Устройство диагностики износа тормозных колодок автомобиля

 

Изобретение относится к измерительной технике. В устройство введены согласующее устройство, аналогово-цифровой преобразователь, преобразователь сигналов, выполненный в виде измерителя нормированной автокорреляционной функции, два блока сравнения, блок определения погрешности измерения, сумматор, блоки памяти эталонных функций и значений, схема формирования адреса, постоянные запоминающие устройства эталонных значений и величин износа, блок обнаружения сигнала, блок синхронизации, арифметико-логическое устройство определения функции диагностирования, блок задержки, блок определения среднего значения величины износа, блок формирования управляющих сигналов, два усилителя мощности, сигнальные лампы "Начало износа" и "Критический износ". При измерении сигнал с датчика износа тормозных колодок преобразуется в 512 дискретных отсчетов, которые сравниваются с 512 дискретными значениями бездефектного изделия. Сигнал отклонения запоминается в двоичном коде. Одновременно фиксируется значение погрешности измерения отклонения. Эталонные значения конкретного тарировочного графика сравниваются с точным значением отклонения измерения и выявляется номер значения, при котором разность минимальна. По этому номеру из постоянного запоминающего устройства выбирается соответствующая величина износа в физических единицах. Устройство характеризуется расширенными функциональными возможностями и повышенной точностью. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве сигнализатора износа тормозных колодок автомобиля.

В качестве аналога изобретения может быть рассмотрено устройство для измерения износа изделий, осуществляющее определение износа контролируемого изделия [1] . В этом аналогичном устройстве при измерении механические колебания контролируемого изделия с помощью датчика, усилителя и преобразователя преобразуются в 512 дискретных отсчетов, которые сравниваются с 512 дискретными значениями бездефектного изделия, хранящимися в блоке памяти эталонных функций. Сигнал отклонения λ_и в двоичном коде запоминаются в первом блоке сравнения. Одновременно в буферном регистре фиксируется значение погрешности измерения отклонения Δλ_и. На выходе сумматора формируется точное значение отклонения λ_т = λ_и+Δλ_и. Из постоянного запоминающего устройства на второй блок сравнения передаются эталонные значения λ_o конкретного тарировочного графика, которые сравниваются с λ_т и выявляется номер значения λ₀, при котором разность λ_т-λ_o минимальна. По этому номеру из постоянного запоминающего устройства выбирается соответствующая величина износа в физических единицах [1].

Другим аналогом, более близким к предлагаемому изобретению, является сигнализатор износа тормозных колодок автомобиля ВАЗ-2110 [2] - (прототип). В прототипе [2] контролируется износ тормозных колодок тормозного механизма переднего колеса. При эксплуатации уменьшается толщина тормозных колодок и, когда толщина достигает минимально допустимого уровня, замыкаются контакты датчика износа тормозных колодок, и загорается сигнальная лампа на панели комбинации приборов. Недостатками прототипа [2] являются зависимость показания сигнализатора от технического состояния тормозного механизма.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании изобретения, является получение информации о начале износа и его критическом значении, исключение ложных показаний сигнализатора, повышение точности контроля за износом.

На фиг.1 представлена схема устройства диагностики износа тормозных колодок автомобиля; фиг. 2 - схема блока определения погрешности измерения; фиг.3 - схема блока хранения эталонных значений.

Устройство содержит датчик износа тормозных колодок 1, согласующее устройство 2, аналогово-цифровой преобразователь 3, преобразователь сигналов 4, выполненный в виде измерителя нормированной автокорреляционной функции, работающего по алгоритму: где X(kT₀) - квантованный сигнал с датчика износа тормозных колодок; X(kT₀+τ_j) - квантованный и задержанный на время τ_j сигнал с датчика износа тормозных колодок, j=0, 1, 2,..., 511; n - количество выборок; k - номер выборки; T₀ = 521Δτ - период между выборками; Δτ - шаг дискретизации, первый блок сравнения 5, блок определения погрешности измерения, выполненный в виде сумматоров 6-8, регистра 9, делителя 10, буферного регистра 11, схемы задержки 12 и блока постоянной памяти 13, сумматор 14, второй блок сравнения 15, блок памяти эталонных функций 16, блок памяти эталонных значений, выполненный в виде схемы запуска 17, схема формирования адреса 18, постоянное запоминающее устройство эталонных значений 19, постоянное запоминающее устройство величин износа 20, блок обнаружения сигнала 21, блок синхронизации 22, арифметико-логическое устройство 23 определения специальной функции диагностирования с целью определения начального и критического износа, работающего по алгоритму
где Xк(kT₀) = A(kT₀)cos[ω₀(kT₀)+ϕ(kT₀)+ϕ₀] функция, описывающая сигнал с датчика износа тормозных колодок;
A(kT₀) - квантованная амплитуда сигнала с датчика износа тормозных колодок при разложении в ряд Фурье;
ω₀(kT₀) - несущая круговая частота сигнала с датчика износа тормозных колодок;
ϕ₀ - начальная фаза сигнала с датчика износа тормозных колодок;
ϕ(kT₀) - текущая фаза сигнала с датчика износа тормозных колодок;
n - количество выборок;
k - номер выборки;
T₀ = 521Δτ - период между выборками;
Xк^*(kT₀) = A(kT₀)sin[ω₀(kT₀)+ϕ(kT₀)+ϕ₀] - сопряженная по Гильберту функция, описывающая сигнал с датчика износа тормозных колодок;
блок 24 задержки, блок 25 определения среднего значения величины износа, работающий по алгоритму
λ_и = 0,5(λ_иρ+λ_иΘ),
где λ_иρ - величина износа в физических единицах, определенная по каналу обработки нормированной автокорреляционной функции;
λ_иΘ - величина износа в физических единицах, определенная по каналу обработки специальной функции диагностирования;
блок 26 формирования управляющих сигналов, усилители мощности 27 и 28, сигнальную лампу HL1 "Начало износа", сигнальную лампу HL2 "Критический износ".

Выход датчика износа 1 соединен с входом согласующего устройства 2, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого параллельно соединен с первым входом преобразователя сигналов 4, с первым входом блока обнаружения сигналов 21, с первым входом арифметико-логического устройства 23. Первый выход преобразователя сигналов 4 соединен шестнадцати разрядной шиной данных с первым входом блока определения погрешности измерения 6...13, второй выход преобразователя сигналов 4 параллельно соединен шестнадцати разрядной шиной данных со вторым входом блока определения погрешности измерения 6...13 и первым входом первого блока сравнения 5. Первый выход арифметико-логического устройства 23 соединен шестнадцати разрядной шиной данных с третьим входом блока определения погрешности измерения 6. . .13. Второй выход арифметико-логического устройства 23 параллельно соединен шестнадцати разрядной шиной данных со вторым входом блока сравнения 5 и с четвертым входом блока определения погрешности измерения 6...13. Первый выход первого блока сравнения 5 соединен шестнадцати разрядной шиной данных с первым входом сумматора 14. Первый выход блока обнаружения сигналов 21 параллельно соединен с первым входом блока синхронизации 22, со вторым входом преобразователя сигналов 4, со вторым входом арифметико-логического устройства 23. Второй выход блока обнаружения сигналов 21 параллельно соединен с третьим входом преобразователя сигналов 4, с третьим входом первого блока сравнения 5, со вторым входом сумматора 14, с четвертым входом блока определения погрешности измерения 6...13, с третьим входом арифметико-логического устройства 23. Первый выход блока синхронизации 22 параллельно соединен восьми разрядной адресной шиной с четвертым входом преобразователя сигналов 4, с первым входом блока памяти эталонных функций 16 и с четвертым входом арифметико-логического устройства 23. Второй выход блока синхронизации 22 соединен с первым входом блока памяти эталонных значений 17...20, третий выход блока синхронизации 22 соединен со вторым входом блока памяти эталонных функций 16, четвертый выход блока синхронизации 22 параллельно соединен с четвертым входом первого блока сравнения 5, с пятым входом блока определения погрешности измерения 6...13, со вторым входом блока памяти эталонных значений 17...20, пятый выход блока синхронизации 22 соединен со вторым входом блока задержки 24. Первый выход блока памяти эталонных функций 16 параллельно соединен шестнадцати разрядной шиной данных с шестым входом блока определения погрешности измерения 6...13 и с пятым входом первого блока сравнения 5. Первый выход блока определения погрешности измерения 6...13 соединен шестнадцати разрядной шиной данных с третьим входом сумматора 14, второй выход блока определения погрешности измерения 6...13 соединен с четвертым входом сумматора 14. Первый выход сумматора 14 соединен шестнадцати разрядной шиной данных с первым входом второго блока сравнения 15, первый выход которого соединен с третьим входом блока памяти эталонных значений 17. . . 20. Первый выход блока памяти эталонных значений 17...20 соединен шестнадцати разрядной шиной данных со вторым входом второго блока сравнения 15. Второй выход блока памяти эталонных значений 17...20 восьми разрядной адресной шиной параллельно соединен с первым входом блока определения среднего значения величины износа 25 и с первым входом блока задержки 24, выход которого соединен со вторым входом блока определения среднего значения величины износа 25, выход которого соединен со входом блока формирования управляющих сигналов 26, первый выход которого через усилитель мощности 27 соединен с сигнальной лампой HL1 "Начало износа". Второй выход блока формирования управляющих сигналов 26 через усилитель мощности 28 соединен с сигнальной лампой НL2 "Критический износ".

В блоке памяти 16 записаны измеренные предварительно эталонная нормированная автокорреляционная функция ρ_к(τ) и эталонная специальная функция диагностирования Θ_к(τ) сигнала датчика износа тормозных колодок. В блоке постоянной памяти 13 записан код числа 2. В постоянных запоминающих устройствах 19 и 20 записаны соответственно ординарные значения и соответствующие им значения износа в физических величинах тарировочного графика.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства аналоговый электрический сигнал с датчика износа 1 тормозных колодок, измененный соответствующим образом согласующим устройством 2, преобразуется в цифровой сигнал аналогово-цифровым преобразователем 3 и по команде "Пуск" поступает на вход преобразователя 4, на выходе которого фиксируется дискретная нормированная автокорреляционная функция из 512 дискретных отсчетов, и на вход арифметико-логическое устройство 23, на выходе которого фиксируется дискретная специальная функция диагностирования из 512 дискретных отсчетов. По команде "Стоп 1" блока 21 обнаружения сигнала в блоке 22 синхронизации формируется импульс "Считывание 1", по которому блок 5 сравнения подключается к блоку 16 памяти эталонных функций и сравнивает значения функций ρ_к(τ) и ρ_э(τ) контролируемого и эталонного изделий и запоминает сигнал отклонения, соответствующий выражению

и представленный в двоичном коде, пропорциональном износу.

Значения функций ρ_к(τ_j) и ρ_э(τ_j) одновременно поступают на входы квадраторов сумматора 6 для получения [ρ²_к(τ_j)+ρ²_э(τ_j)] суммы, которая поступает на один из входов сумматора 7, на другой вход которого поступает постоянное значение 2 из блока 13 постоянной памяти. С выхода сумматора 7 информация поступает в накапливающий сумматор 8 и далее в регистр 9 для промежуточного хранения накопленной суммы, представляющей собой методологическую погрешность измерения

В делителе 10 накопленная сумма делится на число выборок исследуемого сигнала, в буферном регистре 11 фиксируется значение погрешности измерения отклонения Δλ_к.ρ. На сумматор 14 поступают сигналы λ_к.ρ с блока 5, Δλ_к.ρ с регистра 11 и формируется точное значение отклонения λ_т.ρ = λ_к.ρ+Δλ_к.ρ, которое запоминается в выходном регистре сумматора 14. По команде из блока 22 синхронизации схемы 17 и 18 обеспечивают последовательную передачу из постоянного запоминающего устройства 19 на блок 15 сравнения эталонных значений λ_ρ0 конкретного тарировочного графика, которые сравниваются с точным значением λ_т.ρ в регистре сумматора 14. В результате фиксируется номер значения λ_ρ0, соответствующий минимальному значению разности λ_т.ρ-λ_ρ0. В выходном регистре блока 15 фиксируется код этого номера, по которому из постоянного запоминающего устройства 20 выбирается соответствующая величина износа в физических единицах λ_иρ. Эта величина поступает в блок задержки 24.

По команде "Стоп 2" блока 21 обнаружения сигнала в блоке 22 синхронизации формируется импульс "Считывание 2", по которому блок 5 сравнения подключается к блоку 16 памяти эталонных функций и сравнивает значения функций Θ_к(τ) и Θ_э(τ) контролируемого и эталонного изделий и запоминает сигнал отклонения, соответствующий выражению

и представленный в двоичном коде, пропорциональном износу.

Значения функций Θ_к(τ_j) и Θ_э(τ_j) одновременно поступают на входы квадраторов сумматора 6 для получения [Θ²_к(τ_j)+Θ²_э(τ_j)] суммы, которая поступает на один из входов сумматора 7, на другой вход которого поступает постоянное значение 2 из блока 13 постоянной памяти. С выхода сумматора 7 информация поступает в накапливающий сумматор 8 и далее в регистр 9 для промежуточного хранения накопленной суммы, представляющей собой методологическую погрешность измерения

В делителе 10 накопленная сумма делится на число выборок исследуемого сигнала, в буферном регистре 11 фиксируется значение погрешности измерения отклонения Δλ_к.Θ. На сумматор 14 поступают сигналы λ_к.Θ с блока 5, Δλ_к.Θ с регистра 11 и формируется точное значение отклонения λ_т.Θ = λ_к.Θ+Δλ_к.Θ, которое запоминается в выходном регистре сумматора 14. По команде из блока 22 синхронизации, схемы 17 и 18 обеспечивают последовательную передачу из постоянного запоминающего устройства 19 на блок 15 сравнения эталонных значений λ_Θ0 конкретного тарировочного графика, которые сравниваются с точным значением λ_т.Θ в регистре сумматора 14. В результате фиксируется номер значения λ_Θ0, соответствующий минимальному значению разности [λ_т.Θ-λ_Θ0]. В выходном регистре блока 15 фиксируется код этого номера, по которому из постоянного запоминающего устройства 20 выбирается соответствующая величина износа в физических единицах λ_иΘ. Величина λ_иΘ поступает на первый вход блока 25 определения среднего значения величины износа, на второй вход которого в этот же момент времени, по сигналу с блока синхронизации 22, поступает величина λ_иρ. Блок 25 определяет конечное значение величины износа в физических единицах λ_и. Блок 26 формирования управляющих сигналов сравнивает полученное значение с установочным значением величины износа λ_уст, соответствующее 80% износу тормозных колодок. Если λ_уст>λ_и блок 26 формирует сигнал на первом выходе, который усиливается усилителем мощности 27 и вызывает свечение сигнальной лампы HL1 "Начало износа". Если λ_уст<λ_и блок 26 формирует сигнал на втором выходе, который усиливается усилителем мощности 28 и вызывает свечение сигнальной лампы HL2 "Начало износа".

Предлагаемое устройство позволяет получать информацию о начале износа и его критическом значении, исключить ложные показания сигнализатора, повысить точность контроля за износом тормозных колодок автомобиля.

Список источников
1. Великие P.P., Гудонавичюс Р.В., Сланис Р.В., Райнис Р.Б. Устройство для измерения износа изделий, а.с. СССР 1672197, кл. G 01 В 5/14, 1991.

2. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту автомобилей ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112. - М.: Ливр, 1998, с. 103...105.

Формула изобретения

Устройство диагностики износа тормозных колодок автомобиля, содержащее датчик износа тормозных колодок, контакты которого установлены в тормозном механизме переднего колеса автомобиля, причем один контакт датчика соединен с массой, другой контакт датчика соединен с первым выводом сигнальной лампы износа тормозных колодок, установленной в комбинации приборов, второй вывод которой через предохранитель и выключатель зажигания подключен к высокому уровню напряжения бортовой сети автомобиля, отличающееся тем, что в него дополнительно введены согласующее устройство, аналогово-цифровой преобразователь, преобразователь сигналов, выполненный в виде измерителя нормированной автокорреляционной функции, первый блок сравнения, блока сравнения, блок определения погрешности измерения, выполненный в виде трех сумматоров измерителя нормированной автокорреляционной функции, регистра, делителя, буферного регистра, схемы задержки и блока постоянной памяти, сумматор, второй блок сравнения, блок памяти эталонных функций, блок памяти эталонных значений, выполненный в виде схемы запуска, схема формирования адреса, постоянное запоминающее устройство эталонных значений, постоянное запоминающее устройство величин износа, блок обнаружения сигнала, блок синхронизации, арифметико-логическое устройство определения функции диагностирования, блок задержки, блок определения среднего значения величины износа, блок формирования управляющих сигналов, два усилителя мощности, сигнальная лампа "Начало износа", сигнальная лампа "Критический износ", причем выход датчика износа соединен с входом согласующего устройства, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого параллельно соединен с первым входом преобразователя сигналов, с первым входом блока обнаружения сигналов, с первым входом арифметико-логического устройства, первый выход преобразователя сигналов соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с первым входом блока определения погрешности измерения, второй выход преобразователя сигналов параллельно соединен шестнадцатиразрядной шиной данных со вторым входом блока определения погрешности измерения и первым входом первого блока сравнения, первый выход арифметико-логического устройства соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с третьим входом блока определения погрешности измерения, второй выход арифметико-логического устройства параллельно соединен шестнадцатиразрядной шиной данных со вторым входом блока сравнения и с четвертым входом блока определения погрешности измерения, первый выход первого блока сравнения соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с первым входом сумматора, первый выход блока обнаружения сигналов параллельно соединен с первым входом блока синхронизации, со вторым входом преобразователя сигналов, со вторым входом арифметико-логического устройства, второй выход блока обнаружения сигналов параллельно соединен с третьим входом преобразователя сигналов, с третьим входом первого блока сравнения, со вторым входом сумматора, с четвертым входом блока определения погрешности измерения, с третьим входом арифметико-логического устройства, первый выход блока синхронизации параллельно соединен восьмиразрядной адресной шиной с четвертым входом преобразователя сигналов, с первым входом блока памяти эталонных функций и с четвертым входом арифметико-логического устройства, второй выход блока синхронизации соединен с первым входом блока памяти эталонных значений, третий выход блока синхронизации соединен со вторым входом блока памяти эталонных функций, четвертый выход блока синхронизации параллельно соединен с четвертым входом первого блока сравнения, с пятым входом блока определения погрешности измерения, со вторым входом блока памяти эталонных значений, пятый выход блока синхронизации соединен со вторым входом блока задержки, первый выход блока памяти эталонных функций параллельно соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с шестым входом блока определения погрешности измерения и с пятым входом первого блока сравнения, первый выход блока определения погрешности измерения соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с третьим входом сумматора, второй выход блока определения погрешности измерения соединен с четвертым входом сумматора, первый выход сумматора соединен шестнадцатиразрядной шиной данных с первым входом второго блока сравнения, первый выход которого соединен с третьим входом блока памяти эталонных значений, первый выход блока памяти эталонных значений соединен шестнадцатиразрядной шиной данных со вторым входом второго блока сравнения, второй выход блока памяти эталонных значений восьмиразрядной адресной шиной параллельно соединен с первым входом блока определения среднего значения величины износа и с первым входом блока задержки, выход которого соединен со вторым входом блока определения среднего значения величины износа, выход которого соединен с входом блока формирования управляющих сигналов, первый выход которого через усилитель мощности соединен с сигнальной лампой "Начало износа", второй выход блока формирования управляющих сигналов через усилитель мощности соединен с сигнальной лампой "Критический износ", в блоке памяти эталонных функций записаны измеренные предварительно эталонная нормированная автокорреляционная функция и эталонная функция диагностирования сигнала датчика износа тормозных колодок, в блоке постоянной памяти записан код числа два, в постоянных запоминающих устройствах записаны соответственно ординарные значения и соответствующие им значения износа в физических величинах тарировочного графика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3