专利名称：电子动态称量轨道衡一体机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子动态称量轨道衡一体机。
技术背景现有的电子动态称量轨道衡一体机如图1所示，由压力传感器、数据采集卡、工控计算机及监视器、打印机构成，通过压力传感器把货车的重量信号转换为电压信号，再经数据采集卡对电压信号进行高速采样，并完成A/D转换功能，即把表征货车重量的电压信号转换为计算机可识别的数字信号，由工控机根据数据采集卡提供的数字量，经过一定的算法处理，计算出货车重量值，并在监视器屏幕上显示结果，最后由打印机打印出货车重量信息。
由于现有的电子动态称量轨道衡一体机，其系统的关键部件没有强制性管理，用户可以采用更换软硬件或者调整设备软硬件参数的办法，来进行舞弊，使衡器称量值偏大或偏小，从中牟利，另外，由于现有的电子动态称量轨道衡一体机的集成度低，关键部件如数据采集卡、工控计算机和监视器，相互独立，自成系统，造成成本高，且生产、运输、安装及维护管理麻烦。
实用新型内容本实用新型克服了上述缺点，提供一种系统稳定安全、外形结构简单，安装、使用方便的电子动态称量轨道衡一体机。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是包括压力传感器、控制系统、打印机，所述控制系统为一个一体机，所述一体机包括工控计算机和与其相连的数据采集卡、显示器、电源模块和门禁装置，并全部设置在一个带有箱门的机箱内，所述箱门的打开和关闭由门禁装置控制，所述门禁装置包括一个单片机，和与所述单片机相连的身份识别电路、电磁锁驱动电路，所述电磁锁驱动电路包括一个光电耦合芯片、一个继电器和一个设置在所述箱门上的电磁锁。
所述电磁锁驱动电路还可包括两个续流二极管及两个电阻，所述光电耦合芯片的阳极与单片机直接相连，阴极与一个电阻相连后接地，集电极直接与基准电源相连接，发射极经过相互并联的另一个电阻、一个续流二极管和所述继电器的线圈后接地，所述继电器的常开触电两端与另一个二极管并联后接入电磁锁的两控制端。
所述身份识别电路可为一个与IC卡配合使用的IC卡读卡电路，由用于读写IC卡的读卡器卡座芯片及外围的一组电阻、两组二极管和一个电容构成，所述读卡器卡座芯片的各数据脚与单片机的对应管脚相连。
所述门禁装置还可包括一个时钟电路，所述时钟电路由一个时钟芯片、一个电池组、两个电容和一个晶振构成，构成时钟震荡，并与单片机相连，用于给整个门禁装置单独提供日历时钟。
所述门禁装置还可包括一个串行口电路，用于实现门禁装置与工控计算机进行串行通讯和数据交换，所述串行口电路由一个电平转换芯片及外围的四个电解电容构成，所述电平转换芯片的一组输入输出端与所述单片机相连，相应的另一输入输出端与工控计算机的串行口相连。
所述门禁装置可还包括一个存储电路，所述存储电路由两个存储芯片和外围电阻构成，并与所述单片机相连，用来存储开锁记录和监控记录。
所述数据采集卡可由放大电路、滤波电路、A/D转换电路、接口电路顺次连接构成，用于将所述压力传感器中传来的模拟信号进行相应的硬件处理再传送到工控计算机中进行运算，所述放大电路的输入端与所述压力传感器的输出端相连，所述接口电路的输出端与工控计算机相连。
所述电源模块还可与数据采集卡相连，用于给数据采集卡提供工作电压和基准电压。
所述一体机还可包括一个电子硬盘，用于存储工作、运算过程中的各种数据。
所述一体机的机箱内还可安装有至少一个扩展数据接口，用于在打开机箱后接入其他操作、存储和控制设备。
本实用新型通过在控制系统的机箱上设置包含有身份识别电路、电磁锁驱动电路和电磁锁的门禁装置，能够有效地保护控制系统内的硬件和软件，对电子动态称量轨道衡一体机的关键部件起到了固化的作用。另外本实用新型将数据采集卡、工控计算机和显示器等重要部件集中设置在一体机的机箱内，使得结构简化，成本降低，占地省，运输、安装、维护和管理都很方便，由于使用IC卡电子门禁结构，除了对电子动态称量轨道衡一体机的关键部件起到了保护作用外，还可用IC卡来传递重要信息，同时，由于将原有的键盘的改进为少量的薄膜按键，杜绝了用户通过操作键盘来调整软件参数的可能，从而使衡器的准确性有了保障。
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型中一体机的内部电路结构框图图3为本实用新型中门禁装置的电路结构框图图4为本实用新型中门禁装置的电路原理图图5为本实用新型中数据采集卡的电路结构框图具体实施方式
如图2所示，本实用新型由压力传感器、一体机和打印机构成，所述一体机机箱1的面板上设置有液晶显示屏2、薄膜按钮3、IC卡读卡器4和数据接口5，所述一体机的机箱1内设置有工控计算机和与其相连的电源模块、门禁装置、数据采集卡、电子硬盘。所述液晶显示屏2与工控计算机相连，用于显示工作、使用过程中的各种信息、数据；薄膜按钮3位于面板上液晶显示屏2的右侧，通过设置在薄膜按钮下方的数据接口5与工控计算机相连，用于在正常使用过程进行各种功能性操作，IC卡读卡器4是所述门禁装置的一部分，与数据接口5并排也设置在薄膜按钮3的下方，用于插入IC卡，并从IC卡中读取或写入相应数据。所述一体机的背面设置有一个箱门，所述箱门安装有一个与电磁锁，所述电磁锁也是门禁装置中的一部分，只有通过插入相应的IC卡，开启电磁锁才能将此门打开，也才能对内部的硬件结构和软件程序进行更改，所述一体机的背面还有两个数据接口，用来连接与一体机相配合使用的压力传感器和打印机等设备。
本实施例中的一体机的内部结构如图3所示，所述一体机中包括工控计算机、数据采集卡、门禁装置和显示器，且相互之间由相应的数据线相连接，还有一个电源模块，用于给工控计算机和数据采集卡提供工作电源。使用过程中，当货车驶过电子动态称量轨道衡一体机时，所述轨道衡的压力传感器把货车的重力和剪力信号转换为电压信号，经数据线传入一体机中，由一体机中的数据采集卡对所述电压信号进行高速采样，并完成A/D转换功能，把表征货车重量的电压信号转换为计算机可识别的数字信号，再传送给一体机中的工控计算机，所述工控计算机根据数据采集卡提供的数字量，经过一定的算法处理后，计算出货车重量值，并在监视器屏幕上显示出检测结果，最后由打印机打印出货车重量等信息。
所述门禁装置如图4所示，由单片机U1、IC卡读卡电路、电磁锁驱动电路、存储电路、串行口电路、时钟电路构成。门禁装置的全部功能由单片机U1来协调完成。
门禁装置的电路原理如图5所示，电容C11、C12和晶振X1构成的晶振电路接入单片机U1的X1、X2脚，给单片机U1的整个工作过程提供时钟脉冲。所述读卡电路由用于读写IC卡的读卡器卡座芯片U2及外围的电阻R21、电阻组RC1～RC6、电容C21、二极管组DC21～DC71、DC22～DC72构成，所述读卡器卡座芯片U2的SW2和GND脚接地，Vcc端与基准电压Vcc相连，其余各脚都与所述电阻RC1～RC6对应相连。所述门禁装置包括一个单片机，和与所述单片机相连的身份识别电路、电磁锁驱动电路。所述电磁锁驱动电路包括一个光电耦合芯片U5、一个继电器K1、一个设置在所述箱门上的电磁锁LOCK，所述光电耦合芯片U5的阳极与单片机U1的PC4端直接相连，阴极与一个限流电阻R71相连后接地，所述光电耦合芯片U5的集电极直接与基准电源Vcc相连接，发射极经过相互并联的电阻R72、续流二极管D71和继电器K1的线圈后接地，所述继电器K1的常开触电两端与另一续流二极管D72并联后接入电磁锁LOCK的两个控制端。当单片机U1给该电路发送一个开锁指令时，光电耦合芯片U5触发导通，使基准电压Vcc加在继电器K1的线圈上，从而使继电器K1的常开触点闭合，使+12V的电压不再经过电磁锁线圈而直接接地，电磁锁线圈失电释放，从而完成开锁任务。所述串行口电路由电平转换芯片U9及外围的四个电解电容E91～E94构成，所述电平转换芯片U9的T1 IN、T1 OUT端与单片机的PD1、PD2相连，其T1 OUT和T1 IN与工控计算机的串行口相连。通过这部分电路，能够把单片机的TTL电平转换为RS232接口电平，从而实现单片机和工控计算机的RS232串行口之间的通讯。所述存储电路由存储芯片U8和U81和缓冲电阻R81和R82构成，并与单片机U1的PB0、PB1、PB2脚相连，用来存储开锁记录和监控记录，也可保存其它相关的重要数据。所述时钟电路由时钟芯片U10、电池组BT、电容C101、C102和晶振X3构成的时钟电路与单片机相连，在生成开锁记录和监控记录时，单片机会向时钟芯片读取时间信息，通过使用单独的电池给整个门禁装置提供准确的日历时钟信号，使得所述门禁装置能够准确地确定和记录用户实施操作的时间。
使用过程中，当需要更改一体机中的硬件配置或软件程序时，需将相应的IC卡插入一体机正面的IC卡读卡器中，由所述IC卡读卡器读取IC卡中的信息、数据，经传送、运算和比较，单片机可以完成对IC卡身份的识别，对于合法的IC卡，单片机可以根据IC卡的指令发送开锁信号给电磁锁驱动电路，去完成开锁功能，即可打开一体机的箱门，同时，在相应的要在IC卡中记录数据的操作之后，还可以把有关信息通过IC卡读卡电路写入到IC卡内。此外，可以通过存储电路能够保存开锁记录等各种操作和运算数据记录并保存，还可以通过串行口电路实现单片机与工控计算机之间的数据交换。所述IC卡由国家轨道衡计量站授权，来避免用户在使用过程中轻易打开一体机的机箱1，随意更改硬件配置及软件参数，以保证衡器的准确性。
本实施例中对于同一台电子动态称量轨道衡一体机设备，配备有四张不同功能的IC卡，分别为开发卡、开锁卡、维修卡和检定卡，其中开发卡仅用于在出厂后和进行第一次检定前的这段时间，可以无限制地开锁，不生成开锁记录；开锁中卡和维修卡用于一体机在接受检定后正常使用的状态，可开启门锁，每次开启均生成开锁记录，存入相应存储器，开锁卡每操作一次都会把门禁存储器内的所有开锁记录复制到开锁卡内；检定卡在检定时使用，它可使开发卡失效，还可把门禁存储器内的复制到检定卡上，还可把检定完毕生成的检衡数据及所有监控记录复制到检定卡上。
数据采集卡如图6所示，由放大电路、滤波电路、A/D转换电路、接口电路依次相连构成，所述放大电路的输入端与压力传感器相连，所述接口电路的输出接入工控计算机。所述放大电路、滤波电路和A/D转换电路分为两路，分别为重力转换电路和剪力转换电路。由压力传感器传入的重力和剪力的电压信号分别经过各自的一级放大电路、二级放大电路、有源二阶滤波电路及A/D转换芯片，它把重力和剪力的电压模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号，再经过接口电路将这两路信号传给所述工控计算机进行处理。
此外一体机的机箱1内还设置有一个电源模块、一个电子硬盘、一个扩展接口以及必要的串行口和并行口，电源模块给工控计算机、数据采集卡中的各种芯片及其他部件提供稳定的工作电源和基准电压，所述电子硬盘用于存储所需的数据、信息，所述扩展接口用于在更改设定值或软件程序中的各项参数时接入键盘、鼠标，或在传输数据时作为USB接口和网络接口。
权利要求1.一种电子动态称量轨道衡一体机，包括压力传感器、控制系统、打印机，其特征在于所述控制系统为一个一体机，所述一体机包括工控计算机和与其相连的数据采集卡、显示器、电源模块和门禁装置，并全部设置在一个带有箱门的机箱内，所述箱门的打开和关闭由门禁装置控制，所述门禁装置包括一个单片机，和与所述单片机相连的身份识别电路、电磁锁驱动电路，所述电磁锁驱动电路包括一个光电耦合芯片、一个继电器和一个设置在所述箱门上的电磁锁。
2.根据权利要求1所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述电磁锁驱动电路还包括两个续流二极管及两个电阻，所述光电耦合芯片的阳极与单片机直接相连，阴极与一个电阻相连后接地，集电极直接与基准电源相连接，发射极经过相互并联的另一个电阻、一个续流二极管和所述继电器的线圈后接地，所述继电器的常开触电两端与另一个二极管并联后接入电磁锁的两控制端。
3.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述身份识别电路为一个与IC卡配合使用的IC卡读卡电路，由用于读写IC卡的读卡器卡座芯片及外围的一组电阻、两组二极管和一个电容构成，所述读卡器卡座芯片的各数据脚与单片机的对应管脚相连。
4.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述门禁装置还包括一个时钟电路，所述时钟电路由一个时钟芯片、一个电池组、两个电容和一个晶振构成，构成时钟震荡，并与单片机相连，用于给整个门禁装置单独提供日历时钟。
5.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述门禁装置还包括一个串行口电路，用于实现门禁装置与工控计算机进行串行通讯和数据交换，所述串行口电路由一个电平转换芯片及外围的四个电解电容构成，所述电平转换芯片的一组输入输出端与所述单片机相连，相应的另一输入输出端与工控计算机的串行口相连。
6.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述门禁装置还包括一个存储电路，所述存储电路由两个存储芯片和外围电阻构成，并与所述单片机相连，用来存储开锁记录和监控记录。
7.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述数据采集卡由放大电路、滤波电路、A/D转换电路、接口电路顺次连接构成，用于将所述压力传感器中传来的模拟信号进行相应的硬件处理再传送到工控计算机中进行运算，所述放大电路的输入端与所述压力传感器的输出端相连，所述接口电路的输出端与工控计算机相连。
8.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述电源模块还与数据采集卡相连，用于给数据采集卡提供工作电压和基准电压。
9.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述一体机还包括一个电子硬盘，用于存储工作、运算过程中的各种数据。
10.根据权利要求1或2所述的电子动态称量轨道衡一体机，其特征在于所述一体机的机箱内还安装有至少一个扩展数据接口，用于在打开机箱后接入其他操作、存储和控制设备。
专利摘要本实用新型涉及一种电子动态称量轨道衡一体机，包括压力传感器、控制系统、打印机，所述控制系统为一个一体机，所述一体机包括工控计算机和与其相连的数据采集卡、显示器、电源模块和门禁装置，并全部设置在一个带有箱门的机箱内，所述箱门的打开和关闭由门禁装置控制，所述门禁装置包括一个单片机，和与所述单片机相连的身份识别电路、电磁锁驱动电路，所述电磁锁驱动电路包括一个光电耦合芯片、一个继电器和一个设置在所述箱门上的电磁锁。本实用新型通过在控制系统的机箱上设置包含有身份识别电路、电磁锁驱动电路和电磁锁的门禁装置，能够有效地保护控制系统内的硬件和软件，对电子动态称量轨道衡一体机的关键部件起到了固化的作用。
文档编号G01G19/06GK2731418SQ200420112400
公开日2005年10月5日 申请日期2004年11月2日 优先权日2004年11月2日
发明者李朝晖, 贺耀民, 杨先平, 周用贵, 芮一飞 申请人:北京欧普生科技开发有限公司, 北京华横新技术开发公司