專利名稱：車輛載重量平衡指示報警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
眾所周知，大型或重型載重車輛對貨物裝載的平衡性要求十分重視，因為這在行車安全中有不可忽視的重要作用。迄今為止，貨物裝載后平衡情況僅僅依靠經(jīng)驗來粗略地估計或判斷，沒有儀器來實現(xiàn)定量指標。車輛在行駛途中由于顛波、振動等原因往往會使貨物重心發(fā)生偏移現(xiàn)象，失去裝4時的平衡狀態(tài)，如不及時采取調(diào)整措施，繼續(xù)行駛，勢將造成嚴重后果。
本實用新型的目的是提供一種利用電阻應(yīng)變片來測量車輛裝載貨物后其承重鋼板產(chǎn)生的彎曲變形相應(yīng)引起的應(yīng)力變化來適時指示出貨物在車輛上裝載后平衡與否的儀器。
本儀器主要由直流穩(wěn)壓電源，檢測信號的直流電橋，信號放大電路，顯示和報警電路五大部分所組成。其基本工作原理是利用“電阻應(yīng)變原理及技術(shù)”，由電阻應(yīng)變片組成的直流電橋?qū)⑤d重量轉(zhuǎn)換成信號。而后將信號處理放大，再用顯示儀表顯示出不平衡程度來，本儀表采用“零位居中”的指針式儀表。指針指零，表示完全平衡；指針指向某側(cè)即表示某側(cè)偏重；指針偏移越大，表明不平衡程度越大，到了極限時，儀器即發(fā)出聲、光信號，提醒人們注意。車用蓄電池經(jīng)過穩(wěn)壓后向電橋提供電橋工作電源E，兩片半橋型電阻應(yīng)變片分別粘貼在車輛拍部左右主承鋼板B上。當(dāng)貨物裝到車上時，貨物的重量P使車輛的主承重鋼板產(chǎn)生彎曲變形，粘貼在主承重鋼板上的兩片半橋型電阻應(yīng)變片產(chǎn)生了相應(yīng)的應(yīng)變。而由應(yīng)變片組成的直流電橋產(chǎn)生了相應(yīng)的與貨物重量成正比的輸出電信號U0。此U0經(jīng)放大電路放大后，由指示表(零位居中的指針式儀表)指示出偏移程度。由于兩片半橋型電阻應(yīng)變片接成的電橋完全對稱，所以只有裝載貨物到車輛上去后使得左右主承重鋼板產(chǎn)生不相等的彎曲變形(對應(yīng)此時貨物的重心有偏移)電橋才有輸出信號。如果裝載得十分平衡，使左右主承重鋼板受力均衡，則電橋?qū)⑤敵鰹榱阈盘枺瑢?yīng)此時儀表指示亦為零，故表示平衡。很顯然，如果裝載得很不平衡，到了極限情況(不允許出現(xiàn)的不平衡程度)時，便要由報警電路發(fā)出發(fā)出聲、光報警信號了，從而引起人們的注意。因為測量時環(huán)境的溫度總會發(fā)生變化，這種變化必然產(chǎn)生電阻應(yīng)變片敏感柵的電阻濕度效應(yīng)(金屬絲的電阻隨溫度的變化而變化)以及其與金屬構(gòu)件線膨脹系數(shù)不同，均會使其阻值發(fā)生變化，從而引起測量誤差。為此，必須設(shè)法采取措施消除這一影響。在本實用新型中即利用半橋型電阻應(yīng)變片的橫向應(yīng)變片R來實現(xiàn)溫度補償，以提高測量精度。另外，在車輛完全處于空載時(此時左右主承重鋼板彎曲變形應(yīng)相同)，電橋仍有可能輸出不為零，此信號經(jīng)放大后，指示儀表將指示車輛在沒有裝載時就有不平衡，顯然不符合實際。為了使車輛在空載時相應(yīng)為零指示(表示平衡)，故在電橋上設(shè)置一個調(diào)零電路。當(dāng)裝載貨物時，隨著車輛主承重鋼板產(chǎn)生彎曲變形，電橋的輸出端A、C相應(yīng)有輸出信號U0U0＝ 1/4 EK(ε1－ε2)式中E －－－－－ 電橋供電電壓(V)；K －－－－－ 電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)；
ε1、ε2－－－－－ 分別為半橋型電阻應(yīng)變片中的縱向應(yīng)變片中的應(yīng)片的應(yīng)變。
我們從上述公式中看到U0與(ε1－ε2)成正比，顯然與“車輛載重量顯示報警儀”中的情況完全相反。因此，當(dāng)車輛上的貨物裝載平衡時，左主承重鋼板的彎曲變形相同則ε1＝ε2，所以輸出信號U0＝0。反之，若裝載的不平衡，則必然使左、右主承重鋼板的彎曲變形不同，即ε1≠ε2，因此U0≠0，經(jīng)放大電路放大后，指示儀表就有了偏移指示。
將該儀器直接安裝在車輛的駕駛室里，駕駛員不僅可以在裝載后立即可知裝載的平衡程度，而且可以在車輛行駛途中，不必停車而能夠隨時監(jiān)視車上裝載的平衡物的重心是否處于平衡狀態(tài)，如果貨物重心因某種原因發(fā)生偏移，儀表立即有指示；如果偏移已超出允許程度時，儀器立即發(fā)出聲、光報警信號，引起提駕駛?cè)藛T注意，及時停車采取必要調(diào)整措施，從而可以避免重大危險事故的發(fā)生。
交通運輸事業(yè)的日益發(fā)展，在大型和重型車輛的大件貨物運輸中，貨物在車上裝載的平衡性對安全行車顯得越來越重要。本實用新型為這些車輛的駕駛?cè)藛T提供了一種科學(xué)監(jiān)測手段，使他們隨時隨地都可以很方便、很及時地觀察到車上裝載的貨物重心是否發(fā)生嚴重偏移，對于提高交通運輸安全，提高工作效率具有重要意義。


圖1是車輛載重量平衡指示報警儀工作框圖。由直流穩(wěn)壓電源DW、檢測信號的直流電橋R、信號放大電路W3、顯示裝置W4、報警電路W5組成。
圖2是半橋型電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)示意圖。由橫向應(yīng)變片Rc，縱向應(yīng)變片Rx，基片M，接線端子L構(gòu)成。
圖3為二片半橋型電阻應(yīng)變片構(gòu)成的直流電橋線路圖。其兩片橫向應(yīng)變片RC1、RC2布置在同一側(cè)，電橋電源E由汽車蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓后供給。
圖4是半橋型電阻應(yīng)變片粘貼示意與A部放大圖。
圖5為車輛載重量平衡指示報警儀電氣原理圖。
車用蓄電池經(jīng)開關(guān)K接入本儀器。由于汽車蓄電池在使用時電壓波動很大，因此不能直接作為儀器的工作電源。所以，本儀器采用了三端穩(wěn)壓器IC1、集成運算放大器IC2、晶體管T、穩(wěn)壓管DW，電容C1～C6，電阻R1～R4組成二級穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，大大提高了穩(wěn)壓精度，并且抑制了外來干擾信號，為本儀器提供穩(wěn)定、可靠的工作電源。因為本儀器的信號放大和過載報警電路均需要提供雙電源才能工作，而車用蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓后仍然為一單電源，因此，圖5中采用了集成運算放大器IC3，晶體管T2T3，電位器W1，電容C1～C9，電阻R5～R8，將經(jīng)過穩(wěn)壓后的單一電源轉(zhuǎn)換成對稱的正、負雙電源。信號通過RX1，RC1、RX2、RC2組成的直流電橋，經(jīng)放大器放大再通向指示平衡儀表。由于半橋電阻應(yīng)變片在制造時，不可能做得完全一樣，這就使車輛空載時電橋仍有可能輸出不為零。為此加設(shè)了調(diào)零電位器W2和電阻R9，進行空載調(diào)零。放大電路采用了一種“超低漂移斬波穩(wěn)零單片集成電路”IC4來作為直流信號的放大。其放大倍數(shù)可由W3來調(diào)節(jié)，經(jīng)放大后的信號由IC4的10腳輸出，此處接一個“零位居中”的指示儀表即可指示平衡程度了。由于采用零位居中的指示儀表，所以根據(jù)指針偏移方向就可以斷定貨物重心是偏向哪一方向。根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)W4來調(diào)節(jié)儀表的偏轉(zhuǎn)幅度。報警電路由W5、R14～R18、IC5、IC6，發(fā)光二極管LEDL、LEDH、蜂鳴器FM所組成。其中W，和R14～R17以及IC5、IC6組成了“窗口比較器”。報警電路工作原理是當(dāng)IC4的輸出幅值在規(guī)定范圍時(對應(yīng)此時的偏移值是允許的)，IC5、IC6都輸出高電平，LEDL和LEDH都被反向截止，因此無聲、光信號，表明此時為裝載正常。當(dāng)IC4的幅度超過某一范圍時，(裝載不平衡，導(dǎo)致貨物重心向左或向右產(chǎn)生嚴重偏移)，則IC5或IC6必有一個輸出為低電平，LEDL和LEDH中必有一個正向?qū)?，T4也飽和導(dǎo)通，F(xiàn)M發(fā)出聲音，出現(xiàn)了聲、光同時報警，從而引起人們注意，及時采取相應(yīng)調(diào)整措施，直至聲、光報警解除。
本儀器的電橋、顯示和報警部分經(jīng)改裝可做成車輛載重量顯示報警儀。
權(quán)利要求1.車輛載重量指示報警儀由直流穩(wěn)壓電源DW、檢測信號直流電橋R、信號放大器W3、顯示電路W4、報警電路W5五部分組成，本實用新型的特征在于1)直流穩(wěn)壓電源DW由二極穩(wěn)壓，并正負對稱雙電源構(gòu)成；2)檢測信號的直流電橋R由二片半橋型電阻應(yīng)變片Rx1、Rx2、Rc1，Rc2分成兩側(cè)連接構(gòu)成，分別粘貼在車輛后部左、右主承重鋼板上；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛載重量平衡指示報警儀，其特征在于，直流電橋R的二片半橋型電阻應(yīng)變片分別由基片M接線端子L，縱向應(yīng)變片Rx，溫度補償橫向應(yīng)變片Rc構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛載重量平衡指示報警儀，其特征在于直流電橋R上設(shè)置一個空載調(diào)零電位器W2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛載重量平衡指示報警儀，其特征在于放大器W3采用了“超低漂移斬波穩(wěn)零單片集成運算放大器”IC4電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛載重量平衡指示報警儀，其特征在于報警電路由“窗口比較器”，發(fā)光二極管LEDL，LEDH，峰鳴器FM組成。
專利摘要車輛載重量平衡指示報警儀是一種以電阻應(yīng)變片和集成電子元器件等所組成的車輛載重量平衡指示和報警用儀器。它運用了“電阻應(yīng)變原理及技術(shù)”，將載重量在車輛上產(chǎn)生的偏移轉(zhuǎn)換為電信號，此信號經(jīng)放大處理后用指示儀表指示出貨物的重心在車輛上偏移的不平衡程度，當(dāng)不平衡的程度超過允許值時，它可以發(fā)出聲、光信號，提醒車輛駕駛?cè)藛T引起注意，為車輛駕駛和車輛監(jiān)管人員提供了一種科學(xué)的車輛安全行車監(jiān)視手段，大大地提高行車安全，在大件運輸作業(yè)中尤為重要。
文檔編號B60Q9/00GK2078244SQ90209559
公開日1991年6月5日 申請日期1990年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月27日
發(fā)明者魏國俊 申請人:上海東方機電科技公司