動態(tài)軸重電子汽車衡儀表的實現(xiàn)方法

目前我國的公路收費站已經(jīng)普遍實行了計重收費。而計重收費系統(tǒng)中zui重要的設(shè)備就是動態(tài)軸重衡。因此動態(tài)稱重衡及其儀表的設(shè)計應(yīng)該能夠符合實際操作的需要。

收費站用的動態(tài)軸重電子汽車衡應(yīng)該具有以下性能：

1．由于在收費站前使用，車輛通過的速度zui高應(yīng)在20km/h左右（有些司機(jī)為了減少車輛的稱重重量，可能會故意以更快的速度通過），應(yīng)此要求儀表的測量速度要快；

2．車輛通過秤臺時，是一個車輪一個車輪地通過，因此要求儀表有計算軸數(shù)和自動累加車輪重量的功能，而且還要能夠記錄下每一個車輪重量的功能（分析軸重）

3．當(dāng)一輛車輛*通過秤臺后，要能夠確定該車計量結(jié)束，因此要有收尾判定功能；

4．當(dāng)車輛通過秤臺后，駕駛員發(fā)現(xiàn)前面有問題，又往回退出本車道，因此要有自動刪除該車記錄的功能；

5．當(dāng)車輛排隊時，有可能某個車輪壓在秤臺上進(jìn)進(jìn)退退，反復(fù)多次，因此儀表要有車輛前進(jìn)后退的判斷功能并能夠?qū)奂又亓繑?shù)據(jù)進(jìn)行加減操作的功能；

6．對于一個理想的軸重衡系統(tǒng)，車輛通過的數(shù)度越快，測到的重量應(yīng)該越輕，當(dāng)速度足夠大時，車輛對地面的壓力可為零（根據(jù)萬有引力定律，實際上為零是不可能的）。因此要求儀表有測速和根據(jù)速度對重量進(jìn)行修正的功能。

7．由于車輛排隊，車輪可能有很長時間停留在秤臺上，有時可能只有一半的車輪壓在秤臺上，然后又突然啟動，開出秤臺。因此儀表要有動靜態(tài)的分析功能。

8．車輪停在秤臺上，然后又突然啟動，瞬間的沖擊力要大出真值很多，因此儀表要有抗瞬間突發(fā)沖擊力的功能。

儀表如何實現(xiàn)以上功能，下面加以說明：

1．儀表的測量速度

車輛在運動中通過秤臺的時間很短，對于0.8米寬度的秤臺來說，20km/h的速度通過時，有效測量時間只有0.14s左右的時間；15km/h的速度通過時，有效測量時間只有0.19s左右的時間。為了在這么短的時間內(nèi)取得較多的測量數(shù)據(jù)，儀表內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的速度就很是關(guān)鍵，如果每秒鐘采樣100次，20km/h時大約可以取到14個樣本，如果每秒采樣200次，可以取到28個樣本，采樣次數(shù)達(dá)到400次，就可以取到64個樣本，800次為128個樣本。實踐證明為了得到較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，樣本數(shù)至少要達(dá)到50個以上為好。所以對于測量zui高限速20km/h的儀表，A/D轉(zhuǎn)換器的速度要達(dá)到400次/s以上；對于測量zui高限15km/h的儀表，A/D轉(zhuǎn)換器的速度要達(dá)到200次/s以上。

非但如此，儀表的數(shù)據(jù)處理方法也同樣非常重要，如果處理方法不當(dāng)，A/D轉(zhuǎn)換器就不能zui大限度地發(fā)揮效能，即使轉(zhuǎn)換速度再高，也達(dá)不到應(yīng)有的效果。

2．自動累加功能

車輛通過秤臺后，我們往往需要知道車輛的軸數(shù)和總重量以及每一個軸的軸重量，以便我們核算該車輛總重和軸重是否超載。在儀表的設(shè)計中，每一次檢測到一次上下臺動作就判斷為一個軸通過。對軸的重量進(jìn)行累加，將單軸重、累加重和軸重存放到內(nèi)存單元。

3．收尾判定功能

車輛什么時候稱重結(jié)束，往往是通過紅外收尾系統(tǒng)來判斷的。當(dāng)車輛*通過秤臺后，紅外線檢測到車輛離去，發(fā)一個信號給儀表，儀表收到信號后，知道本次稱量已經(jīng)結(jié)束，將稱重結(jié)果作為zui終結(jié)果保存或發(fā)送到計算機(jī)。因此儀表要有I/O接口，以便接受外來的信號。

4．自動刪除車輛記錄的功能（進(jìn)退判斷功能）

當(dāng)車輛通過秤臺后，一個稱重記錄被保存。但是萬一該車又退回，原來的紀(jì)錄就要被取消。否則就會多出兩個記錄來（一進(jìn)一退）。要做到儀表自動扣除無效車輛數(shù)據(jù)，就必須具備車輛的進(jìn)退判斷功能。判斷車輛進(jìn)退的方法有多種。一種是紅外線對射檢測法，兩組紅外線根據(jù)車輪遮光的先后次序判斷車輛的進(jìn)退；另一種采用雙A/D采樣的方法，將軸重衡4個傳感器分為前后兩組分別接入兩路A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換，儀表根據(jù)兩路A/D分別測到的重量的大小來判斷車輛的進(jìn)退。兩種方法都可以解決車輛進(jìn)退的判斷問題。

5．根據(jù)速度對重量進(jìn)行修正的功能

正常情況下，車速越快，測到的重量就越輕（但也有例外，秤臺高于地面的情況可得到相反的結(jié)果）。因此要根據(jù)速度隊測到的重量進(jìn)行修正。修正事先采用多點校正，使用中采取線性插值的方法進(jìn)行調(diào)整。以保證在各種速度下都可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。要想對速度進(jìn)行修正，儀表就必須具備測量速度的功能。一般情況下儀表測速是采用A/D轉(zhuǎn)換器的速度來測量車輛的速度。實際計算是有誤差的，要通過對實際速度的測定后來進(jìn)行修正。

6．動靜態(tài)的分析功能

當(dāng)車輪沒有*開上秤臺后就停下來，或者開過去后沒有*開出去就停下來，兩種情況都是車輪一部分在秤臺上，另一部分在地基上。停一段時間后又離開。作為動態(tài)儀表，要處理好之一部分?jǐn)?shù)據(jù)，否則容易的到錯誤的結(jié)果。

7．抗沖擊功能

車輛停在秤臺上后又突然啟動，瞬間能產(chǎn)生很大的沖擊力，由于動態(tài)稱重時間短，儀表在處理數(shù)據(jù)時往往保留zui大值，所以這一沖擊數(shù)據(jù)處理不好久會得到不正確的結(jié)果。因此在處理這樣的數(shù)據(jù)時，要對沖擊力發(fā)生的時間，出現(xiàn)的位置進(jìn)行分析，正確地剔除無效數(shù)據(jù)。