專利名稱：車輛載重自動計(jì)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種計(jì)量儀器，車輛載重自動計(jì)量儀。
目前已有的車輛計(jì)量裝置大多為地衡和軌道衡。近幾年來，雖已有不少科技人員設(shè)想把電子稱的計(jì)量技術(shù)應(yīng)用到汽車載重自動計(jì)量上來，以代替貨車集中過地衡，但均因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用不方便需改變車輛結(jié)構(gòu)，可靠性差、成本高等缺點(diǎn)，不能推廣使用。
本實(shí)用新型的目的，在于提出一種不改變車輛任何零件、結(jié)構(gòu)、而且非常方便地安裝在不同型號的汽車和火車、輪船等車箱與車軸之間，能夠直觀地顯示車輛裝載的情況，使司機(jī)在駕駛室內(nèi)就可以準(zhǔn)確地掌握車輛載貨重量，超載時還可以自動報警等。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)內(nèi)容在于，該車輛載重自動計(jì)量儀是采用超聲波精密測距的原理設(shè)計(jì)的，通過載貨車輛裝載量的變化，使車箱與車軸之間的相對位移發(fā)生變化，從而使聲波在車箱與車軸之間傳播的時間發(fā)生變化，將聲波傳播時間的變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的重量。
該自動計(jì)量儀是由發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、發(fā)射換能器FT、接收換能器FR、接收系統(tǒng)3、J－K觸發(fā)器4、單穩(wěn)?！?”、電路10、計(jì)量振蕩器9、與門電路6、7、重量顯示電路8、電源供給系統(tǒng)5組成o發(fā)射信號源1是由LS124和電容C1組成的振蕩電路IC13個4017分頻器IC2、IC3和IC4、2個4081門電路IC5、IC6、2個4069反向器IC7、IC8組成；發(fā)射系統(tǒng)2是由GB1和GB2組成激勵放大器、GB3和GB4組成的推挽功率放大器、變壓器T1、匹配電感H1組成；發(fā)射換能器FT裝于載貨車輛車箱底部通過匹配電感H1與發(fā)射系統(tǒng)連接；接收換能器FR裝于載貨車輛的車軸上，通過電容C1與接收系統(tǒng)3連接，發(fā)射換能器FT與接收換能器FR垂直安裝在一條線上；接收系統(tǒng)3是由3個LM318組成的運(yùn)算放大器IC9、IC10、IC11、有源濾波器LB、3個3DJ6組成的整形電路JFT1、JFT2、JFT3和與電路4081 IC12組成；J－K觸發(fā)器4采用4027；單穩(wěn)?！?”電路10由4538和電容C9，電位器W1組成；；計(jì)量振蕩器9由LS124、電容C10、電位器W2組成；與門電路6、7采用4081集成片；重量顯示電路8采用4個LC102；電源供給系統(tǒng)5采用兩套電路，一套是由GB5和GB6變壓器T2組成的直流變換器和4個2CP6A組成的整流器組成，將汽車上的12V直流電壓，轉(zhuǎn)換為－5V直流電壓；另一套是采用三端可調(diào)穩(wěn)壓塊CW317把12V直流電壓變?yōu)椋?V直流電壓，這兩種電壓供給器中各部件用。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于，該自動計(jì)量儀是采用超聲精密測距方法，通過裝載車輛車箱與車軸之間距離變化，而使聲波在車箱與車軸之間傳播時間變化，由聲波傳播時間的變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的重量。采用這種方法設(shè)計(jì)的車輛載重自動計(jì)量儀，不僅結(jié)構(gòu)簡單、適用、測量精度高、而且使用方便不需改變車輛的任何結(jié)構(gòu)，只要將發(fā)、收換能器分別裝在車箱底和車軸上，儀器裝于司機(jī)的駕駛室內(nèi)就可以直觀反映載貨重量。該儀器可用于各種不同型號的汽車或火車上，應(yīng)用范圍給系統(tǒng)5組成。發(fā)射信號源1是由如圖2的LS124和C1組成的振蕩電路IC1、3個4017分頻器IC2、IC3和IC4、2個4081門電路IC5、IC6、2個4069反向器IC7、IC8組成；發(fā)射系統(tǒng)2是由如圖2的GB1和GB2組成的激勵放大器、GB3和GB4組成的推挽功率放大器和變壓器T1、匹配電感H1組成；發(fā)射換能器FT裝于載貨車輛車箱底部通過匹配電感H1與發(fā)射系統(tǒng)連接；接收換能器FR裝于載貨車輛車軸上通過電容與接收系統(tǒng)3連接；發(fā)射換能器FT與接收換能器FR安裝在垂直一條直線上；接收系統(tǒng)3是由3個LM318組成的運(yùn)算放大器IC9、IC10、IC11、有源濾波器LB、3個3DJ6組成的整形電路JFT1、JFT2、JFT3和與門電路4081IC12組成；J－K觸發(fā)器4采用4027、單穩(wěn)校“0”電路10由4538和電容C9、電容器W1組成；計(jì)量振蕩器9由LS124、電容10、電位器W2組成；與門電路6、7采用4081集成片；重量顯示電路8采用4個LC102；電源供給系統(tǒng)5采用兩套電路，一套是由BG5、BG6、變壓器T2組成的直流變換器和4個2CP6A組成的整流器組成，將汽車上12V直流電壓轉(zhuǎn)換為－5V的直流電壓；另一套是采用三端可調(diào)穩(wěn)壓塊CW317把12V直流電壓變?yōu)椋?V直流電壓，供該儀器各部件用。
該自動計(jì)量儀的發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、接收系統(tǒng)3、J－K觸發(fā)器4、單穩(wěn)?！?”電路10、與門電路6、7、計(jì)量振蕩器9、重量顯示電路8、電源供給系統(tǒng)5組裝為一體，安裝在汽車司機(jī)駕駛室內(nèi)，發(fā)射換能器FT、接收換能器FR均采用壓電陶瓷換能廣泛。另外該計(jì)量儀是采用無接觸位移變量方法測量，避免了用有接觸方法引起磨損問題，因此，使用壽命長。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本實(shí)用新型信號源，發(fā)射系統(tǒng)的電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型接收系統(tǒng)，重量顯示的電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型電源供給系統(tǒng)的電路原理圖；1發(fā)射信號源、2發(fā)射系統(tǒng)、3接收系統(tǒng)、4J－K觸發(fā)器、5電源供給系統(tǒng)、6、7與門電路、8重量顯示電路、9計(jì)量振蕩器、FT發(fā)射換能器、FR接收換能器、IC5、IC6與門電路、IC7、IC8反向器、GB1、GB2激勵放大器、GB3GB4功率放大器、T1輸出變壓器、H1匹配電感、IC9跟隨器、IC10運(yùn)算放大器、LB有源濾波器、IC11運(yùn)算放大器、JFT1、JFT2、JFT3整形電路、IC12與門電路、W1、W2電位器、C1、C9、C10電容、GB5、GB6變換器、2CP6A×4整流器、T2變壓器、CW317三端可調(diào)穩(wěn)壓塊。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型最佳方案如圖所示，該自動計(jì)量儀是采用超聲波測距的原理，通過載貨車輛車箱與車軸之間的位移變化使聲波傳播的時間發(fā)生變化，將聲波轉(zhuǎn)播時間的變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的重量達(dá)到自動計(jì)量的目的。
該車輛自動計(jì)量儀是由如圖1的發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、發(fā)射換能器FT、接收換能器FR、J－K觸發(fā)器4、單穩(wěn)校“0”電路10、計(jì)量振蕩器9、與門電路6、7、重量顯示電路8、電源供器，發(fā)射換器FT安裝在載貨車車箱底部通過導(dǎo)線與發(fā)射系統(tǒng)匹配電感H1連接，接收換能器FR安裝在載貨車車軸上通過導(dǎo)線與接收系統(tǒng)3的電容C1連接，接收換能器與發(fā)射換能器安裝時要垂直在一條直線上。
該車輛載重自動計(jì)量儀的工作原理為一、發(fā)射信號源及發(fā)射系統(tǒng)如圖2中所示，IC1為發(fā)射振蕩器，由C1確定其振蕩頻率，這里的振蕩頻率為500KC，它輸出加到分頻器IC2和與門IC6，經(jīng)IC2、IC3、IC4三級十分頻器分頻后，IC3和IC4的輸出加到與門IC5的二個輸入端，與門IC5的輸出端就可得到一個脈沖寬度為100μS而其周期為1S的視頻脈沖，這個視頻脈沖一方面直接引至接收電路作為接收電路的?！?”電路和J－K觸發(fā)器的觸發(fā)信號及計(jì)數(shù)顯示器的清“0”信號，并經(jīng)反相器IC7成為負(fù)脈沖作為接收電路的防止發(fā)射電脈沖串?dāng)_的抑制信號。同時IC5的輸出還加到與門IC6的一輸入端，與IC1輸出加到IC6另一端的發(fā)射振蕩頻率相與，則IC6輸出端就得到一個頻率為500KC脈寬為100μS的脈沖調(diào)制信號，加到激勵放大器GB1的基極，同時，IC6的輸出經(jīng)反相器IC8反相后加到激勵放大器GB2的基極，這樣GB1和GB2的基極就可獲得頻率相同而相位相反的激勵信號，它們的輸出推動功率放大器GB3和GB4，經(jīng)功放后的信號經(jīng)輸出變壓器T1耦合到發(fā)射換能器FT，而匹配電感H1的作用是為使換能器能夠獲得最佳聲功率幅射。這樣500KC的發(fā)射頻率就會以發(fā)射時間為100μS，間隔為1S的脈沖形式向空氣中發(fā)射，以空氣為介質(zhì)，以每秒340米的速度向接收換能器FR傳播。
二、接收系統(tǒng)及重量顯示電路如圖3所示，當(dāng)接收換能器FR收到由發(fā)射機(jī)發(fā)射來的聲脈沖信號后，加到跟隨器IC9，再經(jīng)放大器IC10放大后送到濾波器LB，它只充許所接收到的聲脈沖信號通過，之后此信號再經(jīng)放大器IC11再次放大。放大到足以把視頻脈沖解調(diào)出來，再送至由JFT1、JFT2、JFT3構(gòu)成的整形電路，JFT3就可輸出一個脈寬約為100μS的視頻脈沖τ1′。它經(jīng)與門IC12送到J－K觸發(fā)器IC13的R端。與門IC12的作用是當(dāng)發(fā)射時刻由發(fā)射電路提供一個負(fù)脈沖τ0加到IC12的一個輸入端，把IC12封鎖住，防止發(fā)射時刻的發(fā)射電脈沖對接收機(jī)的干擾，而發(fā)射過后，IC12的這一輸入端總是為高電平，所以接收到的聲信號τ1總能經(jīng)IC4加到IC13的R端上，使IC13發(fā)生復(fù)位動作。
當(dāng)發(fā)射時刻，來自發(fā)射電路的視頻脈沖τ1觸發(fā)單穩(wěn)電路IC14和J－K觸發(fā)器IC13，使IC14按單穩(wěn)形式工作，它的Q端輸出為高電平加到與門IC16的一輸入端，而同時τ1也觸發(fā)J－K觸發(fā)器IC13使它翻轉(zhuǎn)，其Q端為低電平加到與門IC16的另一輸入端，這樣IC14Q端輸出的高電平與IC13Q端輸出的低電平同時分別加到與門IC16的兩個輸入端上，只要IC14Q端的高電平的時間寬度小于或等于IC13Q端的低電平時間寬度，與門IC16的輸出就總是為低電平，這樣就把與門IC17封鎖住，使IC17無輸出。而τ1在完成上述兩種功能的同時，還給計(jì)數(shù)顯示器IC18～21清“0”，使重量顯示為“0”公斤，等待新的重量計(jì)數(shù)。
三、儀器的?！?”儀器的校“0”工作過程是由于計(jì)重儀的收－發(fā)換能器FR和FT在車輛上安裝好之后，F(xiàn)T和FR之間的距離就成為確知量，那么聲脈沖信號在FT和FR之間的傳播時間就是一個固定的確知值。當(dāng)發(fā)射機(jī)通過發(fā)射換能器發(fā)射聲脈沖信號的同時，來自發(fā)射機(jī)的觸發(fā)脈沖τ1同時觸發(fā)?！?”單穩(wěn)IC14和J－K觸發(fā)器動作，IC14的Q端輸出高電平(正脈沖)，而IC13的Q輸出低電平(負(fù)脈沖)，并同時分別加到與門IC16的兩個輸入端，當(dāng)收到的聲脈沖經(jīng)放大整形后成為視頻脈沖τ′加到J－K觸發(fā)器的R端，由于τ′的作用，使IC13復(fù)位，這時IC13的Q端又復(fù)恢為高電平，因此，如上所述由于收、發(fā)換能器FR和FT之間的距離已為一確知值，所以，IC13的Q端輸出的負(fù)脈沖寬度也為一確知固定值。這時，調(diào)節(jié)?！?”單穩(wěn)電路中的?！?”電位器W1，使單穩(wěn)IC14的Q端輸出的正脈沖寬度與IC13的Q端輸出的負(fù)脈沖寬度相等，則與門IC16無高電平輸出，把與門IC17封死而無高電平輸出，則計(jì)數(shù)顯示器顯示為0，這樣，儀器就完成了校“0”工作。
四、重量校準(zhǔn)由于載重車輛裝載后，重物將迫使車箱相對車軸產(chǎn)生向下位移，裝載愈重車箱下移量愈大，反之，裝載愈輕車箱下移量愈小，因此，分別安裝在車箱底部和車軸上的兩個換能器FT和FR之間的距離將隨著重量不同而改變其距離，而本儀器的基本原理就是測量出其距離的變化量而反映出被稱的裝載重量。但是對于不同車輛來說，由于車輛的防震簧板的鋼度略有差別，因而同樣的重物對于不同的車輛而言，其產(chǎn)生的位移量將會有所差別。所以每輛車輛都是除進(jìn)行?！?”以外，還必須進(jìn)行重量校準(zhǔn)。
重量校準(zhǔn)的方法是在上述?！?”完成后，把已知重量的物體(如已知重量的法碼)放到車箱里面中間部位，這時由于重物對車箱作用，必然迫使車箱下移，也就是換能器FT和FR兩者之間的距離變近，由發(fā)射換能器FT發(fā)射的聲脈沖信號傳播到接收換能器FR所需的時間就減少。因此如上?！?”過程中所述，IC13的Q端輸出到與門IC16輸入端的負(fù)脈沖寬度就變窄，而單穩(wěn)IC14的Q端輸出的正脈沖當(dāng)?！?”好后，其正脈沖寬度是固定不變的了，因此，這時IC14的正脈沖寬度大于IC13的Q端輸出的負(fù)脈沖寬度，兩者經(jīng)與門IC16相與，IC16的輸出端則有正脈沖輸出，其脈沖寬度恰好是IC14輸出的正脈沖和IC13輸出的負(fù)脈沖寬度的相差值，即為計(jì)數(shù)窗口，它加到與門IC17的一輸入端，而計(jì)數(shù)振蕩器IC15的振蕩頻率輸出加到與門IC17的另一輸入端，這時計(jì)數(shù)振蕩頻率就可通過與門IC17輸出加到計(jì)數(shù)顯示器的輸入端，使顯示器上有顯示數(shù)字。由于IC16的輸出脈沖寬度是車輛裝載重量的相應(yīng)值，所以，這時調(diào)節(jié)IC15電路中的電位器W2，微調(diào)其振蕩頻率，使顯示器顯示的數(shù)字與裝在車箱中重物的重量相一致。即在IC16輸出的脈寬時間內(nèi)，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)振蕩頻率，使計(jì)數(shù)顯示器計(jì)入的脈沖個數(shù)等于校準(zhǔn)重物的重量數(shù)，這樣，計(jì)重儀就校準(zhǔn)完成，可以進(jìn)行正常裝載計(jì)重使用。
權(quán)利要求1.一種車輛載重自動計(jì)量儀，由發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、發(fā)射換能器FT、接收換能器FR、接收系統(tǒng)3、J-K觸發(fā)器4、單穩(wěn)校“O”，電路10、計(jì)量振蕩器9、與門電路6、7、重量顯示電路8、電源供給系統(tǒng)5組成，其特征在于，發(fā)射信號源1是由LS124和電容C1組成的振蕩電路IC1、3個4017分頻器IC2、IC3和IC4、2個4081門電路IC5、IC6、2個4069反向器IC7、IC8組成；發(fā)射系統(tǒng)2是由GB1和GB2組成的激勵放大器GB3和GB4組成的推挽功率放大器、變壓器T1、匹配電感H1組成；發(fā)射換能器FT安裝在載貨車車箱底部通過導(dǎo)線與發(fā)射系統(tǒng)3匹配電感H1連接，接收換能器FR安裝在載貨車車軸上，通過導(dǎo)線與接收系統(tǒng)3的電容C1連接，發(fā)射換能器Fr與接收換能器FR安裝在垂直一條一直線上；接收系統(tǒng)3是由3個LM318組成運(yùn)算放大器IC9、IC10、IC11、有源濾波器LB、3個3DJ6組成的整形電路JFT1、JFT2、JFT3和與門電路4081IC12組成；J-K觸發(fā)器4采用4027；單穩(wěn)?！癘”電路10由4538和電容C9，電位器W1組成；計(jì)量振蕩器9由LS124、電容C10、電位器W2組成；與門電路6、7采用4081集成片，重量顯示電路8采用4個LC102；電源供給系統(tǒng)5采用兩套電路，一套是由GB5和GB6，變壓器T2組成的直流變換器10和4個2CTP6A組成的整流器組成，將汽車上12V直流電壓，轉(zhuǎn)換為-5V直流電壓，另一套是采用三端可調(diào)穩(wěn)壓塊CW317把12V直流電壓變?yōu)?5V直流電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛自動計(jì)量儀，其特征在于，發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、接收系統(tǒng)3、J－K觸發(fā)器4、單穩(wěn)?！?”電路10、與門電路6、7、計(jì)量振蕩器9、重量顯示電路8、電源供給系統(tǒng)5組裝為一體，安裝在汽車司機(jī)駕駛室內(nèi)；發(fā)射換能器FT、接收換能器FR均采用壓電陶瓷換能器。
專利摘要一種車輛載重自動計(jì)量儀，采用超聲波測距原理設(shè)計(jì)，由發(fā)射信號源1、發(fā)射系統(tǒng)2、發(fā)射換能器F
文檔編號G01G19/08GK2061686SQ89220168
公開日1990年9月5日 申請日期1989年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月23日
發(fā)明者宋清海 申請人:宋清海