专利名称：铁路客车阀门弹簧参数测量装置的制作方法
技术领域：
所属领域本实用新型涉及一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置。
背景技术：
作为铁路客货车制动系统核心部分的104和F8阀是确保行车安全的重要环节，其中的各类104阀和F8阀弹簧质量好坏将直接影响机车的安全运营。一旦弹簧失效导致制动阀不能正常制动，运行中的客货车就会出现停车、减速失控故障，造成重大事故，危及人民生命财产安全。以往铁路部门采用定期拆换的办法，将拆换下来的弹簧通过人工测试以确定其是否能继续使用，这样不仅工作量大，而且效率低，避免不了会出现人为误差和统计误差，给铁路安全运行带来不可靠的因素。随着铁路运输事业的蓬勃发展，客货车运行的速度在不断提高，要保证行车安全，提高铁路客货车的检修质量，要求缩短车辆检修周期，增加检修工作量，所以传统的测量方法已明显不适应实际工作的需要，同时已成为铁路车辆部门信息线建设中的一个难题。因此，为适应铁路发展的要求，使铁路客货车检修技术的不断提高，研究开发一种高精度、高效率、高可靠性的104和F8阀弹簧检测设备已成为铁路车辆的迫切需要。近几年104和F8阀安全检测得到越来越多的重视，但就目前的检测手段来讲，很不理想。现有的弹簧检测设备大部分是机械传动式的试验机，采用手动加载，操作人员从高度尺上读取高度、从称盘指针处读取所加载荷值，然后经过有关的计算得出被测弹簧的性能，并掌握各种弹簧的试验数据，即弹簧的自由高、荷重高.其过程繁琐且记忆量大，导致出错高，效率低。
另外一种弹簧检测仪采用气一液阻尼驱动，存在如下缺点(1)气体压力驱动，输出的力和速度不稳定。
(2)油阻尼缸的速度通过改变油缸进出口处的节流阀开口大小调节，往往速度调节达不到理想标准。
(3)气压控制部件具有一定的惯性，不能实现瞬时停止，控制精度不高。
(4)机械摩擦和磨损较大，可靠性不高。
(5)上位机功能不健全，人机对话功能不完善。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种体积小，其可靠性和精度高的铁路客车阀门弹簧参数测量装置。本实用新型的目的是通过以下结构实现的本实用新型为一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置，以微处理器1为核心，以可编程逻辑处理器件5为指令和数据的杻纽，控制整个测量系统进行工作，微处理器1接收来自键盘的控制信号S4，将相应的操作指令和数据S2送至液晶显示器4进行显示，并将二进制指令S5传递给可编程逻辑处理器件5；微处理器1通过串口通信接口2将来自上位PC机3的控制信号S3转变成微处理器可接受的TTL电平信号S1，并对接受的指令进行CRC校验后，发出信号S5给可编程逻辑处理器件5进行译码和转换，可编程逻辑处理器件5接受微处理器1的控制指令后，发出单极性数字脉冲信号S7去控制步进电机驱动器7，步进电机驱动器7对单极性数字脉冲信号S7信号进行移相、倍频、功率放大处理，然后转变成四路模拟功率方波信号输入驱动步进电机执行机构9进行旋转运动，在电机执行机构9的旋转运动下带动滚珠丝杠12，从而使升降台电极11作垂直方向的直线运动，去测量待测弹簧13，完成测量过程的命令操作，在测量结束时，升降台电极发出两路信号一路TTL脉冲信号S12直接反馈给微处理器1进入中断程序处理；另一路TTL脉冲信号传递给称重传感器10，称重传感器10感应11升降台电极的受力信号，并将力信号转变成4-20mA的模拟电流信号S10，力信号调整及AD转换模块8对信号S10进行精密电阻采样、滤工频处理和模数转换变成十二路并行数字电平信号传递给控制杻纽5，控制杻纽5将测量的数据信号以S5信号的形式发送给微处理器1。本实用新型具有如下功能(1)具有开机自检和手动自检的功能(2)测量装置具有手动校准和机械故障提示功能；(3)测量装置能检测104和F8阀弹簧部件的自由高、荷重高参数；(4)测量装置能检测所有规则导体的高度参数；(5)全屏显示各种数据和正常标准，并能自动进行故障判断；(6)通过串口RS232与PC机建立数据链路，传输测量信息；(7)可通过PC机对检测装置进行数据察看。
本实用新型充分利用了现在蓬勃发展的半导体技术，将许多分离元器件及模拟器件用集成数字芯片代替，大大减小了系统的体积，增强了系统的可靠性及调节精度。本实用新型在硬件的基础上，通过微处理器的软件设计实现了制动阀弹簧的两种测量方式——自由高测量和荷重高测量。其中，系统上、下位机的软件开发灵活，操作简单，能使现场工人在最短的时间内进行操作。
图1为本发明电路原理框图图2为本发明执行元件机械结构图图3为图2的左视图具体实施方式
如图1所示的本实用新型为一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置，以微处理器1为核心，以可编程逻辑处理器件5为指令和数据的杻纽，控制整个测量系统进行工作，微处理器1接收来自键盘的控制信号S4，将相应的操作指令和数据S2送至液晶显示器4进行显示，并将二进制指令S5传递给可编程逻辑处理器件5；微处理器1通过串口通信接口2将来自上位PC机3的控制信号S3转变成微处理器可接受的TTL电平信号S1，并对接受的指令进行CRC校验后，发出信号S5给可编程逻辑处理器件5进行译码和转换，可编程逻辑处理器件5接受微处理器1的控制指令后，发出单极性数字脉冲信号S7去控制步进电机驱动器7，步进电机驱动器7对单极性数字脉冲信号S7信号进行移相、倍频、功率放大处理，然后转变成四路模拟功率方波信号输入驱动步进电机执行机构9进行旋转运动，在电机执行机构9的旋转运动下带动滚珠丝杠12，从而使升降台电极11作垂直方向的直线运动，去测量待测弹簧13，完成测量过程的命令操作，在测量结束时，升降台电极发出两路信号一路TTL脉冲信号S12直接反馈给微处理器1进入中断程序处理；另一路TTL脉冲信号传递给称重传感器10，称重传感器10感应11升降台电极的受力信号，并将力信号转变成4-20mA的模拟电流信号S10，力信号调整及AD转换模块8对信号S10进行精密电阻采样、滤工频处理和模数转换变成十二路并行数字电平信号传递给控制杻纽5，控制杻纽5将测量的数据信号以S5信号的形式发送给微处理器1。
如图2、图3所示，机架上部安装步进电机，步进电机输出轴为滚珠丝杠12，机架安装在机座上，滚珠丝杠12上配装的丝母固定着升降台电极，升降台电极下部对应的机座上安装称重传感器，称重传感器10上部安装被测弹簧。
1——AT89C55微处理器
2——RS232串行通信3——上位PC机4——液晶显示5——可编程逻辑控制模块6——控制键盘7——步进电机驱动器8——力信号调整及AD转换模块9——步进电机执行机构10——称重传感器11——升降台电极12——精密滚珠丝杠13——待测弹簧14——两相混合式步进电机15——接近开关各个部分完成的功能通过对1AT89C55微处理器进行软件编程，对整个装置的正常运行进行实时控制，控制整个测量装置的工作。操作人员通过6控制键盘按键或者3上位计算机鼠标点击，将操作信息传递给微处理器1进行处理，微处理器1在内部程序的驱动下，发出指令给5可编程逻辑控制模块，可编程逻辑控制模块5对微处理器1的指令进行翻译，然后控制7步进电机驱动器发出驱动步进电机的脉冲和其它控制指令。步进电机的运动形式为旋转运动，因此通过机械器件12精密滚珠丝杠将步进电机的旋转运动变成升降台电极11的直线向下运动，这样升降台电极11就能在指令的操纵下接近待测弹簧13，从而整个机械装置开始响应操作人员的命令并进行自由高和荷重高的测量。自由高和荷重高的测量机理是不同的，利用弹簧导电的原理来测量自由高参数，利用传感器测力的原理来测量荷重高参数。如图2所示，测量自由高时，当升降台电极11一旦接触待测弹簧13就立即发出一个电信号给微处理器1，微处理器1立即记录下当前升降台电极11运动的位移，并指令控制按前面的控制顺序按制9步进电机反向旋转，从而使升降台电极11直线向上运动回到初始位置。测量荷重高时，升降台电极11接触待测弹簧13时不会反向而会继续向下运动压缩待测弹簧13，待测弹簧13受力的大小由10称重传感器测量得来，力的大小经过8滤波处理和模数转换，被实时地传送给可编程逻辑控制模块5，微处理器1通过内部定时器的设置定时对5中的力信号进行读取，当力信号达到规定的要求时，微处理器1会记录下此时升降台电极11所走的位移并发出上面自由高测量时同样的指令控制步进电机9反向运动带动升降台电极11回到测量初始位置。
权利要求1.一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置，其特征是以微处理器(1)为核心，以可编程逻辑处理器件(5)为指令和数据的杻纽，控制整个测量系统进行工作，微处理器(1)接收来自键盘的控制信号S4，将相应的操作指令和数据S2送至液晶显示器(4)进行显示，并将二进制指令S5传递给可编程逻辑处理器件(5)；微处理器(1)通过串口通信接口(2)将来自上位PC机(3)的控制信号S3转变成微处理器可接受的TTL电平信号S1，并对接受的指令进行CRC校验后，发出信号S5给可编程逻辑处理器件(5)进行译码和转换，可编程逻辑处理器件(5)接受微处理器(1)的控制指令后，发出单极性数字脉冲信号S7去控制步进电机驱动器(7)，步进电机驱动器(7)对单极性数字脉冲信号S7信号进行移相、倍频、功率放大处理，然后转变成四路模拟功率方波信号输入驱动步进电机执行机构(9)进行旋转运动，在电机执行机构(9)的旋转运动下带动滚珠丝杠(12)，从而使升降台电极(11)作垂直方向的直线运动，去测量待测弹簧(13)，完成测量过程的命令操作，在测量结束时，升降台电极发出两路信号一路TTL脉冲信号S12直接反馈给微处理器(1)进入中断程序处理；另一路TTL脉冲信号传递给称重传感器(10)，称重传感器(10)感应(11)升降台电极的受力信号，并将力信号转变成4-20mA的模拟电流信号S10，力信号调整及AD转换模块(8)对信号S10进行精密电阻采样、滤工频处理和模数转换变成十二路并行数字电平信号传递给控制杻纽(5)，控制杻纽(5)将测量的数据信号以S5信号的形式发送给微处理器(1)。
2.根据权利要求1所述的一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置，其特征是机架上部安装步进电机，步进电机输出轴为滚珠丝杠(12)，机架安装在机座上，滚珠丝杠(12)上配装的丝母固定着升降台电极，升降台电极下部对应的机座上安装称重传感器，称重传感器上部安装被测弹簧。
专利摘要本实用新型涉及一种铁路客车阀门弹簧参数测量装置，以微处理器为核心，以可编程逻辑处理器件为指令和数据的杻纽，控制整个测量系统进行工作，充分利用了现在蓬勃发展的半导体技术，将许多分离元器件及模拟器件用集成数字芯片代替，大大减小了装置的体积，增强了系统的可靠性及调节精度。本实用新型在硬件的基础上，通过微处理器的软件设计实现了制动阀弹簧的两种测量方式——自由高测量和荷重高测量。其中，系统上、下位机的软件开发灵活，操作简单，能使现场工人在最短的时间内进行操作。
文档编号G01N3/32GK2916618SQ200620021208
公开日2007年6月27日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者翟国富, 陈正强, 韩笑 申请人:翟国富