专利名称：车辆载重量平衡指示报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子应用技术领域。
众所周知，大型或重型载重车辆对货物装载的平衡性要求十分重视，因为这在行车安全中有不可忽视的重要作用。迄今为止，货物装载后平衡情况仅仅依靠经验来粗略地估计或判断，没有仪器来实现定量指标。车辆在行驶途中由于颠波、振动等原因往往会使货物重心发生偏移现象，失去装4时的平衡状态，如不及时采取调整措施，继续行驶，势将造成严重后果。
本实用新型的目的是提供一种利用电阻应变片来测量车辆装载货物后其承重钢板产生的弯曲变形相应引起的应力变化来适时指示出货物在车辆上装载后平衡与否的仪器。
本仪器主要由直流稳压电源，检测信号的直流电桥，信号放大电路，显示和报警电路五大部分所组成。其基本工作原理是利用“电阻应变原理及技术”，由电阻应变片组成的直流电桥将载重量转换成信号。而后将信号处理放大，再用显示仪表显示出不平衡程度来，本仪表采用“零位居中”的指针式仪表。指针指零，表示完全平衡；指针指向某侧即表示某侧偏重；指针偏移越大，表明不平衡程度越大，到了极限时，仪器即发出声、光信号，提醒人们注意。车用蓄电池经过稳压后向电桥提供电桥工作电源E，两片半桥型电阻应变片分别粘贴在车辆拍部左右主承钢板B上。当货物装到车上时，货物的重量P使车辆的主承重钢板产生弯曲变形，粘贴在主承重钢板上的两片半桥型电阻应变片产生了相应的应变。而由应变片组成的直流电桥产生了相应的与货物重量成正比的输出电信号U0。此U0经放大电路放大后，由指示表(零位居中的指针式仪表)指示出偏移程度。由于两片半桥型电阻应变片接成的电桥完全对称，所以只有装载货物到车辆上去后使得左右主承重钢板产生不相等的弯曲变形(对应此时货物的重心有偏移)电桥才有输出信号。如果装载得十分平衡，使左右主承重钢板受力均衡，则电桥将输出为零信号，对应此时仪表指示亦为零，故表示平衡。很显然，如果装载得很不平衡，到了极限情况(不允许出现的不平衡程度)时，便要由报警电路发出发出声、光报警信号了，从而引起人们的注意。因为测量时环境的温度总会发生变化，这种变化必然产生电阻应变片敏感栅的电阻湿度效应(金属丝的电阻随温度的变化而变化)以及其与金属构件线膨胀系数不同，均会使其阻值发生变化，从而引起测量误差。为此，必须设法采取措施消除这一影响。在本实用新型中即利用半桥型电阻应变片的横向应变片R来实现温度补偿，以提高测量精度。另外，在车辆完全处于空载时(此时左右主承重钢板弯曲变形应相同)，电桥仍有可能输出不为零，此信号经放大后，指示仪表将指示车辆在没有装载时就有不平衡，显然不符合实际。为了使车辆在空载时相应为零指示(表示平衡)，故在电桥上设置一个调零电路。当装载货物时，随着车辆主承重钢板产生弯曲变形，电桥的输出端A、C相应有输出信号U0U0＝ 1/4 EK(ε1－ε2)式中E －－－－－ 电桥供电电压(V)；K －－－－－ 电阻应变片的灵敏度系数；
ε1、ε2－－－－－ 分别为半桥型电阻应变片中的纵向应变片中的应片的应变。
我们从上述公式中看到U0与(ε1－ε2)成正比，显然与“车辆载重量显示报警仪”中的情况完全相反。因此，当车辆上的货物装载平衡时，左主承重钢板的弯曲变形相同则ε1＝ε2，所以输出信号U0＝0。反之，若装载的不平衡，则必然使左、右主承重钢板的弯曲变形不同，即ε1≠ε2，因此U0≠0，经放大电路放大后，指示仪表就有了偏移指示。
将该仪器直接安装在车辆的驾驶室里，驾驶员不仅可以在装载后立即可知装载的平衡程度，而且可以在车辆行驶途中，不必停车而能够随时监视车上装载的平衡物的重心是否处于平衡状态，如果货物重心因某种原因发生偏移，仪表立即有指示；如果偏移已超出允许程度时，仪器立即发出声、光报警信号，引起提驾驶人员注意，及时停车采取必要调整措施，从而可以避免重大危险事故的发生。
交通运输事业的日益发展，在大型和重型车辆的大件货物运输中，货物在车上装载的平衡性对安全行车显得越来越重要。本实用新型为这些车辆的驾驶人员提供了一种科学监测手段，使他们随时随地都可以很方便、很及时地观察到车上装载的货物重心是否发生严重偏移，对于提高交通运输安全，提高工作效率具有重要意义。
图1是车辆载重量平衡指示报警仪工作框图。由直流稳压电源DW、检测信号的直流电桥R、信号放大电路W3、显示装置W4、报警电路W5组成。
图2是半桥型电阻应变片结构示意图。由横向应变片Rc，纵向应变片Rx，基片M，接线端子L构成。
图3为二片半桥型电阻应变片构成的直流电桥线路图。其两片横向应变片RC1、RC2布置在同一侧，电桥电源E由汽车蓄电池经稳压后供给。
图4是半桥型电阻应变片粘贴示意与A部放大图。
图5为车辆载重量平衡指示报警仪电气原理图。
车用蓄电池经开关K接入本仪器。由于汽车蓄电池在使用时电压波动很大，因此不能直接作为仪器的工作电源。所以，本仪器采用了三端稳压器IC1、集成运算放大器IC2、晶体管T、稳压管DW，电容C1～C6，电阻R1～R4组成二级稳压环节，大大提高了稳压精度，并且抑制了外来干扰信号，为本仪器提供稳定、可靠的工作电源。因为本仪器的信号放大和过载报警电路均需要提供双电源才能工作，而车用蓄电池经稳压后仍然为一单电源，因此，图5中采用了集成运算放大器IC3，晶体管T2T3，电位器W1，电容C1～C9，电阻R5～R8，将经过稳压后的单一电源转换成对称的正、负双电源。信号通过RX1，RC1、RX2、RC2组成的直流电桥，经放大器放大再通向指示平衡仪表。由于半桥电阻应变片在制造时，不可能做得完全一样，这就使车辆空载时电桥仍有可能输出不为零。为此加设了调零电位器W2和电阻R9，进行空载调零。放大电路采用了一种“超低漂移斩波稳零单片集成电路”IC4来作为直流信号的放大。其放大倍数可由W3来调节，经放大后的信号由IC4的10脚输出，此处接一个“零位居中”的指示仪表即可指示平衡程度了。由于采用零位居中的指示仪表，所以根据指针偏移方向就可以断定货物重心是偏向哪一方向。根据需要可以调节W4来调节仪表的偏转幅度。报警电路由W5、R14～R18、IC5、IC6，发光二极管LEDL、LEDH、蜂鸣器FM所组成。其中W，和R14～R17以及IC5、IC6组成了“窗口比较器”。报警电路工作原理是当IC4的输出幅值在规定范围时(对应此时的偏移值是允许的)，IC5、IC6都输出高电平，LEDL和LEDH都被反向截止，因此无声、光信号，表明此时为装载正常。当IC4的幅度超过某一范围时，(装载不平衡，导致货物重心向左或向右产生严重偏移)，则IC5或IC6必有一个输出为低电平，LEDL和LEDH中必有一个正向导通，T4也饱和导通，FM发出声音，出现了声、光同时报警，从而引起人们注意，及时采取相应调整措施，直至声、光报警解除。
本仪器的电桥、显示和报警部分经改装可做成车辆载重量显示报警仪。
权利要求1.车辆载重量指示报警仪由直流稳压电源DW、检测信号直流电桥R、信号放大器W3、显示电路W4、报警电路W5五部分组成，本实用新型的特征在于1)直流稳压电源DW由二极稳压，并正负对称双电源构成；2)检测信号的直流电桥R由二片半桥型电阻应变片Rx1、Rx2、Rc1，Rc2分成两侧连接构成，分别粘贴在车辆后部左、右主承重钢板上；
2.根据权利要求1所述的车辆载重量平衡指示报警仪，其特征在于，直流电桥R的二片半桥型电阻应变片分别由基片M接线端子L，纵向应变片Rx，温度补偿横向应变片Rc构成。
3.根据权利要求2所述的车辆载重量平衡指示报警仪，其特征在于直流电桥R上设置一个空载调零电位器W2。
4.根据权利要求1所述的车辆载重量平衡指示报警仪，其特征在于放大器W3采用了“超低漂移斩波稳零单片集成运算放大器”IC4电路。
5.根据权利要求1所述的车辆载重量平衡指示报警仪，其特征在于报警电路由“窗口比较器”，发光二极管LEDL，LEDH，峰鸣器FM组成。
专利摘要车辆载重量平衡指示报警仪是一种以电阻应变片和集成电子元器件等所组成的车辆载重量平衡指示和报警用仪器。它运用了“电阻应变原理及技术”，将载重量在车辆上产生的偏移转换为电信号，此信号经放大处理后用指示仪表指示出货物的重心在车辆上偏移的不平衡程度，当不平衡的程度超过允许值时，它可以发出声、光信号，提醒车辆驾驶人员引起注意，为车辆驾驶和车辆监管人员提供了一种科学的车辆安全行车监视手段，大大地提高行车安全，在大件运输作业中尤为重要。
文档编号B60Q9/00GK2078244SQ90209559
公开日1991年6月5日 申请日期1990年6月27日 优先权日1990年6月27日
发明者魏国俊 申请人:上海东方机电科技公司