專利名稱：輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車輪胎離心力狀態(tài)下的動(dòng)子切向位移測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置。
背景技術(shù)：
從最基本的電磁感應(yīng)原理可知，線圈作切割磁力線的機(jī)械運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生電能。如 果運(yùn)用這一原理把汽車輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為電能，對輪胎內(nèi)置制動(dòng)監(jiān)測機(jī)構(gòu)提供耗 能補(bǔ)充，將能大為提高輪胎內(nèi)置電池的使用時(shí)限。然而，與常態(tài)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，輪胎轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)產(chǎn)生的離心力會(huì)對動(dòng)子(線圈或磁性體)的切向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用，這種阻礙力還與輪 胎轉(zhuǎn)動(dòng)的速度成正比，使切向運(yùn)動(dòng)的位移減少，而切向位移量直接影響到機(jī)電換能的效率。 實(shí)踐中，需要對輪胎不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度所產(chǎn)生的動(dòng)子切向位移量進(jìn)行測量，以便為機(jī)電換能效 率提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的測量需要，提供一種輪胎機(jī)電換能 中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置。該裝置建立了一個(gè)測試平臺(tái)，通過在輪胎不同轉(zhuǎn)動(dòng) 速度下對動(dòng)子切向運(yùn)動(dòng)位移的測量，以獲取位移量與轉(zhuǎn)動(dòng)速度的關(guān)系數(shù)據(jù)。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切 向位移的測量裝置，包括輪胎及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、總體支承板和電路控制板共同構(gòu)成，所述輪胎安 裝在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，固定連接于輪胎的總體支承板上設(shè)置有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有 空心模擬動(dòng)子，所述電路控制板與總體支承板固定連接。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括楔狀滑槽活動(dòng)體、楔狀滑槽固定體共 同構(gòu)成，所述楔狀滑槽固定體固定在總體支承板上，所述楔狀滑槽活動(dòng)體通過楔狀滑槽與 楔狀滑槽固定體滑動(dòng)連接，所述楔狀滑槽活動(dòng)體兩側(cè)還分別連接有限位螺桿，所述限位螺 桿分別與垂直固定在總體支承板兩側(cè)的支承板相連接。所述空心模擬動(dòng)子通過動(dòng)子連接體 固定在楔狀滑槽活動(dòng)體的垂直面上。所述電路控制板上設(shè)置有微型反射式紅外光電傳感 頭，所述楔狀滑槽活動(dòng)體正對微型反射式紅外光電傳感頭的傳感面的一端設(shè)置有黑白相間 柵狀線。所述總體支承板還分別設(shè)置有電池供電組件、平衡配重體，所述電池供電組件通 過電源線與電路控制板相連接。所述電路控制板上還設(shè)置有綠色LED燈、紅色LED燈。所 述電路控制板上的電路包括反射式紅外光檢測電路、脈沖整形電路、中央微處理器電路、位 移狀態(tài)指示電路共同電氣連接構(gòu)成，所述反射式紅外光檢測電路通過反射式紅外光檢測電 路信號(hào)線與脈沖整形電路相電氣連接，所述中央微處理器電路分別通過脈沖整形電路信號(hào) 線、位移狀態(tài)指示電路信號(hào)線與脈沖整形電路、位移狀態(tài)指示電路相電氣連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明提供了一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量平臺(tái)，填補(bǔ)了 現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)空白。
2、本發(fā)明能在不同輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)速度下直觀測量動(dòng)子在離心力狀態(tài)中的實(shí)際切向位 移。3、本發(fā)明所測量的動(dòng)子切向位移與輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)速度的關(guān)系數(shù)據(jù)，能為汽車機(jī)電換能的效率提供設(shè)計(jì)依據(jù)。4、本發(fā)明的測試操作簡便，屬非接觸采樣方式，響應(yīng)敏捷。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中電路控制板的電路方框圖；圖3是本發(fā)明中電路控制板的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并 不限于此。如圖1所示，本發(fā)明所述一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝 置，包括輪胎及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、總體支承板2和電路控制板8，輪胎安裝在相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上， 總體支承板2固定安裝在輪胎的輪轂上，空心模擬動(dòng)子3通過動(dòng)子連接體4固定在楔狀滑 槽活動(dòng)體7的垂直面上，使空心模擬動(dòng)子3能跟隨楔狀滑槽活動(dòng)體7沿楔狀滑槽固定體13 左右滑動(dòng)，楔狀滑槽固定體13固定安裝在總體支承板2上，并使楔狀滑槽活動(dòng)體7能沿著 楔狀滑槽左右滑動(dòng)，右側(cè)支承板5和左側(cè)支承板14分別垂直安裝在總體支承板2的左右兩 側(cè)，右側(cè)限位螺桿6和左側(cè)限位螺桿15能在右側(cè)支承板5和左側(cè)支承板14的各自螺孔中 進(jìn)退旋動(dòng)，并調(diào)節(jié)與楔狀滑槽活動(dòng)體7左右兩個(gè)側(cè)面的限位間距，楔狀滑槽活動(dòng)體7的頂面 設(shè)置有黑白相間柵狀線11，電路控制板8固定在總體支承板2的上方，電路控制板設(shè)置有 微型反射式紅外光電傳感頭9，其中傳感面正對著黑白相間柵狀線11，綠色LED燈10和紅 色LED燈12分別設(shè)置在電路控制板8的左右兩側(cè)，5V電池供電組件17安裝在總體支承板 2的中間部位，通過5V電源線16與電路控制板8相連接，平衡配重體18安裝在總體支承板 2的下方，使整個(gè)裝置達(dá)到重量對稱平衡。如圖2所示，本發(fā)明所述電路控制板上的電路包括反射式紅外光檢測電路19、脈 沖整形電路20、中央微處理器電路21、位移狀態(tài)指示電路22共同電氣連接構(gòu)成，其相互連 接關(guān)系為反射式紅外光檢測電路19通過反射式紅外光檢測電路信號(hào)線與脈沖整形電路 20相電氣連接，中央微處理器電路21分別通過脈沖整形電路信號(hào)線、位移狀態(tài)指示電路信 號(hào)線與脈沖整形電路20、位移狀態(tài)指示電路22相電氣連接。本發(fā)明的工作原理為按照輪胎不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度所估算的動(dòng)子切向位移量，分別旋 轉(zhuǎn)左、右側(cè)支承板14和5上的左、右側(cè)限位螺桿15和6，使之與楔狀滑槽活動(dòng)體7的左右兩 個(gè)側(cè)面保持所需的限位間距；輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)空心模擬動(dòng)子3、動(dòng)子連接體4和楔狀滑槽活 動(dòng)體7三者的總重量，能抵消因離心力在楔狀滑槽活動(dòng)體7與楔狀滑槽固定體13之間所產(chǎn) 生的摩擦力時(shí)，空心模擬動(dòng)子3就能沿著楔狀滑槽13左右移動(dòng)；空心模擬動(dòng)子3 —旦發(fā)生 位移，楔狀滑槽活動(dòng)體7上的黑白相間柵狀線11就會(huì)被微型反射式紅外光電傳感頭9掃描 感知，產(chǎn)生通斷變化的脈沖信號(hào)，通過電路控制板8的控制，由綠色LED燈10和紅色LED燈12以交替點(diǎn)亮的形式直觀指示出來；如果空心模擬動(dòng)子3不發(fā)生位移，則只有其中一種LED 燈發(fā)亮且一直不變；由于位移量會(huì)隨輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增大而減少，轉(zhuǎn)動(dòng)速度與動(dòng)子位移量 的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，可通過改變左、右兩側(cè)限位螺桿15和6與楔狀滑槽活動(dòng)體7左右兩個(gè)側(cè) 面的限位間距來進(jìn)行實(shí)際測量；具體做法就是每縮減一次限位間距就啟動(dòng)一次輪胎旋轉(zhuǎn)過 程，并且把轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐步從低往高加大，如果兩燈交替發(fā)亮，表示空心模擬動(dòng)子3仍能左右 滑動(dòng)，記下限位間距和速度值關(guān)系，重復(fù)這種測量過程，直至限位間距縮減到某一限度且速 度加大到某一數(shù)值時(shí)出現(xiàn)只有一個(gè)燈發(fā)亮的情況，此即空心模擬動(dòng)子3抗離心力切向滑動(dòng) 的位移量和速度值的極限關(guān)系。如圖3所示，在本發(fā)明中電路控制板的電路中，反射式紅外光檢測電路由微型反射式紅外光電傳感頭U1、電阻R1、R2共同電氣連接構(gòu)成；脈沖整形電路由集成件U2電氣連 接構(gòu)成；中央微處理器電路由集成件U3、晶體振蕩器CY、電容Cl C3、電阻R5、手動(dòng)按鍵Sl 共同電氣連接構(gòu)成；位移狀態(tài)指示電路由綠色LED燈VL1、紅色LED燈VL2、電阻R3、R4共同 電氣連接構(gòu)成。本發(fā)明的電路工作原理是當(dāng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)使動(dòng)子位置每經(jīng)過左右兩個(gè)垂直弧度方向 時(shí)，楔狀滑槽活動(dòng)體上的黑白相間柵狀線會(huì)往返掠過微型反射式紅外光電傳感頭Ul的傳 感面，若遇到黑線區(qū)則吸收發(fā)射端VLO的發(fā)射光，接收端TRO截止而輸出高電平，經(jīng)施密特 反相器U2整形和反相后輸出負(fù)脈沖，送到中央微處理器U3的外中斷入口 INTO端，引起外 部中斷，經(jīng)中斷服務(wù)程序處理后從TO端輸出低電平，使紅色LED燈VLl點(diǎn)亮，同時(shí)從Tl端 輸出高電平，使綠色LED燈VL2熄滅；若遇到白線區(qū)則反射發(fā)射端VLO的發(fā)射光，接收端TRO 導(dǎo)通而輸出低電平，經(jīng)施密特反相器U2整形和反相后輸出正脈沖，對中央微處理器U3不產(chǎn) 生控制作用；當(dāng)再次遇到后續(xù)的黑線區(qū)，過程同上所述，會(huì)再次引起中央微處理器U3的外 部中斷，但經(jīng)中斷服務(wù)程序處理后變成為從TO端和Tl端輸出同時(shí)反相的電平，使紅色LED 燈VLl熄滅而綠色LED燈VL2點(diǎn)亮；后續(xù)每次使中央微處理器U3的外部中斷觸發(fā)時(shí)均使兩 個(gè)LED燈的控制信號(hào)反相，從而達(dá)到紅色LED燈和綠色LED燈輪流點(diǎn)亮的指示作用；如果動(dòng) 子沒有位移，則不會(huì)有后續(xù)第二次的外部中斷信號(hào)產(chǎn)生，LED燈的控制信號(hào)便不會(huì)反相，出 現(xiàn)的是一種不變的LED燈指示狀態(tài)；另外，晶體振蕩器CY、電容Cl、C2提供U3的工作時(shí)序 基準(zhǔn)，電容C3和電阻R5供作中央微處理器U3的系統(tǒng)上電復(fù)位，而按鍵Sl供作U3的系統(tǒng) 手動(dòng)復(fù)位。發(fā)明人經(jīng)過研究試驗(yàn)，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選方式可以為(1)按圖1所示，輪 胎及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1由實(shí)際汽車輪胎和相應(yīng)功率的可調(diào)速馬達(dá)擔(dān)任，并安裝到可靠的金屬機(jī) 架上；可選用厚金屬平板或木板加工成400X240mm的總體支承板2 ；空心模擬動(dòng)子3和 動(dòng)子連接體4的大小視具體測量需要確定，實(shí)施例中的空心模擬動(dòng)子3為外徑18mm、內(nèi)徑 10mm、長40mm的環(huán)氧樹脂成型體；楔狀滑槽活動(dòng)體7與楔狀滑槽固定體13配對件選用市售 50 X 15 X 6mm的金屬導(dǎo)軌套件；左、右側(cè)支承板14和5用55 X 40 X 2mm的鋁板制作；左、右側(cè) 限位螺桿15和6采用直徑3mm、長35mm的金屬螺桿，用以調(diào)整與楔狀滑槽活動(dòng)體7兩個(gè)側(cè) 面之間的限位距離在IOmm之內(nèi)，這是實(shí)際切向位移量的最大估算值；(2)如圖2和3所示， 制作95 X 20mm大小的電路板8，并篩選元器件后進(jìn)行安裝連接，例如，微型反射式紅外光電 傳感頭Ul可選用TLP947型，集成件U2可選用74HC14型，U3可選用89C2051型，晶體振蕩 器CY可選12MHZ型，Sl可選用小按鈕開關(guān)，VLl可選用直徑3mm的紅色LED，VL2可選用直徑3mm的綠色LED ；可按圖2和3所示以及所述連接關(guān)系進(jìn)行電路控制板安裝連接，并與相關(guān)部件進(jìn)行電氣連接，其中微型反射式紅外光電傳感頭Ul的傳感面與楔狀滑槽活動(dòng)體7上 的黑白柵狀線保持Imm間距，黑白線區(qū)之間的間距在1. 5mm之內(nèi)，是本實(shí)施例中所用型號(hào)器 件的響應(yīng)值，條數(shù)視位移量而定，進(jìn)行簡單加電調(diào)試，就能用于輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)子切向位移量 與轉(zhuǎn)動(dòng)速度關(guān)系的測量。
如上所述，即可較好地實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其特征是，包括輪胎及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、總體支承板和電路控制板共同構(gòu)成，所述輪胎安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，固定連接于輪胎的總體支承板上設(shè)置有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有空心模擬動(dòng)子，所述電路控制板與總體支承板固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)包括楔狀滑槽活動(dòng)體、楔狀滑槽固定體共同構(gòu)成，所述楔狀滑槽固定 體固定在總體支承板上，所述楔狀滑槽活動(dòng)體通過楔狀滑槽與楔狀滑槽固定體滑動(dòng)連接， 所述楔狀滑槽活動(dòng)體兩側(cè)還分別連接有限位螺桿，所述限位螺桿分別與垂直固定在總體支 承板兩側(cè)的支承板相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述空心模擬動(dòng)子通過動(dòng)子連接體固定在楔狀滑槽活動(dòng)體的垂直面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述電路控制板上設(shè)置有微型反射式紅外光電傳感頭，所述楔狀滑槽活動(dòng)體正對 微型反射式紅外光電傳感頭的傳感面的一端設(shè)置有黑白相間柵狀線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述總體支承板還分別設(shè)置有電池供電組件、平衡配重體，所述電池供電組件通過 電源線與電路控制板相連接；所述電路控制板上還設(shè)置有綠色LED燈、紅色LED燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述電路控制板上的電路包括反射式紅外光檢測電路、脈沖整形電路、中央微處理 器電路、位移狀態(tài)指示電路共同電氣連接構(gòu)成，所述反射式紅外光檢測電路通過反射式紅 外光檢測電路信號(hào)線與脈沖整形電路相電氣連接，所述中央微處理器電路分別通過脈沖整 形電路信號(hào)線、位移狀態(tài)指示電路信號(hào)線與脈沖整形電路、位移狀態(tài)指示電路相電氣連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述反射式紅外光檢測電路由微型反射式紅外光電傳感頭U1、電阻Rl、R2共同電 氣連接構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述脈沖整形電路由集成件U2電氣連接構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，其 特征是，所述中央微處理器電路由集成件U3、晶體振蕩器CY、電容C1 C3、電阻R5、手動(dòng)按 鍵S1共同電氣連接構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置， 其特征是，所述位移狀態(tài)指示電路由綠色LED燈VL1、紅色LED燈VL2、電阻R3、R4共同電氣 連接構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量裝置，包括輪胎及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、總體支承板和電路控制板共同構(gòu)成，輪胎安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，固定連接于輪胎的總體支承板上設(shè)置有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接有空心模擬動(dòng)子，電路控制板與總體支承板固定連接。本發(fā)明提供了一種輪胎機(jī)電換能中動(dòng)子抗離心力切向位移的測量平臺(tái)，能在不同輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)速度下直觀測量動(dòng)子在離心力狀態(tài)中的實(shí)際切向位移，所測量的動(dòng)子切向位移量與輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)速度的關(guān)系數(shù)據(jù)，能為汽車機(jī)電換能的效率提供設(shè)計(jì)依據(jù)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK101799272SQ201010123738
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者杜燦鴻, 林上港, 林土勝, 陳啟沛, 黃國佳 申請人:華南理工大學(xué)