专利名称：车辆载重自动计量仪的制作方法
技术领域：
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、发射系统2、发射换能器FT、接收换能器FR、接收系统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、电源供给系统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；发射系统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FT装于载货车辆车箱底部通过匹配电感H1与发射系统连接；接收换能器FR装于载货车辆的车轴上，通过电容C1与接收系统3连接，发射换能器FT与接收换能器FR垂直安装在一条线上；接收系统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；电源供给系统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，应用范围给系统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；发射系统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FT装于载货车辆车箱底部通过匹配电感H1与发射系统连接；接收换能器FR装于载货车辆车轴上通过电容与接收系统3连接；发射换能器FT与接收换能器FR安装在垂直一条直线上；接收系统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；电源供给系统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、发射系统2、接收系统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、电源供给系统5组装为一体，安装在汽车司机驾驶室内，发射换能器FT、接收换能器FR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，发射系统的电路原理图；图3为本实用新型接收系统，重量显示的电路原理图；图4为本实用新型电源供给系统的电路原理图；1发射信号源、2发射系统、3接收系统、4J－K触发器、5电源供给系统、6、7与门电路、8重量显示电路、9计量振荡器、FT发射换能器、FR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、发射系统2、发射换能器FT、接收换能器FR、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FT安装在载货车车箱底部通过导线与发射系统匹配电感H1连接，接收换能器FR安装在载货车车轴上通过导线与接收系统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、发射信号源及发射系统如图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FT，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FR传播。
二、接收系统及重量显示电路如图3所示，当接收换能器FR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IC13Q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IC13Q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IC18～21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FR和FT在车辆上安装好之后，FT和FR之间的距离就成为确知量，那么声脉冲信号在FT和FR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FR和FT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FT和FR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FT和FR两者之间的距离变近，由发射换能器FT发射的声脉冲信号传播到接收换能器FR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。
权利要求1.一种车辆载重自动计量仪，由发射信号源1、发射系统2、发射换能器FT、接收换能器FR、接收系统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、电源供给系统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；发射系统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FT安装在载货车车箱底部通过导线与发射系统3匹配电感H1连接，接收换能器FR安装在载货车车轴上，通过导线与接收系统3的电容C1连接，发射换能器Fr与接收换能器FR安装在垂直一条一直线上；接收系统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；电源供给系统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、发射系统2、接收系统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、电源供给系统5组装为一体，安装在汽车司机驾驶室内；发射换能器FT、接收换能器FR均采用压电陶瓷换能器。
专利摘要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、发射系统2、发射换能器F
文档编号G01G19/08GK2061686SQ89220168
公开日1990年9月5日 申请日期1989年11月23日 优先权日1989年11月23日
发明者宋清海 申请人:宋清海