基于PIC的非接触式车速计校验装置

　　0　引言

　　非接触式车速测试仪是目前标定车辆速度计精度的仪表,其精确度间接地影响到车辆的行驶状况,精度要求在参考文献[1]中有明确的规定。因此,对非接触式车速测试仪校验设备的精度提出了更高的要求,且需要解决非接触式车速测试仪的校验问题。

　　1　原理分析

　　为了实施的方便和减少校验时附加干扰因素,被校验仪表需在相仿的条件下作鉴定。采用皮带的运转来模拟车辆在道路上的行驶,皮带轮的旋转带动皮带运动,产生“移动路面”的线速度。将被检测的非接触式速度计的光电头对准运动的皮带,通过对皮带反射光的检测,非接触式车速计上显示出瞬时车速、累计通过距离的数据。如果该线速度为已知,而且是非常稳定的,精度方面满足高于被检仪表精度的1/3以上,就可以作为供校验之用的标准速度参数。校验装置组成原理如图1所示。

　　对同步电机的结构和原理分析[2]可知,运行的转速与供给电源的频率之间存在着严格对应关系,即n=60f/p,使控制转速的问题成为控制频率问题。选用同步电机与变频器的结合,能够满足校验装置的精度和控制要求。只要有高精度、稳定性好、可控性强的电源工作频率,就能得到相应转速。变频器是该电机理想的驱动设备,输出电压的频率范围为0~400.00Hz,配合电机工作设置参数灵活,有不同的V/F曲线选择,以补偿电机的运行转矩,但电磁干扰较大。

　　累计距离的测量采用光电编码器,具有精度好、无累计误差等特点。选用旋转一周产生100个脉冲的光电编码器,经PIC单片机内计数器计脉冲后,折算到累计距离并显示。由于使用同步轮和同步带的机械结构,两端皮带轮在运行时转速严格一致,不存在皮带的滑移问题,有效地保证了光电编码器的采样精度和皮带线速度的精度。

　　2　误差研究

　　2. 1　非接触式车速计校验装置的技术要求

　　由参考文献[2]的非接触式车速计精度要求,确定其校验装置技术要求

　　(1)车速范围为5.00~180.00 km /h.在20 km /h以下,误差为±0.1 km /h;大于等于20 km /h时,误差≤0.3%

　　(2)累计距离测量范围为100.00 ~1 000.00 m,误差≤0.3%。

　　2. 2　设定车速与实际运行车速不一致

　　引起该问题的原因为:受变频器对设定输出工作频率的位数限制,一般是保留小数后两位,用2个字节表示;车速换算同步电机转速时由于π等其他原因,计算中会引入误差。

　　把设定同步电机运行转速值传送给变频器,由变频器输出相应频率。设定转速值的传送有模拟信号和数学信号2种方法:模拟信号总会有微小噪声干扰,传给变频器后,会引起同步电机转速跳动现象;数字信号克服了模拟信号不利因素,但受数字位数限制影响,使设定转速值不能连续的变化。因此,必须采用数字信号,以RS-485接口的规则来通信。数字信号受位数影响,忽略部分小数,结果使设定车速与实际运行车速不一致,或者调节不到稳定点。