由此发出一个制动信号。数据采集卡具有数字量输入功能，无输入时默认为高电平，因此可将行程开关与地相连。当开关闭合时，输出
低电平信号。采集到制动信号后，同时给离合器发送工作命令，电机与滚筒脱离，从而进入制动状态。
数据采集系统的基本组成如图3-2所示。由计算机作为数据采集系统前端处理机，并将信号传递给电机，控制电机逐步加速。同时，以圆编码器为主要探测部件对滚筒转动情况进行测量，并以脉冲信号形式反馈给数据采集卡，采集卡将数据传递给计算机，以便计算机作进一步的处理。数据采集过程及系统构成如下图：
图3-2 数据采集系统基本组成
3.2 编码器选择
3.2.1 编码器工作原理及特点
编码器（Encoder）为传感器(Sensor)类的一种，一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，主要用来监测机械运动角速度。
编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射
和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
根据编码器刻度方法及信号输出形式，分为增量式编码器和绝对式编码器，本测试系统选用增量式编码器。
图3-3 增量式编码器工作原理图
增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。编码器轴转一圈会输出固定的脉冲，脉冲数由编码器光栅的线数决定。
一般地，信号连接—编码器的脉冲信号连接计数器、PLC、计算机，PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。
3.2.2 光电编码器工作原理
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器， 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如下图所示；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90度的两路脉冲信号。
图3-4 光电编码器结构原理图