专利名称：一种基于虚拟仪器的汽车abs制动系统教学实验装置的制作方法
技术领域：
一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置
技术领域：
本实用新型涉及教学器具技术领域，具体的是一种基于虚拟仪器的汽车 ABS (Anti-lock Brake System)制动系统教学实验装置，能够进行ABS系统的半物理仿真实 验，用于ABS系统的教学演示。
背景技术：
随着汽车工业技术的发展，目前，ABS制动系统已经成为现代汽车的基本标准配置 之一，其在汽车行驶的安全方面起到了至关重要的作用。此外，新型ABS系统的设计与开发 也成为汽车工业继续研究的热点内容。有基于此，有关ABS的结构组成、工作原理以及工作 过程的理论与实践也成为高等学校中汽车专业教学的重点内容之一。此外，汽车科研机构 也需要测试精度高、响应速度快、使用方便、价格低的ABS制动系统实验装置。目前，市面上的ABS教学实验装置一般采用传统的机电和液压技术，采用电动机 驱动车轮，通过液压表来显示制动主缸的制动力，通过数字表来显示车轮平均转速，其结构 相对的比较简单。中国实用新型专利(专利号200620120237. 4)提供了一种ABS制动系统 试验台，其包括具有框架结构和外壳的台架部分，安装在台架部分上的控制面板，安装在 台架部分上的显示面板，安装在台架部分上的制动踏板以及安装在台架部分内部的ABS教 学制动系统；试验台通过控制面板和显示面板能够提供ABS制动系统的工作过程和各部件 工作状态的整体直观显示。但是，从目前已有的ABS实验台来看，它们一般不能直观显示经制动压力调节器 调整后送到各车轮制动器上的制动压力的大小，也不能分别显示各车轮速度的差异，更不 能直观显示制动压力变化与车轮速度变化之间的关系，所以，现有的ABS实验台一般不能 很好地反映ABS制动系统的工作原理与具体工作过程。除此以外，现有的ABS实验台测试精 度较差，功能比较单一，很难对实验数据进行保存和回读，难以适应汽车专业的教学需要。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于虚拟仪器的汽车ABS 制动系统教学实验装置，它不仅能准确地显示制动过程中制动压力与车轮转速的对比关 系，还能以曲线形式直观地反映ABS制动系统在工作过程中的增压、保压和减压的过程，且 实验数据能很方便的存储和回读，为一种比较理想的半物理仿真实验装置。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为—种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，含有制动踏板、制动主缸、 ABS电控单元、压力调节器、车轮制动器、车轮和电动机，制动踏板的后端连接着制动主缸， 制动主缸通过压力调节器与车轮制动器连接，压力调节器受ABS电控单元控制，电动机通 过皮带与车轮连接，在电动机与电源之间设置有电机调速装置，其特征是，在压力调节器与 车轮制动器的连接管路中设置有压力传感器，在车轮上通过信号盘附件台架安装有转速传 感器，压力传感器和转速传感器通过连接线与ABS电控单元连接，压力传感器和转速传感
3器还通过连接线与数据采集卡连接，ABS电控单元通过连接线与数据采集卡连接，数据采 集卡能采集到ABS电控单元、压力传感器和转速传感器的所有信息；数据采集卡的输出端 与计算机相连，计算机将数据采集卡采集的数据进行处理并将处理结果显示在计算机屏幕 上。所述的压力传感器和转速传感器采用屏蔽线与数据采集卡连接。所述的数据采集卡的输出端通过USB接口与计算机相连接。所述的转速传感器通过信号盘安装在车轮上，转速传感器的信号发生器固定在信 号盘附件的台架上。所述的计算机能将处理结果实时显示在计算机屏幕上。本实用新型采用虚拟仪器技术，将传统的实验装置与计算机测控系统结合起来， 通过数据采集卡及调理电路连接传统的实验装置与计算机，用计算机对采集的信息进行处 理并将处理结果以直观的方式在计算机屏幕上显示出来。本实用新型一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置的工作过程为在进行汽车ABS制动系统教学实验时，操作者先踩下制动踏板，制动力通过制动 主缸使车轮制动器对车轮实施制动，车轮减速并逐渐趋于抱死；这时，ABS电控单元通过转 速传感器检测到车轮趋于抱死的情况，通过压力调节器减小制动压力，使车轮转速增加，避 免被抱死；当转速达到限值时，ABS电控单元再通过压力调节器提高制动压力使车轮转速 降低；如此反复，使车轮避免抱死从而达到理想的制动效果。在此制动过程中，计算机通过 数据采集卡一直在实时采集转速传感器和压力传感器的信号并进行计算和处理，计算机的 处理结果通过模拟转速表、数字、对比曲线等形式直观地将车轮转速与制动压力的对比情 况一一显示在计算机的屏幕上。本实用新型的积极效果是(1)采用虚拟仪器技术与现有传统设备相结合，形成一个半物理的仿真实验装置， 能将采集到的信息通过虚拟仪器的软件进行处理，并以直观的方式在计算机屏幕上显示出来。(2)与传统的ABS实验台相比较，本实用新型的操作方式既灵活又方便，可扩展性 强，精度也有较大提高，实验数据可方便地保存和回读，有利于对实验结果进行记录整理； 有利于学生对ABS系统整体构造、制动原理的了解和掌握。(3)结构简单，一般的高校都能够自行建设和应用；对汽车科研机构来说，也是一 种测试精度高、响应速度快、使用方便、价格低的ABS制动系统实验装置。
附图为本实用新型一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置的结构 和连接方式示意图；图中的标号分别为1、制动踏板，2、制动主缸，3、ABS电控单元，4、压力调节器，5、压力传感器，6、车轮制动器，7、转速传感器，8、车轮，9、电动机，10、屏蔽线，11、数据采集卡，12、计算机。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验 装置的具体实施方式
，但是，本实用新型的实施不限于以下的实施方式。一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，采用虚拟仪器技术，将传 统的实验装置与计算机测控系统结合起来，传统的实验装置有制动踏板1、制动主缸2、ABS 电控单元3、压力调节器4、车轮制动器6、车轮8和电动机9。制动踏板1的后端连接着制 动主缸2，制动主缸2通过压力调节器4与车轮制动器6连接，压力调节器4受ABS电控单 元3控制；将电动机9通过皮带与车轮8连接，在电动机9与电源之间设置电机调速装置， 在压力调节器4与车轮制动器6的连接管路中设置压力传感器5，将转速传感器7通过信号 盘安装在车轮8上，转速传感器7的信号发生器固定在信号盘附件的台架上。将压力传感 器5和转速传感器7通过连接线与ABS电控单元3连接，同时，采用屏蔽线10将压力传感 器5和转速传感器7与数据采集卡11连接。ABS电控单元3也通过连接线与数据采集卡 11连接，这样，数据采集卡11就能采集到ABS电控单元3、压力传感器5和转速传感器7的 所有信息。数据采集卡11的输出端与计算机12直接相连，也可以通过USB接口与计算机12 连接，计算机12将数据采集卡11采集的数据按专门的教学软件进行分析处理，并将处理结 果实时显示在计算机12屏幕上。综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围， 凡依照本实用新型所作的等效的变化或修饰，都应视为本实用新型的技术范畴。
权利要求一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，含有制动踏板(1)、制动主缸(2)、ABS电控单元(3)、压力调节器(4)、车轮制动器(6)、车轮(8)和电动机(9)，制动踏板(1)的后端连接着制动主缸(2)，制动主缸(2)通过压力调节器(4)与车轮制动器(6)连接，压力调节器(4)受ABS电控单元(3)控制，电动机(9)通过皮带与车轮(8)连接，在电动机(9)与电源之间设置有电机调速装置，其特征在于，在压力调节器(4)与车轮制动器(6)的连接管路中设置有压力传感器(5)，在车轮上通过信号盘附件台架安装有转速传感器(7)，压力传感器(5)和转速传感器(7)通过连接线与ABS电控单元(3)连接，压力传感器(5)和转速传感器(7)还通过连接线与数据采集卡(11)连接，ABS电控单元(3)通过连接线与数据采集卡(11)连接，数据采集卡(11)能采集到ABS电控单元(3)、压力传感器(5)和转速传感器(7)的所有信息；数据采集卡(11)的输出端与计算机(12)相连，计算机(12)将数据采集卡(11)采集的数据进行处理并将处理结果显示在计算机(12)屏幕上。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，其特 征在于，所述的压力传感器(5)和转速传感器(7)采用屏蔽线(10)与数据采集卡(11)连 接。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，其特 征在于，所述的数据采集卡(11)的输出端通过USB接口与计算机(12)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的汽车ABS制动系统教学实验装置，其特 征在于，所述的转速传感器(7)通过信号盘安装在车轮(8)上，转速传感器(7)的信号发生 器固定在信号盘附件的台架上。
专利摘要本实用新型采用虚拟仪器技术，将传统的实验装置与计算机测控系统相结合，在压力调节器与车轮制动器的连接管路中设置压力传感器，在车轮上设置转速传感器，压力传感器和转速传感器通过连接线与ABS电控单元以及数据采集卡连接，ABS电控单元与数据采集卡连接，使数据采集卡能采集到ABS电控单元、压力传感器和转速传感器的所有信息，用计算机将数据采集卡采集的数据进行分析处理并将处理结果显示在计算机屏幕上；本实用新型的积极效果是形成一个虚实结合的半物理仿真实验装置，操作灵活方便，精度好，实验数据可保存和回读，有利于学生对ABS系统整体构造、制动原理的了解和掌握；对汽车研发机构来说，也是一种较好的实验装置。
文档编号G09B25/02GK201757957SQ20102012172
公开日2011年3月9日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者孙浩轩, 杨冠宇, 沈永峰, 秋小瑾, 范春华, 陈俊灵 申请人:上海电机学院