专利名称：多量程数字式电子汽车衡的制作方法
技术领域：
本发明内容属于称重测量装置技术领域，涉及一种多量程数字式电子汽车衡。技术领域随着电子汽车衡的普及应用，人们对汽车衡的要求越来越高，主要包括秤量范围及精度，秤量范围从以前的O 100吨，逐步提高到目前的0 250吨。按照CIII衡器的要求最大秤量为20吨的衡器分度值e —般为5kg或10kg，初次鉴定最大允许误差为7. 5kg 或Mkg，使用中衡器最大允许误差为15kg或30kg ；而最大秤量为250吨衡器分度值为50kg 或100kg，初次鉴定最大允许误差为75kg或150kg，使用中衡器最大允许误差为150kg或 300kg,即250吨汽车衡(重车衡)最大允许误差为20吨的汽车衡(空车衡)最大允许误差的10 20倍。为了满足不同量程段的秤量精度要求，用户常要安装几种不同秤量范围的汽车衡，或者采用几种独立秤台自由组合方式的汽车衡，这样就大大增加了汽车衡的采购成本、基础施工费用、维护费用以及人工成本，同时也增加了安装场地的占用面积。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、使用方便、成本低、占地面积少、可实现一台汽车衡进行多种量程而不损失测量精度的多量程数字式电子汽车衡。为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的多量程数字式电子汽车衡由一块或多块秤台、设置在各秤台下的复合量程数字称重传感器、与各称重传感器输出端电联接的数字式接线盒以及与数字式接线盒输出端电联接的数字式称重显示器组成，所说的复合量程数字称重传感器为双量程数字称重传感器、三量程数字称重传感器或四量程数字称重传感器，在数字式接线盒内设有信号调理电路和核心处理单元。本发明的进一步解决方案还包括复合量程数字称重传感器采用双量程数字称重传感器，该称重传感器称具有一个下承载座和一个安装在下承载座上的截面为“丄”型的弹性体，在下承载座和弹性体之间设有止推间隙δ，在弹性体底块和立杆上分别装有组成电桥的小量程段电阻应变计和组成电桥的大量程段电阻应变计，小量程电阻应变计和大量程电阻应变计的输出信号经过各自的信号调理电路均送至核心处理单元；当弹性体所受力值 FS小量程的满度值Mmin时，下承载座和弹性体之间止推间隙δ兴0，小量程段电阻应变计组成电桥输出信号大于大量程段电阻应变计组成电桥输出信号，小量程称重信号有效，核心处理单元只对小量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出，而大量程段电阻应变计不作为此时有效信号，不被核心处理单元处理及输出；当弹性体所受力值F >小量程的满度值Iin时，下承载座和弹性体之间止推间隙δ =0，大量程段电阻应变计组成电桥输出信号大于小量程段电阻应变计组成电桥输出信号，大量程称重信号有效，核心处理单元只对大量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出，小量程段电阻应变计不作为此时有效信号，不被核心处理单元处理及输出。本发明的进一步解决方案还包括复合量程数字称重传感器采用三量程数字称重传感器，该称重传感器称具有一个下承载座、一个安装在下承载座上的截面为“工”型的弹性体和一个安装在弹性体上的上承载座，在下承载座和弹性体之间以及弹性体和上承载座之间分别设有止推间隙δ和止推间隙δ 1，在弹性体的顶块、立杆和底块上分别装有组成电桥的小量程段电阻应变计、组成电桥的中量程段电阻应变计和组成电桥的大量程段电阻应变计，小量程段电阻应变计、中量程段电阻应变计和大量程段电阻应变计的输出信号经过各自的信号调理电路均送至核心处理单元；当弹性体所受力值F <小量程的满度值Mmin 时，上承载座和弹性体之间止推间隙Sl兴0，下承载座和弹性体之间止推间隙δ兴0，小量程段电阻应变计组成电桥输出信号分别大于中量程段电阻应变计和大量程段电阻应变计组成电桥输出信号，小量程称重信号有效，核心处理单元只对小量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出，而中量程段电阻应变计和大量程段电阻应变计都不作为此时有效信号，不被核心处理单元处理及输出；当弹性体所受力值F >小量程的满度值Mmin，且所受力值F <中量程的满度值M时，上承载座和弹性体之间的止推间隙δ =0，中量程段电阻应变计组成电桥输出信号分别大于小量程段电阻应变计和大量程段电阻应变计组成电桥输出信号，中量程称重信号有效，核心处理单元只对中量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出，而小量程段电阻应变计和大量程段电阻应变计都不作为此时有效信号，不被核心处理单元处理及输出；当弹性体所受力值量程的满度值M时，上承载座和弹性体之间止推间隙S 1 = 0，下承载座和弹性体之间止推间隙δ =0，大量程段电阻应变计组成电桥输出信号分别大于小量程段电阻应变计和中量程段电阻应变计组成电桥输出信号， 大量程称重信号有效，核心处理单元只对大量程段电阻应变计进行处理，并以数字量形式输出，而小量程段电阻应变计和中量程段电阻应变计都不作为此时有效信号，不被核心处理单元处理及输出。本发明的进一步解决方案还包括所说的秤台采用非独立结构秤台。本发明的进一步解决方案还包括在秤台下设置有2η+2只复合量程数字称重传感器，其中η为秤台的块数，η= 1、2、3……。即在一般情况下，一台面汽车衡有4只传感器， 两台面汽车衡有6只传感器，三台面汽车衡有8只传感器，四台面汽车衡有10只传感器，五台面汽车衡有12只传感器，……。与现有技术相比，本发明的有益效果如下所述。一、多量程数字式电子汽车衡采用复合量程称重传感器，它将多个不同量程的弹性体制作成一体，通过小间隙形变后的止推功能实现各量程段的保护及切换，既保证了加工、制造、装配的工艺性，又保证了传感器各量程段的信号输出值的有效性，提高了信噪比， 提高了传感器各量程段的相对测量精度。二、采用了数字技术，实现了复合量程传感器的数字化，各量程段信号均通过数字传感器核心处理器进行处理，并对处理结果进行实时判别，自动识别量程段，根据量程段精度要求进行输出，优化了传统的模拟式复合量程称重传感器，满足了汽车衡不同量程段的对传感器精度要求。三、数字式称重显示器具有多量程数字汽车衡多量程设置、多量程标定、量程段自动识别以及分度值自动切换等功能，和复合量程数字传感器配套使用，提高了传统汽车衡的在大、中、小不同量程段的称量精度。具体如下对于采用双量程数字称重传感器的双量程的数字汽车衡，衡器标定时，设定汽车衡小量程为Mlmin，对应分度值为dl，大量程为Mlmax，
5对应分度值为d2。在对物体进行称重时，当称重重量值《汽车衡量程Mlmin，数字式称重显示器显示分度值为dl，此时正常情况下的各双量程数字称重传感器小量程段有效；如果重量值>汽车衡量程Mlmin时，数字式称重显示器显示分度值为d2，各双量程数字称重传感器根据实际承载值，输出对应数字信号，此时信号存在小量程、大量程、大小量程混合输出三种情况，保证了大量程Mlmax的称重精度。依次推理，对于采用三量程数字称重传感器的三量程的数字汽车衡，标定时设置小量程为Mlmin，对应分度值为dl，中量程为M1，对应分度值为 d2，大量程为Mlmax，对应分度值为d3。对物体进行称重时，当重量值<汽车衡量程Mlmin时， 数字式称重显示器显示分度值为dl，此时正常状态下各双量程数字称重传感器小量程段有效；当汽车衡量程Mlmin <所称重重量值< Ml时，数字式称重显示器显示分度值为d2，此时各三量程数字称重传感器根据实际承载值，输出对应数字信号，各称重传感器存在小量程、 中量程、中小量程混合输出三种情况，保证了中量程Ml的称重精度。当重量值>汽车衡量程Ml时，数字式称重显示器显示分度值为d3，此时各称重传感器存在小量程、中量程、大量程混合输出三种情况，保证了大量程Mlmax的称重精度。四、该电子汽车衡的秤台采用非独立结构秤台，整体秤台强度满足衡器最大称量要求，与独立组合式秤台结构相比1)避免了采用独立组合式秤台结构的复杂性；2)称重灵活，不需要人为选择称量组合，提高了工作效率；3)减少了数字接线盒、数字仪表等，提高了系统可靠性，降低了成本。与传统多台衡器相比优点更不言而喻，称重灵活，量程自动切换，提高了称重精度，减少了衡器数量及安装基础，降低了人工成本，节约了占地面积。五、该多量程数字式电子汽车衡的结构简单、操作方便、性能可靠、作用效果明显， 具有良好的市场及社会效益。
图1是本发明的侧向外视结构示意图。图2是本发明的工作原理示意图。图3是双量程数字称重传感器的结构示意图。图4是三量程数字称重传感器的结构示意图。图5是三量程称重传感器的所受力值F-各量程段应变计输出信号Uout关系图(其中=Fmin为小量程满度值；Fmid为中量程满度值；Fmax为大量程满度值；力值由0到最大值Fmax 过程，对应的F-Uout有效曲线为:0Α、Α，B、B，C)。图6是三量程数字称重传感器的电器工作原理图。附图中各标号的名称分别是1-秤台，2-秤台搭接块，3-复合量程数字称重传感器，4-数字式接线盒，5-数字式称重显示器，6-下承载座，7-(丄型)弹性体，8-小量程段电阻应变计，9-大量程段电阻应变计，10-信号调理电路，11-核心处理单元，12-(工型)弹性体，13-上承载座，14-中量程段电阻应变计。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的实际应用结构并不仅限于下述的实施例。参见图1和图2，本发明所述的多量程数字式电子汽车衡包括一块或多块非独立
6结构秤台1以及相应的电气部分。采用多块秤台1时，各秤台间由秤台搭接块2相互搭接。 该多量程数字式电子汽车衡电气部分主要由4/6/8/10/12只复合量程数字式称重传感器 (一般情况下，一台面汽车衡有4只传感器，二台面汽车衡有6只传感器，三台面汽车衡有8 只传感器，四台面汽车衡有10只传感器，五台面汽车衡有12只传感器)、一只数字式接线盒 4和一块数字式称重显示器5组成。本发明的秤台采用非独立结构秤台，称重汽车可以在衡器台面任意位置准确称量，针对车辆重量，自动选择量程，进行的准确称量，避免了以往采用独立组合式秤台结构的复杂性，提高了效率，提高了称重精度。本发明的称重传感器采用复合量程数字式称重传感器，按量程数量可分为双量程数字式称重传感器、三量程数字式称重传感器、四量程数字式称重传感器等，它将多个不同量程的弹性体制作成一体，通过小间隙形变后的止推功能来实现各量程段的切换，保证了传感器各量程段的有效信号，提高了信噪比，从而也在极大程度上提高了传感器各量程段的测量精度。双量程数字称重传感器的结构如图3所示。它具有一个下承载座6和一个安装在下承载座6上的截面为“丄”型的弹性体7，在下承载座6和弹性体7之间设有止推间隙δ， 在弹性体7的底块和立杆上分别装有与相应信号调理电路10电联接的小量程段电阻应变计8和大量程段电阻应变计9，构成具有小量程段称重和大量程段称重的双量程数字称重传感器。小量程段电阻应变计8组成电桥和大量程段电阻应变计9组成电桥的输出电压经过各自的信号调理电路10 (可采用型号为ADS1232模数转换芯片)，再均送至核心处理器 11 (可采用型号为TMS320F2810的器件)进行实时处理及判断。双量程数字称重传感器的止推工作机理是当弹性体7所受力值F <小量程的满度值Mmin时，下承载座6和弹性体7 之间止推间隙δ兴0，小量程称重信号有效，小量程段电阻应变计8组成电桥输出信号较大，经由核心处理器(TMS320F2810)11对其进行处理，并以数字量形式输出；大量程段电阻应变计9组成电桥输出信号较小，不作为此时有效信号，不被核心处理器11处理及输出；当弹性体7所受力值F >小量程的满度值Mmin时，下承载座6和弹性体7之间止推间隙δ = 0，大量程称重信号有效，核心处理器11对其进行处理，并以数字量形式输出；小量程段电阻应变计8组成电桥输出信号不作为此时有效信号，不被核心处理器11处理及输出。三量程数字称重传感器的结构如图4所示。它具有一个下承载座6、一个安装在下承载座6上的截面为“工”型的弹性体12和一个安装在弹性体12上的上承载座13，在下承载座6和弹性体12之间以及弹性体12和上承载座13之间分别设有止推间隙δ 1和止推间隙δ，在弹性体12的顶块、立杆和底块上分别装有与相应信号调理电路10电联接的小量程段电阻应变计8、中量程段电阻应变计14和大量程段电阻应变计9，构成具有小量程称重、中量程称重和大量程称重的三量程数字称重传感器。小量程段电阻应变计8组成电桥、 中量程段电阻应变计14组成电桥及大量程段电阻应变计9组成电桥的输出电压经过各自的信号调理电路10 (可采用型号为ADS1232模数转换芯片)，再均送至核心处理器11 (可采用型号为TMS320F2810的器件)进行实时处理。三量程数字称重传感器的止推工作机理是当弹性体12所受力值F <小量程的满度值Mmin时，上承载座13和弹性体12之间止推间隙δ 1兴0，下承载座6和弹性体12之间止推间隙δ兴0，小量程段称重信号有效，核心处理器11对其进行处理，并以数字量形式输出；中量程段电阻应变计14、大量程段电阻应变计9组成电桥输出信号相对较小，不作为此时有效信号，不被核心处理器11处理及输出； 当弹性体12所受力值F >小量程的满度值Mmin，且所受力值F <中量程的满度值M时，上承载座13和弹性体12之间止推间隙δ 1 = 0，中量程称重信号有效，核心处理器11对其进行处理，并以数字量形式输出；小量程段电阻应变计8组成电桥及大量程段电阻应变计9组成电桥输出信号均不作为此时有效信号，不被核心处理器11处理及输出。当弹性体12所受力值F >中量程的满度值M时，上承载座13和弹性体12之间止推间隙δ 1 = 0，下承载座 6和弹性体12之间止推间隙δ =0，大量程称重信号有效，核心处理器11对其进行处理， 并以数字量形式输出；小量程段电阻应变计8组成电桥及中量程段电阻应变计14组成电桥输出信号不作为此时有效信号，不被核心处理器11处理及输出。图5是三量程数字称重传感器所受力值F-各量程电阻应变计组成电桥输出信号 U-值关系图(双量程曲线和三量程类似)。其中纵坐标为输出电压值，横坐标为弹性体所加载力值；其中横坐标值Iin为小量程满度值，横坐标值M为中量程满度值，横坐标值Mmax 为大量程满度值。三量程数字式传感器原理图见图6。本发明的显示器采用数字式称重显示器5，它的主要功能可对多种量程、多种分度值设定以及对多种量程分别标定，其每一量程的标定过程和传统的汽车衡标定过程完全相同。数字式称重显示器5具有根据称重物体重量自动识别量程范围，按量程段自动调整分度值，实现一衡多用的功能。具体如下对于采用双量程数字称重传感器的双量程的数字汽车衡，衡器标定时， 设定汽车衡小量程为Mlmin，对应分度值为dl，大量程为Mlmax，对应分度值为d2，。在对物体进行称重时，当称重重量值<汽车衡量程Mlmin，数字式称重显示器5显示分度值为dl，此时正常情况下的各双量程数字称重传感器小量程段有效；如果重量值>汽车衡量程Mlmin 时，数字式称重显示器5显示分度值为d2，各双量程数字称重传感器根据实际承载值，输出对应数字信号，此时信号存在小量程、大量程、大小量程混合输出三种情况，保证了大量程 Mlfflax的称重精度。依次推理，对于采用三量程数字称重传感器的三量程的数字汽车衡，标定时设置小量程为Mlmin，对应分度值为dl，中量程为M1，对应分度值为d2，大量程为Mlmax，对应分度值为d3。对物体进行称重时，当重量值<汽车衡量程Mlmin时，数字式称重显示器5 显示分度值为dl，此时正常状态下各双量程数字称重传感器小量程段有效；当汽车衡量程 Mlfflin <所称重重量值< Ml时，数字式称重显示器5显示分度值为d2，此时各三量程数字称重传感器根据实际承载值，输出对应数字信号，各称重传感器存在小量程、中量程、中小量程混合输出三种情况，保证了中量程Ml的称重精度。当重量值>汽车衡量程Ml时，数字式称重显示器5显示分度值为d3，此时各称重传感器存在小量程、中量程、大量程混合输出三种情况，保证了大量程Mlmax的称重精度。
权利要求
1.一种多量程数字式电子汽车衡，其特征在于由一块或多块秤台(1)、设置在各秤台(I)下的复合量程数字称重传感器(3)、与各称重传感器C3)输出端电联接的数字式接线盒 (4)以及与数字式接线盒(4)输出端电联接的数字式称重显示器( 组成，所说的复合量程数字称重传感器C3)为双量程数字称重传感器、三量程数字称重传感器或四量程数字称重传感器，在数字式接线盒内设有信号调理电路(10)和核心处理单元(11)。
2.根据权利要求1所述的多量程数字式电子汽车衡，其特征在于复合量程数字称重传感器C3)采用双量程数字称重传感器，该称重传感器称具有一个下承载座(6)和一个安装在下承载座(6)上的截面为“丄”型的弹性体(7)，在下承载座(6)和弹性体(7)之间设有止推间隙δ，在弹性体(7)底块和立杆上分别装有组成电桥的小量程段电阻应变计(8)和组成电桥的大量程段电阻应变计(9)，小量程电阻应变计(8)和大量程电阻应变计(9)的输出信号经过各自的信号调理电路(10)均送至核心处理单元(11)；当弹性体(7)所受力值 F彡小量程的满度值Mmin时，下承载座(6)和弹性体(7)之间止推间隙δ兴0，小量程段电阻应变计(8)组成电桥输出信号大于大量程段电阻应变计(9)组成电桥输出信号，核心处理单元(11)只对小量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出；当弹性体(7)所受力值F >小量程的满度值Iin时，下承载座(6)和弹性体(7)之间止推间隙δ =0，大量程段电阻应变计(9)组成电桥输出信号大于小量程段电阻应变计(8)组成电桥输出信号，核心处理单元(11)只对大量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出。
3.根据权利要求1所述的多量程数字式电子汽车衡，其特征在于复合量程数字称重传感器C3)采用三量程数字称重传感器，该称重传感器称具有一个下承载座(6)、一个安装在下承载座(6)上的截面为“工”型的弹性体(1 和一个安装在弹性体(1 上的上承载座 (13)，在下承载座(6)和弹性体(12)之间以及弹性体(12)和上承载座(13)之间分别设有止推间隙δ和止推间隙δ 1，在弹性体(1 的顶块、立杆和底块上分别装有组成电桥的小量程段电阻应变计(8)、组成电桥的中量程段电阻应变计(14)和组成电桥的大量程段电阻应变计(9)，小量程段电阻应变计(8)、中量程段电阻应变计(14)和大量程段电阻应变计 (9)的输出信号经过各自的信号调理电路(10)均送至核心处理单元(11)；当弹性体(12) 所受力值FS小量程的满度值Iin时，上承载座(13)和弹性体(12)之间止推间隙δ 1兴0， 下承载座(6)和弹性体(1 之间止推间隙δ Φ 0，小量程段电阻应变计(8)组成电桥输出信号分别大于中量程段电阻应变计(14)和大量程段电阻应变计(9)组成电桥输出信号， 核心处理单元(11)只对小量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出；当弹性体(12) 所受力值量程的满度值Mmin，且所受力值FS中量程的满度值M时，上承载座(13)和弹性体(12)之间的止推间隙δ 1 = 0，中量程段电阻应变计(14)组成电桥输出信号分别大于小量程段电阻应变计(8)和大量程段电阻应变计(9)组成电桥输出信号，核心处理单元(II)只对中量程段输出信号进行处理，并以数字量形式输出；当弹性体(1 所受力值？> 中量程的满度值M时，上承载座(1 和弹性体(1 之间止推间隙δ 1 = 0，下承载座(6) 和弹性体(1 之间止推间隙δ = 0，大量程段电阻应变计(9)组成电桥输出信号分别大于小量程段电阻应变计(8)和中量程段电阻应变计(14)组成电桥输出信号，核心处理单元 (11)只对大量程段电阻应变计(9)进行处理，并以数字量形式输出。
4.根据权利要求1所述的多量程数字式电子汽车衡，其特征是所说的秤台为非独立结构秤台。
5.根据权利要求1所述的多量程数字式电子汽车衡，其特征是在秤台(1)下设置有 2n+2只复合量程数字称重传感器(3)，其中η为秤台(1)的块数。
全文摘要
本发明涉及一种多量程数字式电子汽车衡，由一块或多块秤台、设置在各秤台下的复合量程数字称重传感器、与各称重传感器输出端电联接的数字式接线盒以及与数字式接线盒输出端电联接的数字式称重显示器组成，所说的复合量程数字称重传感器为双量程、三量程或四量程数字称重传感器。本发明将多个不同量程的弹性体制作成一体，通过小间隙形变后的止推功能实现各量程段的保护及切换，保证了传感器各量程段的有效信号，提高了信噪比，进而提高了传感器各量程段的测量精度，实现了多种量程、多种分度值设定及标定，本发明具有根据称重物体重量自动识别量程范围的功能，可按量程段自动调整分度值，满足了汽车衡在不同量程段的称重精度要求。
文档编号G01G19/02GK102435274SQ20111033314
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者夏俊岩, 张荣军, 焦洪玉, 王静 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院第四十四研究所