动态轴重电子汽车衡仪表的实现方法

动态轴重电子汽车衡仪表的实现方法

目前我国的公路收费站已经普遍实行了计重收费。而计重收费系统中zui重要的设备就是动态轴重衡。因此动态称重衡及其仪表的设计应该能够符合实际操作的需要。

收费站用的动态轴重电子汽车衡应该具有以下性能：

1．由于在收费站前使用，车辆通过的速度zui高应在20km/h左右（有些司机为了减少车辆的称重重量，可能会故意以更快的速度通过），应此要求仪表的测量速度要快；

2．车辆通过秤台时，是一个车轮一个车轮地通过，因此要求仪表有计算轴数和自动累加车轮重量的功能，而且还要能够记录下每一个车轮重量的功能（分析轴重）

3．当一辆车辆*通过秤台后，要能够确定该车计量结束，因此要有收尾判定功能；

4．当车辆通过秤台后，驾驶员发现前面有问题，又往回退出本车道，因此要有自动删除该车记录的功能；

5．当车辆排队时，有可能某个车轮压在秤台上进进退退，反复多次，因此仪表要有车辆前进后退的判断功能并能够对累加重量数据进行加减操作的功能；

6．对于一个理想的轴重衡系统，车辆通过的数度越快，测到的重量应该越轻，当速度足够大时，车辆对地面的压力可为零（根据万有引力定律，实际上为零是不可能的）。因此要求仪表有测速和根据速度对重量进行修正的功能。

7．由于车辆排队，车轮可能有很长时间停留在秤台上，有时可能只有一半的车轮压在秤台上，然后又突然启动，开出秤台。因此仪表要有动静态的分析功能。

8．车轮停在秤台上，然后又突然启动，瞬间的冲击力要大出真值很多，因此仪表要有抗瞬间突发冲击力的功能。

仪表如何实现以上功能，下面加以说明：

1．仪表的测量速度

车辆在运动中通过秤台的时间很短，对于0.8米宽度的秤台来说，20km/h的速度通过时，有效测量时间只有0.14s左右的时间；15km/h的速度通过时，有效测量时间只有0.19s左右的时间。为了在这么短的时间内取得较多的测量数据，仪表内A/D转换器的速度就很是关键，如果每秒钟采样100次，20km/h时大约可以取到14个样本，如果每秒采样200次，可以取到28个样本，采样次数达到400次，就可以取到64个样本，800次为128个样本。实践证明为了得到较准确的数据，样本数至少要达到50个以上为好。所以对于测量zui高限速20km/h的仪表，A/D转换器的速度要达到400次/s以上；对于测量zui高限15km/h的仪表，A/D转换器的速度要达到200次/s以上。

非但如此，仪表的数据处理方法也同样非常重要，如果处理方法不当，A/D转换器就不能zui大限度地发挥效能，即使转换速度再高，也达不到应有的效果。

2．自动累加功能

车辆通过秤台后，我们往往需要知道车辆的轴数和总重量以及每一个轴的轴重量，以便我们核算该车辆总重和轴重是否超载。在仪表的设计中，每一次检测到一次上下台动作就判断为一个轴通过。对轴的重量进行累加，将单轴重、累加重和轴重存放到内存单元。

3．收尾判定功能

车辆什么时候称重结束，往往是通过红外收尾系统来判断的。当车辆*通过秤台后，红外线检测到车辆离去，发一个信号给仪表，仪表收到信号后，知道本次称量已经结束，将称重结果作为zui终结果保存或发送到计算机。因此仪表要有I/O接口，以便接受外来的信号。

4．自动删除车辆记录的功能（进退判断功能）

当车辆通过秤台后，一个称重记录被保存。但是万一该车又退回，原来的纪录就要被取消。否则就会多出两个记录来（一进一退）。要做到仪表自动扣除无效车辆数据，就必须具备车辆的进退判断功能。判断车辆进退的方法有多种。一种是红外线对射检测法，两组红外线根据车轮遮光的先后次序判断车辆的进退；另一种采用双A/D采样的方法，将轴重衡4个传感器分为前后两组分别接入两路A/D进行转换，仪表根据两路A/D分别测到的重量的大小来判断车辆的进退。两种方法都可以解决车辆进退的判断问题。

5．根据速度对重量进行修正的功能

正常情况下，车速越快，测到的重量就越轻（但也有例外，秤台高于地面的情况可得到相反的结果）。因此要根据速度队测到的重量进行修正。修正事先采用多点校正，使用中采取线性插值的方法进行调整。以保证在各种速度下都可以得到较为准确的结果。要想对速度进行修正，仪表就必须具备测量速度的功能。一般情况下仪表测速是采用A/D转换器的速度来测量车辆的速度。实际计算是有误差的，要通过对实际速度的测定后来进行修正。

6．动静态的分析功能

当车轮没有*开上秤台后就停下来，或者开过去后没有*开出去就停下来，两种情况都是车轮一部分在秤台上，另一部分在地基上。停一段时间后又离开。作为动态仪表，要处理好之一部分数据，否则容易的到错误的结果。

7．抗冲击功能

车辆停在秤台上后又突然启动，瞬间能产生很大的冲击力，由于动态称重时间短，仪表在处理数据时往往保留zui大值，所以这一冲击数据处理不好久会得到不正确的结果。因此在处理这样的数据时，要对冲击力发生的时间，出现的位置进行分析，正确地剔除无效数据。