專利名稱：車輛運行里程速度表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種速度測量裝置，特別適用于車輛運行距離和速度測量。
現(xiàn)在鐵路車輛上使用測量距離和速度的裝置有兩種，一種是老式的旋轉(zhuǎn)電機式的，另一種是利用裝在車軸上的光柵盤做為傳感器，通過電子電路計算、處理、顯示出車輛的運行里程和速度。由于旋轉(zhuǎn)式電機測量精度差，因此逐步被淘汰，而采用光柵傳感器的電子式速度表，由于采用分立元件或小規(guī)模芯片，使用元件多故障多，功能少且維修不便，當(dāng)光柵齒數(shù)與磨損的車輪直徑不適配時，需要停車換光柵盤，十分不便，影響鐵路正常運行。
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種測量準(zhǔn)確、維修方便、使用可靠、多功能的速度表。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種車輛運行里程速度表，包括光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號處理器、顯示器等，其特殊之處在于光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光柵盤、發(fā)光管和光敏管組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝在車輛的軸蓋上，通過連接軸與車軸相連，脈沖發(fā)生器的輸出端通過電纜與信號處理器相連，信號處理器采用單片機(8031芯片)，對輸入的距離脈沖信號按予定的程序進(jìn)行速度和累積距離計算，通過總線將結(jié)果送至距離和速度顯示裝置，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。
方案中的連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿兩端形狀各異，一端為圓形、另一端為方形，圓形桿通過連接軟軸與光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動軸相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座的方孔中；與總線相連的有面板鍵盤、距離的脈沖輸出端子、RS232接口以及EPROM芯片；面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序計數(shù)控制指令；距離的脈沖輸出端子可以同時輸出4cm、1m、100m脈沖信號；通過RS232接口與外部計算機相接，實現(xiàn)計算機遙控，EPROM存儲軟件程序；信號處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點如下1、光電脈沖發(fā)生器采用了小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝時不需調(diào)整，而且耐振抗沖擊性能好，安裝簡單拆裝方便，維修量很少；2、該表不但可直接顯示車輛運行的累積距離，瞬時速度(必要時也可顯示加速度)，還可以通過標(biāo)準(zhǔn)化5V輸出口輸出4cm、1m、100m脈沖信號供場強測試和其它通信信號目的使用。除此之外還具有標(biāo)準(zhǔn)R232接口，與計算機連接和對話，實現(xiàn)遙控功能；3、該表電路硬件采用了8031單片機芯片作中心處理器，電路簡單、體積小、工作可靠，速度表的初始參數(shù)如起始距離、修正系數(shù)、正序和負(fù)序計程等可通過面板上的幾個鍵置入，也可通過RS－232接口與外部計算機相連，由計算機實現(xiàn)遙控操作；4、距離的測量誤差，例如車輪輪徑變化，車輛輪對的滑行及跳動等引起的誤差均可通過軟件進(jìn)行修正，不需要更換光柵盤的齒數(shù)，測量誤差的修正范圍為±4‰，分成20檔；5、具有自檢電路和遙控修正顯示功能，顯示器采用LED數(shù)碼管，距離顯示最大為9999.99Km，誤差＜±2‰，速度顯示為999.9Km／h以內(nèi)，誤差＜±4‰。
現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型實施例

圖1為光電脈沖發(fā)生器的安裝結(jié)構(gòu)圖圖2為連接桿的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為連接軟軸的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為連接座的結(jié)構(gòu)示意圖圖5為光電脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6為信號處理和顯示裝置的原理方框圖圖7為車輛運行里程速度表的電路原理圖圖8為車輛運行里程速度表的顯示鍵盤電路原理圖一種車輛運行里程速度表如圖1、5、6所示，是由光電脈沖發(fā)生器1、連接軸2、3、信號處理器、顯示器等組成，光電脈沖發(fā)生器1是由小型印有編碼的光柵盤4、發(fā)光管5、光敏管6所組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)，安裝在車輛的軸蓋7上通過連接軸2、3與車軸8相連，連接軸2、3是由連接桿2和連接軟軸3所組成，連接桿2的一端為圓形桿，另一端為方形桿，如圖2所示，圓形桿通過連接軟軸3與光電脈沖發(fā)生器1上的驅(qū)動軸9相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座10的方孔中如圖4所示。
車輛運行時，車軸8轉(zhuǎn)動通過連接軸2、3帶動光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動軸9旋轉(zhuǎn)，使光電脈沖發(fā)生器1產(chǎn)生電脈沖，通過屏蔽電纜送到信號處理和顯示裝置的輸入端如圖6所示。首先由輸入整形電路對信號波形進(jìn)行整形和倍頻，然后送至單片機(8031芯片)。單片機對輸入的距離脈沖信號按予先編好的程序進(jìn)行速度和累積距離的計算，通過總線將其結(jié)果送至距離和速度顯示器，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。與總線相連的還有面板鍵盤、距離脈沖輸出端子、RS－232接口以及EPROM芯片。面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序計數(shù)控制指令。距離輸出端子可以同時輸出4cm、1m、100m脈沖信號。通過RS－232接口與外部計算機相接，實現(xiàn)計算機遙控。EPROM存儲軟件程序。信號處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成如圖7所示。
以下結(jié)合車輛運行里程速度表的電路原理圖7、8對其實施電路做進(jìn)一步描述由裝在車輛軸頭上的距離(速度)光電脈沖發(fā)生器1的輸出電纜，送出等距離的脈沖信號，此脈沖信號為標(biāo)準(zhǔn)5伏信號，經(jīng)過導(dǎo)線送至信號處理和顯示裝置的輸入端子1N，與輸入電路芯片IC12(CD4069)的腳1相連，由腳1－6組成防抖動電路，之后送到IC6芯片，腳1－6和C2、C10組成的整形電路，將脈沖波形標(biāo)準(zhǔn)化，然后由腳6輸出，送至倍頻電路，將脈沖信號倍增提高精確度。倍頻電路由芯片IC6的腳10－13和R4、R5、R6及C1、C8、D1、D2組成，由腳10輸出至單片微處理器IC3(8031)的Tφ口，單片機由軟件程序進(jìn)行信號處理，IC4為單片機IC3的鎖存器，由P0口與其相連，通過它與可編程序存儲器IC5(2716)連接，存儲軟件程序。為了將輸入距離的脈沖信號波形調(diào)到最佳，整形后的另一路信號從IC6的9腳入，8腳出送給面板上的表頭指示。
IC3的INTφ、INT.1是距離讀數(shù)修正用的控制口，RX、TX口為串行收發(fā)口，可與外部計算機連接，做為RS－232接口，進(jìn)行外部遙控等。IC3的P1、3，P1、4，P1、5，P1、6是距離脈沖的輸出口，可根據(jù)程序設(shè)計將距離脈沖信號送給外部設(shè)備。
IC3的P1、φ、P1、1、P1、2做為面板上操作鍵盤的列輸入口，IC7、IC8、IC9、IC10、IC11、IC16是做顯示控制的電路，IC7為單片機輸出的距離及速度的數(shù)字顯示信號的鎖存器，IC8和IC9做為數(shù)字顯示的位鎖存，IC10和IC11是顯示位的驅(qū)動器。
IC1和IC2是距離脈沖的展寬電路，是為了將單片機輸入距離窄脈沖加寬而設(shè)計的，以便能推動外部的記錄設(shè)備，IC1、IC2的腳1和腳9分別與單片機IC3的P13、P14和P15、P16相連接，經(jīng)過IC1、IC2組成的展寬電路將加寬的距離脈沖，由IC2的腳12、腳4和IC1的腳4、腳12分別經(jīng)過由IC13組成的驅(qū)動器輸出1m、100m和4cm的距離脈沖信號。
面板上的顯示電路分兩組，一組是速度顯示，由4個7段LED發(fā)光管和一個驅(qū)動芯片IC14組成，另一組是由6個7段LED發(fā)光管和一個驅(qū)動芯片IC15組成，顯示累計的距離數(shù)(Km)，速度顯示管通過V1－V4連接端子與IC10連接，距離數(shù)碼管通過端子S1－S6與IC13芯片連接，IC14、IC15通過A1B1C1D1和A2B2C2D2端子與IC7相連，面板上的鍵盤控制電路行控制通過端子K1－K3與IC3的P1、0、P1、2、P1、3腳相連，行控制通過A1B1C1D1和A2B2C2D2端子與IC7連接，以完成鍵盤上的操作控制。
置位電路由開關(guān)鍵K1和R15、R16、C12組成，鍵K2為正、負(fù)序計數(shù)控制，K3為顯示數(shù)值修正鍵。
IC12的另外三個非門電路串聯(lián)起來，由R9C5構(gòu)成自校振蕩器，當(dāng)K4閉合時由腳12送出一固定脈沖到至腳1，即可在顯示器上顯示出一速度和變化著的距離，來檢查本機電路是否正常。
由于本裝置采用了新型設(shè)計及超大規(guī)模集成電路、單片機、使該裝置體積小、重量輕，使用安裝維修方便，精確度高，性能穩(wěn)定，可以在全國鐵路上推廣使用。本裝置提供的傳感器連接結(jié)構(gòu)亦可用于汽車測量系統(tǒng)，此外該裝置還可用于鐵路信號檢測、機車速度表。
權(quán)利要求1.一種車輛運行里程速度表、包括光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號處理器、顯示器等，其特征在于光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光柵盤、發(fā)光管和光敏管組成，安裝在車輛軸承蓋上，通過連接軸與車軸相連，脈沖發(fā)生器的輸出端通過電纜與信號處理器相連，信號處理器采用單片機(8031芯片)，對輸入的距離脈沖信號按予定的程序進(jìn)行速度和累積距離計算，通過總線將結(jié)果送至距離和速度顯示裝置，用十進(jìn)數(shù)在發(fā)光管上顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿兩端形狀各異，一端為圓形，另一端為方形，圓形桿通過連接軟軸與光電脈沖發(fā)生器的驅(qū)動軸相接，方形桿插入安裝在車軸頭上的連接座的方孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是與總線相連的有面板鍵盤、距離和脈沖輸出端子、RS232接口以及EPROM芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是面板上的鍵盤用以打入起始距離數(shù)、距離修正值、正反序讀數(shù)控制指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征是距離的脈沖輸出端子可以同時輸出4cm、1m、100m脈沖信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于通過RS－232接口與外部計算機相接，實現(xiàn)計算機遙控，EPROM存儲軟件程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度表，其特征在于信號處理器中設(shè)有自校發(fā)生器電路，用以檢查處理器工作是否正常，其電路由成片IC12(CD4069)和R9、C5以及開關(guān)K4構(gòu)成。
專利摘要車輛運行里程速度表涉及一種速度測量裝置，特別適用于車輛運行距離和速度測量。它包括有光電脈沖發(fā)生器、連接軸、信號處理器，主要技術(shù)特征是光電脈沖發(fā)生器是由小型印有編碼的光盤、發(fā)光管和光敏管組成，采用小型一體化密封結(jié)構(gòu)；連接軸是由連接桿和連接軟軸所組成，連接桿一端為圓形，一端為方形，用插接方式與軸頭相接；信號處理器采用單片機，對輸入的距離脈沖信號按預(yù)定程序計算用發(fā)光管顯示。具有體積小、重量輕、使用安裝維修方便、精確度高的優(yōu)點。
文檔編號G01C23/00GK2113468SQ9220012
公開日1992年8月19日 申請日期1992年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月10日
發(fā)明者馬雙久, 王惠生, 張灝, 盧乃寬 申請人:鐵道部科學(xué)研究院通信信號研究所