Fsae賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在FSAE (Formula SAE,大學(xué)生方程式汽車大賽)賽車開發(fā)過程中，車輛懸架系統(tǒng)設(shè)計占有舉足輕重的地位，而利用懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行賽車行駛過程的整車實時監(jiān)控，通過試驗反饋改進(jìn)設(shè)計，不斷優(yōu)化賽車設(shè)計參數(shù)，提升賽車性能。數(shù)據(jù)采集就是將被測對象的各種參量通過傳感器和變送器做適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換后，再經(jīng)過信號調(diào)理，采樣/保持、量化、編碼、傳輸?shù)炔襟E，最后送到處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲記錄和顯示打印過程。
[0003]為了體現(xiàn)賽車的極限性能，F(xiàn)SAE賽車都采用獨立懸架，對其操縱穩(wěn)定性要求較高；FSAE賽事規(guī)則要求苛刻，賽車前后車輪的有效行程至少為50.8mm的上跳行程和25.4mm的回彈行程；在側(cè)向傾斜60°時，賽車不發(fā)生側(cè)翻；非穩(wěn)定工況減少車身縱傾；輪胎接地性能好，能適應(yīng)高速、極速過彎需求。為了實現(xiàn)賽車懸架特性的動態(tài)監(jiān)控，優(yōu)化賽車改進(jìn)設(shè)計，滿足苛刻的賽事規(guī)則要求，國外懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地運用在FSAE賽車上；而(中國)國內(nèi)FSAE賽車基本沒有懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)賽車懸架特性的動態(tài)監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)FSAE賽車行駛過程的動態(tài)實時監(jiān)控，本實用新型提出FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以對動態(tài)FSAE賽車進(jìn)行減震器壓縮量的實時采集、記錄，并實時計算處理獲得車輪輪芯跳動行程、車輪載荷大小及頻譜曲線，利用實時采集的動態(tài)數(shù)據(jù)，研究賽車在制動、加速以及轉(zhuǎn)彎等極限工況下的軸荷轉(zhuǎn)移情況，以指導(dǎo)賽車懸架性能調(diào)校及整車性能優(yōu)化。
[0005]為此，本實用新型的技術(shù)方案為:FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括位移傳感器、單片機(jī)、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，USB數(shù)據(jù)線、計算機(jī)，其特征在于:
[0006]位移傳感器安裝在FSAE賽車減震器位置，以檢測FSAE賽車減震器的壓縮量；單片機(jī)、無線發(fā)射模塊安裝在FSAE賽車上；位移傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)連接，利用單片機(jī)進(jìn)行位移傳感器的數(shù)據(jù)采集；無線發(fā)射模塊與單片機(jī)連接，實現(xiàn)無線發(fā)射；
[0007]無線接收模塊通過USB數(shù)據(jù)線接入計算機(jī)；
[0008]通過無線發(fā)射模塊與無線接收模塊構(gòu)成的無線傳輸模塊實現(xiàn)FSAE賽車與計算機(jī)的無線通訊連接；
[0009]計算機(jī)通過虛擬儀器(Iabview軟件程序)，獲取位移傳感器的信號，進(jìn)行采集和分析處理。
[0010]有益效果:本實用新型利用位移傳感器、單片機(jī)進(jìn)行前端數(shù)據(jù)采集，通過無線傳輸模塊、串口通訊實現(xiàn)與Labview軟件程序(虛擬儀器)的數(shù)據(jù)傳輸，可以對動態(tài)FSAE賽車進(jìn)行減震器壓縮量的實時采集、記錄，并實時計算處理獲得車輪輪芯跳動行程、車輪載荷大小及頻譜曲線，利用實時采集的動態(tài)數(shù)據(jù)，研究賽車在制動、加速以及轉(zhuǎn)彎等極限工況下的軸荷轉(zhuǎn)移情況，以指導(dǎo)賽車懸架性能調(diào)校及整車性能優(yōu)化；以減震器壓縮量作為采集對象，不僅方便測量，而且能夠計算車輪載荷利于懸架參數(shù)優(yōu)化；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)了FSAE賽車的動態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；采集及分析處理功能通過Labview軟件程序(虛擬儀器)實現(xiàn)，便于維護(hù)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是Labview軟件程序的設(shè)計框架圖。
【具體實施方式】
[0013]結(jié)合圖1所示，進(jìn)一步描述本實用新型如下:FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括位移傳感器、單片機(jī)、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，USB數(shù)據(jù)線、計算機(jī)，位移傳感器安裝在FSAE賽車減震器位置，以檢測FSAE賽車減震器的壓縮量；單片機(jī)、無線發(fā)射模塊安裝在FSAE賽車上；位移傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)連接，利用單片機(jī)進(jìn)行位移傳感器的數(shù)據(jù)采集；無線發(fā)射模塊與單片機(jī)連接，實現(xiàn)無線發(fā)射；
[0014]無線接收模塊通過USB數(shù)據(jù)線，計算機(jī)上的RS232接口接入計算機(jī)；
[0015]通過無線發(fā)射模塊與無線接收模塊構(gòu)成的無線傳輸模塊實現(xiàn)FSAE賽車與計算機(jī)的無線通訊連接；
[0016]計算機(jī)通過Iabview軟件程序(虛擬儀器)，獲取位移傳感器的信號，進(jìn)行采集和分析處理。
[0017]由于FSAE賽車減震器壓縮量屬于直線位移，且賽車減震器行程為±63mm，故選用KPM-75mm非接觸微型鉸接式直線位移傳感器。
[0018]單片機(jī)選用飛思卡爾智能車單片機(jī)MC9S12XS 128 M AA最小系統(tǒng)板，此款單片機(jī)采用原裝芯片和元器件，PCB采用高品質(zhì)材料，并采用回流焊工藝焊接，質(zhì)量可靠。
[0019]數(shù)據(jù)采集需要在FSAE賽車行駛過程中進(jìn)行動態(tài)的實時數(shù)據(jù)采集，因此必須采用無線傳輸模塊使數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收不受距離的限制。無線傳輸模塊的工作電壓不能超過單片機(jī)工作電壓(5V)，無線傳輸模塊的頻率必須大于單片機(jī)的發(fā)送頻率，同時也應(yīng)與計算機(jī)相匹配。
[0020]Labview軟件程序的設(shè)計思路:以減震器壓縮量作為采集對象，不僅方便測量，而且能夠計算車輪載荷利于懸架參數(shù)優(yōu)化。為保證賽車的操作穩(wěn)定性，需要以減震器壓縮量作為參考來調(diào)校減震器阻尼；以輪芯跳動量(車輪行程)為參考來調(diào)校車身偏頻；以車輪載荷為參考來計算側(cè)傾力矩，調(diào)整賽車穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性；因此，將采集系統(tǒng)的輸出量確定為輪芯位移、車輪載荷、最值、頻譜分析。
[0021]如圖2所示，Labview軟件程序(懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))實現(xiàn)的功能包括:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)處理、信號處理、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)讀取，達(dá)到如下目的:
[0022](I)通過懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行FSAE賽車實時監(jiān)控，既可以檢驗FSAE賽車是否符合參賽規(guī)則要求，又可對減震器阻尼、橫向穩(wěn)定桿剛度等相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行檢驗和反饋；
[0023](2 )通過驗證，系統(tǒng)輸出量數(shù)值等于相應(yīng)采樣值人工解析計算值結(jié)果，證明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解析思路正確；且系統(tǒng)輸出的輪芯跳動范圍和車輪最大載荷均符合實際情況，采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式正確，系統(tǒng)可以運用于FSAE賽車實時監(jiān)測；
[0024](3)該懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以FSAE賽車減震器壓縮量為采集對象，以輪芯跳動量、車輪載荷、最值、頻譜作為輸出量，性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，功能較為全面，具有較高的性價比和較強(qiáng)的實用性。
【主權(quán)項】
1.FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括位移傳感器、單片機(jī)、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，USB數(shù)據(jù)線、計算機(jī)，其特征在于: 位移傳感器安裝在FSAE賽車減震器位置，以檢測FSAE賽車減震器的壓縮量；單片機(jī)、無線發(fā)射模塊安裝在FSAE賽車上；位移傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)連接，利用單片機(jī)進(jìn)行位移傳感器的數(shù)據(jù)采集；無線發(fā)射模塊與單片機(jī)連接，實現(xiàn)無線發(fā)射； 無線接收模塊通過USB數(shù)據(jù)線接入計算機(jī)； 通過無線發(fā)射模塊與無線接收模塊構(gòu)成的無線傳輸模塊實現(xiàn)FSAE賽車與計算機(jī)的無線通訊連接； 裝有虛擬儀器的計算機(jī)獲取位移傳感器的信號，進(jìn)行采集和分析處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:位移傳感器是KPM-75mm非接觸微型鉸接式直線位移傳感器，單片機(jī)是飛思卡爾智能車單片機(jī)MC9S12XS128M AA最小系統(tǒng)板。
【專利摘要】本實用新型提出了FSAE賽車懸架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括位移傳感器、單片機(jī)、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，USB數(shù)據(jù)線、計算機(jī)，位移傳感器安裝在FSAE賽車減震器位置，以檢測FSAE賽車減震器的壓縮量；單片機(jī)、無線發(fā)射模塊安裝在FSAE賽車上；位移傳感器通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)連接，利用單片機(jī)進(jìn)行位移傳感器的數(shù)據(jù)采集；無線發(fā)射模塊與單片機(jī)連接，實現(xiàn)無線發(fā)射；無線接收模塊通過USB數(shù)據(jù)線接入計算機(jī)；通過無線發(fā)射模塊與無線接收模塊構(gòu)成的無線傳輸模塊實現(xiàn)FSAE賽車與計算機(jī)的無線通訊連接；計算機(jī)通過虛擬儀器，獲取位移傳感器的信號，進(jìn)行采集和分析處理。本實用新型實現(xiàn)了FSAE賽車的動態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；采集及分析處理功能通過虛擬儀器實現(xiàn)，便于維護(hù)。
【IPC分類】G08C17/02, G01M17/04
【公開號】CN204882101
【申請?zhí)枴緾N201520376281
【發(fā)明人】鄧召文, 高偉, 王保華, 陳旭東, 徐成強(qiáng), 劉杰暢, 石振, 張五鳳, 余曉偉
【申請人】湖北汽車工業(yè)學(xué)院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月4日