一种车载静态称重系统设计

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汽车衡智能称重系统方案设计

汽车衡智能称重系统方案目录一、前言 (3)二、系统特点 (4)三、系统组成 (5)四、系统布局 (5)五、运煤车出、入场流程 (6)六、称重布置图 (6)七、称重流程 (7)八、系统部件 (7)九、软件主要功能 (10)十、防作弊功能 (12)十一、质量保证体系 (14)十二．设备包装标识、运输方案 (15)十三、技术服务 (16)十四、设备清单 (17)一、前言汽车衡是一般中大型厂矿企业的常见的计量设备，其计量过程中的车号、皮重等数据信息通常需要人工抄录并输入计算机，因而存在抄录错误的现象。

在称量过程中还会存在作弊现象，造成称量失准，最终影响企业效益。

如何解决这些问题，成为企业亟待解决的事情。

我公司在积累了大量应用实践经验的基础上，推出的汽车衡无人值守系统，能快速有效地解决这问题。

兴安煤矿汽车衡现状及要求：1.现场有梅特勒托利多汽车衡一台，称重仪表一（T8000）块；2.要实现汽车衡的控制要求需要增加，计算机、挡车器、LED显示屏（显示车辆空车重、运煤量）、刷卡器、交换机等相关设备；3.汽车衡控制流程如下：A:在开票室由开票人员通过刷卡注册软件将当前车辆的相关信息（如：车号、运输单位等）录入系统，然后将注册好的卡发给司机；B：司机拿着卡将车开上汽车衡，磅房操作人员将挡车器落下，司机刷卡，操作人员将核对电脑上的车辆相关信息，并保存数据，室外大屏幕上会显示当前车辆的空车重量，便于司机查看，保存好数据后，挡车器抬起将车辆放行，进入拉煤；C: 出矿时，司机将煤车开上汽车衡，挡车器落下，大屏幕显示当前重量，司机刷卡，系统获取当前车辆信息，操作人员核对数据后，将数据保存并打印磅单，挡车器抬起将车辆放行。

D: 当车辆驶出至发卡处，司机将卡交回，并由发卡人员将该卡注销，以备重复使用。

至此，车辆出入衡一个流程结束。

根据以上兴安矿的要求和现状，我们有针对性的设计了本技术方案。

二、系统特点汽车衡智能称重系统在不改动原来汽车衡设备的前提下，结合了车号自动识别技术、视频监控技术、红外检测技术及远程在线诊断维护技术，真正实现了汽车衡的智能化称重，确保车号、重量、抓拍图片一一对应，并保存到计算机内，最大程度保证了计量数据安全性及数据可溯源性。

车辆称重系统的设计

目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I1绪论 (1)1.1车辆称重系统设计的意义 (1)1.2国内外车辆称重技术现状 (1)1.3车辆称重系统的发展趋势 (2)1.4本课题研究的主要内容 (2)2 车辆称重系统的分析与设计 (3)2.1车辆称重系统的构成与原理 (3)1.2 车辆称重系统的设计要求 (3)2.3车辆称重过程中的测量精度影响因素分析 (4)2.4车辆称重系统的设计原则 (4)2.5本章小结 (4)3 车辆称重系统的硬件结构及电路设计 (5)3.1车辆称重系统的称重平台设计 (5)3.2称重传感器的原理分析 (5)3.3传感器信号调理电路设计 (9)3.4A／D转换电路设计 (12)3.5电源电路的设计 (13)3.6单片机系统电路的设计 (14)3.7显示电路的设计 (16)3.8报警电路的设计 (17)3.9本章小结 (19)4 车辆称重系统的软件设计 (18)4.1主程序设计 (18)4.2AD转换程序设计 (18)4.3LCD显示程序设计 (19)4.4本章小结 (19)5 车辆称重系统的调试与数据处理 (20)5.1车辆称重系统的调试 (20)5.2车辆称重数据处理 (21)6 结论 (23)6.1全文总结 (23)参考文献 (25)附录 (26)文献综述 (31)文献翻译............................................ 错误!未定义书签。

摘要随着交通检查、超限治理和计重收费工作的不断深入，车辆称重系统得到了越来越广泛的应用。

车辆称重系统实际上就是一个信号转换和显示的系统。

当车辆行驶到称重平台上时，传感器把感受到的压力转换并输出电压模拟信号，经模/数转换（A/D变换）后就得到数字量的信号。

但是，数字量的信号并不是重物的实际重量值，它需要由数字量在单片机内部经过一系列的数据处理才能得到。

一种矿用自卸车车载称重系统研究与设计

引言自卸车，又称翻斗车，是最常见的工程运输车辆，主要用于矿山、公路运输及工程建设等多个领域。

现有自卸车载重主要以地磅测试为主，载货前测车重，载货后测总重，最后计算出净重，需要过两次地磅，不仅检测误差较大，而且会造成交通拥堵，直接影响运输企业和从业人员的工作效率。

因此，开发一套能实时、方便地检测大型矿用自卸车装载矿物重量的测试系统对驾驶员和调度管理部门显得十分必要[1-2]。

目前，国内外的车载称重方法主要是在车辆的承重结构，如车架，板簧、悬挂以及轮胎等部位安装各种传感器来测量车辆载重，而传感器型号的选择、检测位置的确定和称重算法的研究对整个车载称重系统的性能指标都有很大的影响。

本文设计了一种基于车桥应变监测的车载称重系统，通过ANSYSWorkbench 软件对车桥的有限元进行分析，确定应变片安装位置，通过神经网络LMBP 算法得出车桥变形与车辆载重的对应关系，从而获得车辆正常工作时的载重，并设计车身停止判断电路、熄火控制电路，可实现超载报警与熄火功能。

现场试验表明，该系统工作稳定，测量误差在4%以内，满足使用要求。

1工作原理分析自卸车承重机构主要由车厢、主副车架、钢板弹簧、车桥以及车轮等部分组成。

车辆承载货物时，车辆的承重结构将受力并发生变形。

本系统选取车桥应变为检测对象，通过应变计测量各承重车桥在受到作用力后发生的变形，再通过相应的算法拟合计算，就可得到整车及其装载货物的重量，这就是车载称重实现的基本原理。

本系统主要由传感器组和车载显示终端组成。

传感器组由电阻式应变计组成，应变计安装在各承重车桥两端，用于检测车桥受力应变。

车载显示终端安装于驾驶室内，完成信号分析处理并显示车载重量。

由于动态称重中振动干扰较大，本系统在车辆处于静止状态时进行静态称重，作为车载终端显示测量值，车辆行驶时进行瞬态称重，所测值仅为参考值，只有当测量出的瞬态载荷超过荷载的一定范围时，系统采取相应措施控制车辆使其停止。

系统结构如图1所示。

基于AD7891的车辆称重采集系统设计

引言为彻底消灭超载现象，禁止超载车辆上路，实现司机在驾驶室内就可知道车辆的载荷情况，而地面稽查人员通过无线通信装置可随时随地检测车辆的载荷量，从而有利于制止车辆的超载行为。

因此，这里提出一种基于AD7891的车辆称重采集系统设计方案。

该系统设计采用电容法检测车辆载荷，并利用车辆本身的板弹簧作为称重传感器的弹性体。

2 车辆称重系统简介车辆电容称重装置安装在被测车辆上。

称重装置的核心器件是电容称重传感器，电容传感器的极板安装在车辆轮轴的中部上方与车厢底(或车架)之间，通过测量车辆板弹簧的形变转换为电容值的变化，得到载荷值。

图1为车载式电容称重传感器示意图。

在车辆称重系统中，若车辆有前后两根轮轴，则图2为车辆称重系统框图。

前后传感器将载荷变化转换为电容变化；电容测量电路将电容值转换为电压值；DSP将传感器输出的电压值进行加转换，其数据经运算、处理后，将整车载荷值送至显示器。

由于系统中需采集的数据量较大，特别是动态称重测量，为了满足系统的实时性需求，车辆称重采集系统采用AD7891和TMS320LF2407 DSP实现车辆称重数据采集。

3 系统硬件设计系统采用美国ADI公司的AD7891型A／D转换器，它是一种内含输入多路转换器和采样保持放大器的12位数据采集系统(DAS)，输入模拟信号范围为-10～+10 V，理论精度指标可达4．88 mV，适合与各种微处理器、控制器以及数字信号处理机连接。

它和DSP有并行和串行两种工作模式，并有8个具有过压保护的模拟信号通道，允许过压值为±17 V，只对1个通道信号采样时，最大采样速率可达454．5 kS／s。

AD7891采用单电源工作，功耗低。

非常适用于数据采集系统和测试设备等方面应用。

因此，该车辆称重系统采用AD7891完全能够满足系统各项要求。

在高速采集系统中，AD7891与DSP相结合通常采用串行或并行方式，利用软件控制数据线方式实现系统要求的采集速度。

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅｉｇｈｉｎｇｓｅｎｓｏｒ；ＭＣＵ；ｏｎｂｏａｒｄｗｅｉｇｈｉｎｇ；ｓｔａｔｉｃ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
０引言
经单片机处理后存储车辆载重信息并将其显示在液晶显示屏上，然后移动车辆多次，数据处理单元将显示和存储每次的称重结果，并求其平均值作为最终车载货物的重量。移
２０１３年第３２卷第１期
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
９９
一
种车载静态称重系统设计
张从力，史记征，陈增江
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｒｕｃｋｏｆｗｅｉｇｈｉｎｇｗｈｅｎｅｖｅｒａｎｄｗｈｅｒｅｖｅｒ，ｗｅｉｇｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｎｂｏａｒｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ
中图分类号：ＴＰ２１６文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１３）０１－－００９９－０３
Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｏｎｂｏａｒｄｓｔａｔｉｃｗｅｉｇｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
（１．重庆大学自动化学院，重庆４０００３０；２．重庆长安跨越车辆有限公司。重庆万州４０４０车存在随时随地需要称重的可能，提出在货车上安装自带的称重系统。阐述了系统的干
扰因素和总体设计规划，重点介绍了系统的软硬件设计方案。实验表明：以ＡＴ８９Ｃ５２为微处理器的车载自带称重系统具有操作简单、成本低、精度高等特点，应用这一技术，可在任何地点对货车内货物的重量进行准确测量，在环卫、物流、煤矿、油田原油、木材、冶金等运输行业将起到重要的作用。关键词：称重传感器；单片机；车载称重；静态；精度
ＺＨＡＮＧＣｏｎｇ．１．ｉ，Ｓ．ＨＩＪｉｚｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＺｅｎｇ．ｊｉａｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｈａｎｇａｎＡｃｒｏｓｓｔｈｅＶｅｈｉｃｌｅＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０４０４０，Ｃｈｉｎａ）
ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｌａｄｅｓｉｇｎｐｌａｎｉｓｅｌａｂｏｒａｔｅｄ，ｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｏｎｂｏａｒｄｗｅｉｇｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇＡＴ８９Ｃ５２ａｓｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅ，ｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈａｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃａｒｇｏｗｅｉｇｈｔｏｆｔｒｕｃｋｃａｎｂｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｒｅｄｗｈｅｒｅｖｅｒ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｏｆｇｏｏｄｓｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｓｕｃｈａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓａｎｉｔａｔｉｏｎ，ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ，ｃｏｌａｍｉｎｅａｎｄＳＯｏｎ．
动车辆进行多次测量的目的是为了尽量减少各种干扰对测量精度的影响。２系统硬件设计称重系统的原理框图如图ｌ所示Ｊ。