CN2061686U

CN2061686U - 车辆载重自动计量仪

Info

Publication number: CN2061686U
Application number: CN 89220168
Authority: CN
Inventors: 宋清海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-23
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1990-09-05

Abstract

一种车辆载重自动计量仪，采用超声波测距原理设计，由发射信号源1、发射***2、发射换能器F_T、接收换能器F_R、接收***3、J-K触发器4、单稳校“O”电路10，计量振荡器9、与门电路6、7、重量显示电路8、电源供给***5组成，该计量仪可以安装在各种载货车辆上，直接测出载货重量，不需改变车辆的任何结构部件。

Description

本实用新型为一种计量仪器，车辆载重自动计量仪。

目前已有的车辆计量装置大多为地衡和轨道衡。近几年来，虽已有不少科技人员设想把电子称的计量技术应用到汽车载重自动计量上来，以代替货车集中过地衡，但均因设计结构复杂、使用不方便需改变车辆结构，可靠性差、成本高等缺点，不能推广使用。

本实用新型的目的，在于提出一种不改变车辆任何零件、结构、而且非常方便地安装在不同型号的汽车和火车、轮船等车箱与车轴之间，能够直观地显示车辆装载的情况，使司机在驾驶室内就可以准确地掌握车辆载货重量，超载时还可以自动报警等。

本实用新型的主要技术内容在于，该车辆载重自动计量仪是采用超声波精密测距的原理设计的，通过载货车辆装载量的变化，使车箱与车轴之间的相对位移发生变化，从而使声波在车箱与车轴之间传播的时间发生变化，将声波传播时间的变化量转换为相应的重量。

该自动计量仪是由发射信号源1、发射***2、发射换能器F_T、接收换能器F_R、接收***3、J－K触发器4、单稳校“0”、电路10、计量振荡器9、与门电路6、7、重量显示电路8、电源供给***5组成o发射信号源1是由LS₁₂₄和电容C₁组成的振荡电路IC₁3个4017分频器IC₂、IC₃和IC₄、2个4081门电路IC₅、IC₆、2个4069反向器IC₇、IC₈组成；发射***2是由GB₁和GB₂组成激励放大器、GB₃和GB₄组成的推挽功率放大器、变压器T₁、匹配电感H₁组成；发射换能器F_T装于载货车辆车箱底部通过匹配电感H₁与发射***连接；接收换能器F_R装于载货车辆的车轴上，通过电容C₁与接收***3连接，发射换能器F_T与接收换能器F_R垂直安装在一条线上；接收***3是由3个LM₃₁₈组成的运算放大器IC₉、IC₁₀、IC₁₁、有源滤波器LB、3个3DJ₆组成的整形电路JFT₁、JFT₂、JFT₃和与电路4081 IC₁₂组成；J－K触发器4采用4027；单稳校“0”电路10由4538和电容C₉，电位器W₁组成；；计量振荡器9由LS₁₂₄、电容C₁₀、电位器W₂组成；与门电路6、7采用4081集成片；重量显示电路8采用4个LC₁₀₂；电源供给***5采用两套电路，一套是由GB₅和GB₆变压器T₂组成的直流变换器和4个2CP6A组成的整流器组成，将汽车上的12V直流电压，转换为－5V直流电压；另一套是采用三端可调稳压块CW₃₁₇把12V直流电压变为＋5V直流电压，这两种电压供给器中各部件用。

本实用新型的技术效果在于，该自动计量仪是采用超声精密测距方法，通过装载车辆车箱与车轴之间距离变化，而使声波在车箱与车轴之间传播时间变化，由声波传播时间的变化量转换为相应的重量。采用这种方法设计的车辆载重自动计量仪，不仅结构简单、适用、测量精度高、而且使用方便不需改变车辆的任何结构，只要将发、收换能器分别装在车箱底和车轴上，仪器装于司机的驾驶室内就可以直观反映载货重量。该仪器可用于各种不同型号的汽车或火车上，应用范围给***5组成。发射信号源1是由如图2的LS₁₂₄和C₁组成的振荡电路IC₁、3个4017分频器IC₂、IC₃和IC₄、2个4081门电路IC₅、IC₆、2个4069反向器IC₇、IC₈组成；发射***2是由如图2的GB₁和GB₂组成的激励放大器、GB₃和GB₄组成的推挽功率放大器和变压器T₁、匹配电感H₁组成；发射换能器F_T装于载货车辆车箱底部通过匹配电感H₁与发射***连接；接收换能器F_R装于载货车辆车轴上通过电容与接收***3连接；发射换能器F_T与接收换能器F_R安装在垂直一条直线上；接收***3是由3个LM₃₁₈组成的运算放大器IC₉、IC₁₀、IC₁₁、有源滤波器LB、3个3DJ₆组成的整形电路JFT₁、JFT₂、JFT₃和与门电路4081IC₁₂组成；J－K触发器4采用4027、单稳校“0”电路10由4538和电容C₉、电容器W₁组成；计量振荡器9由LS₁₂₄、电容10、电位器W₂组成；与门电路6、7采用4081集成片；重量显示电路8采用4个LC₁₀₂；电源供给***5采用两套电路，一套是由BG₅、BG₆、变压器T₂组成的直流变换器和4个2CP6A组成的整流器组成，将汽车上12V直流电压转换为－5V的直流电压；另一套是采用三端可调稳压块CW₃₁₇把12V直流电压变为＋5V直流电压，供该仪器各部件用。

该自动计量仪的发射信号源1、发射***2、接收***3、J－K触发器4、单稳校“0”电路10、与门电路6、7、计量振荡器9、重量显示电路8、电源供给***5组装为一体，安装在汽车司机驾驶室内，发射换能器F_T、接收换能器F_R均采用压电陶瓷换能广泛。另外该计量仪是采用无接触位移变量方法测量，避免了用有接触方法引起磨损问题，因此，使用寿命长。

图1为本实用新型的结构方框图；

图2为本实用新型信号源，发射***的电路原理图；

图3为本实用新型接收***，重量显示的电路原理图；

图4为本实用新型电源供给***的电路原理图；

1发射信号源、2发射***、3接收***、4J－K触发器、5电源供给***、6、7与门电路、8重量显示电路、9计量振荡器、F_T发射换能器、F_R接收换能器、IC₅、IC₆与门电路、IC₇、IC₈反向器、GB₁、GB₂激励放大器、GB₃GB₄功率放大器、T₁输出变压器、H₁匹配电感、IC₉跟随器、IC₁₀运算放大器、LB有源滤波器、IC₁₁运算放大器、JFT₁、JFT₂、JFT₃整形电路、IC₁₂与门电路、W₁、W₂电位器、C₁、C₉、C₁₀电容、GB₅、GB₆变换器、2CP6A×4整流器、T₂变压器、CW₃₁₇三端可调稳压块。

实现本实用新型最佳方案如图所示，该自动计量仪是采用超声波测距的原理，通过载货车辆车箱与车轴之间的位移变化使声波传播的时间发生变化，将声波转播时间的变化转换为相应的重量达到自动计量的目的。

该车辆自动计量仪是由如图1的发射信号源1、发射***2、发射换能器F_T、接收换能器F_R、J－K触发器4、单稳校“0”电路10、计量振荡器9、与门电路6、7、重量显示电路8、电源供器，发射换器F_T安装在载货车车箱底部通过导线与发射***匹配电感H₁连接，接收换能器F_R安装在载货车车轴上通过导线与接收***3的电容C₁连接，接收换能器与发射换能器安装时要垂直在一条直线上。

该车辆载重自动计量仪的工作原理为：

一、发射信号源及发射***：

如图2中所示，IC₁为发射振荡器，由C₁确定其振荡频率，这里的振荡频率为500KC，它输出加到分频器IC₂和与门IC₆，经IC₂、IC₃、IC₄三级十分频器分频后，IC₃和IC₄的输出加到与门IC₅的二个输入端，与门IC₅的输出端就可得到一个脉冲宽度为100μS而其周期为1S的视频脉冲，这个视频脉冲一方面直接引至接收电路作为接收电路的校“0”电路和J－K触发器的触发信号及计数显示器的清“0”信号，并经反相器IC₇成为负脉冲作为接收电路的防止发射电脉冲串扰的抑制信号。同时IC₅的输出还加到与门IC₆的一输入端，与IC₁输出加到IC₆另一端的发射振荡频率相与，则IC₆输出端就得到一个频率为500KC脉宽为100μS的脉冲调制信号，加到激励放大器GB₁的基极，同时，IC₆的输出经反相器IC₈反相后加到激励放大器GB₂的基极，这样GB₁和GB₂的基极就可获得频率相同而相位相反的激励信号，它们的输出推动功率放大器GB₃和GB₄，经功放后的信号经输出变压器T₁耦合到发射换能器F_T，而匹配电感H₁的作用是为使换能器能够获得最佳声功率幅射。这样500KC的发射频率就会以发射时间为100μS，间隔为1S的脉冲形式向空气中发射，以空气为介质，以每秒340米的速度向接收换能器F_R传播。

二、接收***及重量显示电路：

如图3所示，当接收换能器F_R收到由发射机发射来的声脉冲信号后，加到跟随器IC₉，再经放大器IC₁₀放大后送到滤波器LB，它只充许所接收到的声脉冲信号通过，之后此信号再经放大器IC₁₁再次放大。放大到足以把视频脉冲解调出来，再送至由JFT₁、JFT₂、JFT₃构成的整形电路，JFT₃就可输出一个脉宽约为100μS的视频脉冲τ₁′。它经与门IC₁₂送到J－K触发器IC₁₃的R端。与门IC₁₂的作用是当发射时刻由发射电路提供一个负脉冲τ₀加到IC₁₂的一个输入端，把IC₁₂封锁住，防止发射时刻的发射电脉冲对接收机的干扰，而发射过后，IC₁₂的这一输入端总是为高电平，所以接收到的声信号τ₁总能经IC₄加到IC₁₃的R端上，使IC₁₃发生复位动作。

当发射时刻，来自发射电路的视频脉冲τ₁触发单稳电路IC₁₄和J－K触发器IC₁₃，使IC₁₄按单稳形式工作，它的Q端输出为高电平加到与门IC₁₆的一输入端，而同时τ₁也触发J－K触发器IC₁₃使它翻转，其 Q端为低电平加到与门IC₁₆的另一输入端，这样IC₁₄Q端输出的高电平与IC₁₃ Q端输出的低电平同时分别加到与门IC₁₆的两个输入端上，只要IC₁₄Q端的高电平的时间宽度小于或等于IC₁₃ Q端的低电平时间宽度，与门IC₁₆的输出就总是为低电平，这样就把与门IC₁₇封锁住，使IC₁₇无输出。而τ₁在完成上述两种功能的同时，还给计数显示器IC_18～21清“0”，使重量显示为“0”公斤，等待新的重量计数。

三、仪器的校“0”

仪器的校“0”工作过程是：由于计重仪的收－发换能器F_R和F_T在车辆上安装好之后，F_T和F_R之间的距离就成为确知量，那么声脉冲信号在F_T和F_R之间的传播时间就是一个固定的确知值。当发射机通过发射换能器发射声脉冲信号的同时，来自发射机的触发脉冲τ₁同时触发校“0”单稳IC₁₄和J－K触发器动作，IC₁₄的Q端输出高电平（正脉冲），而IC₁₃的 Q输出低电平（负脉冲），并同时分别加到与门IC₁₆的两个输入端，当收到的声脉冲经放大整形后成为视频脉冲τ′加到J－K触发器的R端，由于τ′的作用，使IC₁₃复位，这时IC₁₃的 Q端又复恢为高电平，因此，如上所述由于收、发换能器F_R和F_T之间的距离已为一确知值，所以，IC₁₃的 Q端输出的负脉冲宽度也为一确知固定值。这时，调节校“0”单稳电路中的校“0”电位器W₁，使单稳IC₁₄的Q端输出的正脉冲宽度与IC₁₃的 Q端输出的负脉冲宽度相等，则与门IC₁₆无高电平输出，把与门IC₁₇封死而无高电平输出，则计数显示器显示为0，这样，仪器就完成了校“0”工作。

四、重量校准：

由于载重车辆装载后，重物将迫使车箱相对车轴产生向下位移，装载愈重车箱下移量愈大，反之，装载愈轻车箱下移量愈小，因此，分别安装在车箱底部和车轴上的两个换能器F_T和F_R之间的距离将随着重量不同而改变其距离，而本仪器的基本原理就是测量出其距离的变化量而反映出被称的装载重量。但是对于不同车辆来说，由于车辆的防震簧板的钢度略有差别，因而同样的重物对于不同的车辆而言，其产生的位移量将会有所差别。所以每辆车辆都是除进行校“0”以外，还必须进行重量校准。

重量校准的方法是：在上述校“0”完成后，把已知重量的物体（如已知重量的法码）放到车箱里面中间部位，这时由于重物对车箱作用，必然迫使车箱下移，也就是换能器F_T和F_R两者之间的距离变近，由发射换能器F_T发射的声脉冲信号传播到接收换能器F_R所需的时间就减少。因此如上校“0”过程中所述，IC₁₃的 Q端输出到与门IC₁₆输入端的负脉冲宽度就变窄，而单稳IC₁₄的Q端输出的正脉冲当校“0”好后，其正脉冲宽度是固定不变的了，因此，这时IC₁₄的正脉冲宽度大于IC₁₃的 Q端输出的负脉冲宽度，两者经与门IC₁₆相与，IC₁₆的输出端则有正脉冲输出，其脉冲宽度恰好是IC₁₄输出的正脉冲和IC₁₃输出的负脉冲宽度的相差值，即为计数窗口，它加到与门IC₁₇的一输入端，而计数振荡器IC₁₅的振荡频率输出加到与门IC₁₇的另一输入端，这时计数振荡频率就可通过与门IC₁₇输出加到计数显示器的输入端，使显示器上有显示数字。由于IC₁₆的输出脉冲宽度是车辆装载重量的相应值，所以，这时调节IC₁₅电路中的电位器W₂，微调其振荡频率，使显示器显示的数字与装在车箱中重物的重量相一致。即在IC₁₆输出的脉宽时间内，调节计数振荡频率，使计数显示器计入的脉冲个数等于校准重物的重量数，这样，计重仪就校准完成，可以进行正常装载计重使用。

Claims

1、一种车辆载重自动计量仪，由发射信号源1、发射***2、发射换能器F_T、接收换能器F_R、接收***3、J-K触发器4、单稳校“O”，电路10、计量振荡器9、与门电路6、7、重量显示电路8、电源供给***5组成，其特征在于，发射信号源1是由LS₁₂₄和电容C₁组成的振荡电路IC₁、3个4017分频器IC₂、IC₃和IC₄、2个4081门电路IC₅、IC₆、2个4069反向器IC₇、IC₈组成；发射***2是由GB₁和GB₂组成的激励放大器GB₃和GB₄组成的推挽功率放大器、变压器T₁、匹配电感H₁组成；发射换能器F_T安装在载货车车箱底部通过导线与发射***3匹配电感H₁连接，接收换能器F_R安装在载货车车轴上，通过导线与接收***3的电容C₁连接，发射换能器F_r与接收换能器F_R安装在垂直一条一直线上；接收***3是由3个LM318组成运算放大器IC₉、IC₁₀、IC₁₁、有源滤波器LB、3个3DJ₆组成的整形电路JFT₁、JFT₂、JFT₃和与门电路4081IC₁₂组成；J-K触发器4采用4027；单稳校“O”电路10由4538和电容C₉，电位器W₁组成；计量振荡器9由LS₁₂₄、电容C₁₀、电位器W₂组成；与门电路6、7采用4081集成片，重量显示电路8采用4个LC₁₀₂；电源供给***5采用两套电路，一套是由GB₅和GB₆，变压器T₂组成的直流变换器10和4个2CTP6A组成的整流器组成，将汽车上12V直流电压，转换为-5V直流电压，另一套是采用三端可调稳压块CW₃₁₇把12V直流电压变为+5V直流电压。

2、根据权利要求1所述的车辆自动计量仪，其特征在于，发射信号源1、发射***2、接收***3、J－K触发器4、单稳校“0”电路10、与门电路6、7、计量振荡器9、重量显示电路8、电源供给***5组装为一体，安装在汽车司机驾驶室内；发射换能器F_T、接收换能器F_R均采用压电陶瓷换能器。