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专利名称：一种路面摩擦系数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子控制领域，涉及一种路面摩擦系数测量装置。该装置结构简单，通过简单操作即可实现路面摩擦系数的测量。
背景技术：
随着我国公路交通的迅猛发展，交通流量急剧增加，在经济效益明显提高的同时，交通事故日益增加。根据调查，高速行驶是造成交通事故的一个重要原因。车辆的高速行驶对路面抗滑安全性提出了严格的要求。路面摩擦系数是 反映路面抗滑能力的重要技术参数，它不仅决定着道路的通行能力，而且还直接影响着交通安全。现有的路面摩擦系数测量设备中，因为摆式仪和DF仪均为单点固定操作，在高速公路上使用时必须封闭交通，影响车辆正常行驶，增加了危险性且采样频率低。制动力系数测试仪因携带水量少故只适合对高速公路的收费站附近、进出口匝道及其它特殊路段进行短距离抽测。横向力系数测试仪SCRM系统解决了上述设备存在的不足，是目前世界上使用最广泛的路面摩擦系数测试设备，但是其设备复杂，成本高。因而设计制作一种结构简单、成本低且实用性和通用性好的路面摩擦系数测量装置具有十分重要的现实意义。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种结构简单、成本低且实用性和通用性好的路面摩擦系数测量装置，对路面摩擦系数进行精密测量。摩擦系数的计算公式如下U = f/N式中，ii是需测定的摩擦系数，f是摩擦力，N是正压力。车辆的正压力可以由汽车本身重力求出，因此，只需求出摩擦力f即可计算出摩擦系数U。匀速直线运动时物体拉力的大小等于摩擦力，因而得到拉力即可计算出摩擦系数。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案一种路面摩擦系数测量装置，其特征在于，包括供电模块、角度传感器、拉力传感器、数码管和单片机控制模块；其中，角度传感器和拉力传感器安装在汽车上，角度传感器通过角度信号处理模块与单片机控制模块相连接，拉力传感器通过拉力信号处理模块与单片机控制模块相连接，数码管和供电模块连接在单片机控制模块上。本实用新型的其他一些特点是所述的单片机控制模块采用AVR单片机MAGE16。所述的拉力传感器采用YHLY-FS型高精度拉力传感器。所述的角度传感器采用HuaXiaMag(HME)-AM34-V05-360E型高精度角度传感器。所述的数码管的驱动芯片采用MAX7219芯片。本实用新型设计的路面摩擦系数测量装置，具有以下优点(I)低成本。所采用的器件均为常见类型，普通的市场上均能买到，制作成本低。[0017](2)结构简单，体积小，没有采用复杂机构或者复杂元器件。(3)本装置由几个简单的构件组成，操作简单方便，实用性强。(4)可在绝大多数汽车上安装，并可对任意路面进行摩擦系数测量，通用性好，面向对象广泛。

图I是本实用新型的路面摩擦系数测量装置的电路结 构框图；图2是信号调理模块电原理图；图3是七段数码管示意图；图4是数码管驱动芯片外形结构图；图5是数码管驱动芯片原理图；图6是单片机控制系统组成图；图7是路面摩擦系数测量装置的工作流程框图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明
具体实施方式
I.总体设计方案如图I所示，本实施例给出一种路面摩擦系数测量装置的电路框图，包括安装在汽车上的拉力传感器和角度传感器，角度传感器通过角度信号处理模块与单片机控制模块相连接，拉力传感器通过拉力信号处理模块与单片机控制模块相连接，单片机控制模块与数码管相连。单片机控制模块由供电模块提供电源。利用该测量装置可以实现对任意路面进行摩擦系数测量。利用角度传感器测出的角度a和拉力传感器测出的拉力F，计算出水平方向的力F/，即F' =F* cosa，继而通过该水平方向力与汽车重力之比得到摩擦系数，S卩U=F' /N。这一计算过程是通过单片机控制模块实现的。采用单片机控制模块进行控制，电路结构简单，可靠性高，操作维护方便；采用拉力传感器，精度高、测量范围广、寿命长、结构简单，能广泛应用于自动测试和控制技术中。采用角度传感器，结构简单、可靠性高、能感受被测角度并转换成可用输出信号，可广泛应用于汽车电子控制等方面；采用数码管，价格便宜，使用简单，应用极为广泛。I. I拉力传感器选型本实施例中，拉力传感器采用蛘埠宇航传感测控工程有限公司生产的YHLY-FS型高精度拉力传感器，该传感器有以下特点可满足0. 5kg-30t,1001b-20klb量程范围内的测量；防油、防水、耐腐蚀，可适用于各种环境；S型梁结构设计，拉压双向承载，安装使用方便灵活。I. 2角度传感器选型角度传感器采用深圳市华夏磁电子技术开发有限公司生产的HuaXiaMag(HME)-AM34-V05-360E型高精度角度传感器，该传感器有以下特点无触点、高重复性、使用寿命长；分辨率12位，精度10位；能在高温、高湿环境下工作，防水，防尘，防油污；360°绝对位置测量。[0036]I. 3信号处理模块的设计由于采用了角度传感器和拉力传感器，它们输出信号的幅度和性质并不相同，为了将这些传感器输出的信号转换成标准的0 5V电压信号或TTL脉冲信号，单片机控制模块内部设计了信号处理模块的电路，信号处理模块的电路原理图如图2所示。I. 4数码管驱动设计本实施例中，数码管采用四位七段数码管作为显示装置，如图3所示，摩擦系数大小的测量结果由该数码管进行显示，具有直观、清晰的优点。 采用MAX7219芯片作为数码管的驱动芯片，如图4所示。MAX7219的典型驱动电路如图5所示，本实用新型的路面摩擦系数测量装置采用4为共阴极。I. 5单片机控制模块设计本实施例中，单片机控制模块可以选用常见的AVR单片机MAGE16。其控制系统的组成如图6，包括连接在单片机上的信号调理电路、复位键和数码管。其工作流程如图7所示。首先开机，使得单片机控制系统上电，进行初始化，然后由角度传感器和拉力传感器发出信号，经过调理电路处理后，单片机控制系统再对信号进行处理，最后将摩擦系数的结果输出到数码管显示出来。
权利要求1.ー种路面摩擦系数測量装置，其特征在于，包括供电模块、角度传感器、拉カ传感器、数码管和单片机控制模块；其中，角度传感器和拉カ传感器安装在汽车上，角度传感器通过角度信号处理模块与单片机控制模块相连接，拉カ传感器通过拉カ信号处理模块与单片机控制模块相连接，数码管和供电模块连接在单片机控制模块上。
2.如权利要求I所述的路面摩擦系数測量装置，其特征在于，所述的单片机控制模块采用AVR单片机MAGE16。
3.如权利要求I所述的路面摩擦系数測量装置，其特征在于，所述的拉カ传感器采用YHLY-FS型高精度拉カ传感器。
4.如权利要求I所述的路面摩擦系数測量装置，其特征在于，所述的角度传感器采用HuaXiaMag(HME) -AM34-V05-360E 型高精度角度传感器。
5.如权利要求I所述的路面摩擦系数測量装置，其特征在于，所述的数码管的驱动芯片采用MAX7219芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种路面摩擦系数测量装置，包括供电模块、角度传感器、拉力传感器、数码管和单片机控制模块；其中，角度传感器和拉力传感器安装在汽车上，角度传感器通过角度信号处理模块与单片机控制模块相连接，拉力传感器通过拉力信号处理模块与单片机控制模块相连接，数码管和供电模块连接在单片机控制模块上。在使用时，只需要将角度传感器和拉力传感器和车辆相连接，车辆开始运动即可测得路面摩擦系数，通过数码管显示出来。
文档编号G01N19/02GK202614655SQ20122023644
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者赵轩, 曹红, 刘瑞, 刘强 申请人:长安大学