Автомобильное весоизмерительное устройство

Представлено весоизмерительное устройство для автотранспорта для измерения массы автомобиля в диапазоне от 1 тонны до 50 тонн с точностью 1 %.

Ключевые слова: автомобильный, транспорт, весоизмеретиельное устройство, микроконтроллер, датчик, тензорезистор.

Транспорт — одна из важнейших отраслей хозяйства, выполняющая функцию своеобразной кровеносной системы в сложном организме страны. Он не только обеспечивает потребности хозяйства и населения в перевозках, но вместе с городами образует «каркас» территории, является крупнейшей составной частью инфраструктуры, служит материально-технической базой формирования и развития территориального разделения труда, оказывает существенное влияние на динамичность и эффективность социально-экономического развития отдельных регионов и страны в целом.

Преимущества автотранспорта:

 высокая проходимость и большая маневренность;

 высокая скорость доставки грузов и пассажиров;

 рациональность перевозок на любые расстояния;

 обеспечение необходимой частоты движения и размещения;

 автомобильных дорог во всех зонах страны;

 надежность и сравнительно высокая скорость доставки грузов и пассажиров;

 регулярность, массовость, универсальность, маневренность;

 высокая провозная способность;

 низкие по сравнению с другими видами транспорта затраты на организацию перевозок.

Представлена система, предназначенная для измерения массы автомобиля в диапазоне от 1 тонны до 50 тонн с точностью 1 %. Измерительное устройство ориентировано на машины с различным межосевыми расстояниями и представляет собой 3 платформы с участками трассы снабженными тензодатчиками. Кроме того первая платформа снабжена контактным датчиком, который срабатывает когда колесная пара находится полностью на первой измерительной платформе. Рядом с трассой расположена стойка с информационным дисплеем и клавиатурой.

В рабочем режиме производится измерение массы неподвижного автомобиля. В этом режиме имеется возможность измерить вес как «брутто», так и «нетто». Система подает звуковой сигнал «стоп» в тот момент, когда колеса находятся полностью на платформах. В статическом режиме существует возможность измерить вес пустого автомобиля (функция «тара»), ввести предельный вес груженного автомобиля (функция «предел») и контролировать его при загрузке кузова. При достижении 80 % масс от предельной подается предупреждающий звуковой сигнал. При достижении 100 % массы от предельной подается тревожный сигнал. Также это дублируется световой сигнализацией.

Кнопки клавиатуры имеют следующие функции:

>0< — установка нуля;

Т — функция «тара». Система запоминает вес пустого автомобиля;

0–9 — цифровые клавиши;

ПР — ввод предела. При нажатии этой клавиши предел вводится, а при повторном нажатии запоминается;

Рис. 1. Вид дисплея

Рис. 2. Расположение стойки управления

Рис. 3. Расположение измерительных платформ

Рис. 4. Информационная стойка

В системе предусмотрена возможность управления процессом измерения массы через компьютер диспетчера, с которым предлагаемое устройство имеется связь по радиоканалу. Применение компьютера также позволяет документировать измерения. Для температурной компенсации характеристики тензодатчика в систему введен датчик температуры.

На рисунке 5 представлена структурная схема системы, которая состоит из блоков:

ТД — температурный датчик;

БЗС — блок звуковой сигнализации;

БСС — блок световой сигнализации;

БК_л — блок клавиатуры;

БР_к — блок радиоканала;

К — контактор;

СС — схема сопряжения;

БДВ — блок датчиков веса.

Рис. 5. Структурная схема устройства

ТК — транзисторный ключ;

ДГ — динамическая гловка;

ДР_к — драйвер радиоканала;

ДСК — драйвер силового ключа;

ДЗС — драйвер звукового сигнала;

LCD — ЖКИ — дисплей;

ТД_i — тензодатчик;

У_{i —} усилитель;

Д_{i —} делитель;

У_дi — усилитель дополнительный;

СНС — схема начального сброса.

Чувствительными элементами являются тензорезисторы, которые входят в состав тензодатчиков. Тензодатчики оцифровываются средствами микроконтроллера (внутренний АЦП). Каждый тензодатчик оцифровывается дважды: нормальный сигнал и деленный на два. За результат принимается значение большее по величине, но меньше максимального значения при оцифровке. Таким образом, уменьшается погрешность измерения.

Элементы световой индикации подключаются к сети посредством драйверов силовых ключей, которые управляют силовым транзисторным ключом. Радиоканал связан с микроконтроллером через USB-интерфейс. Датчик температуры опрашивается по интерфейсу I²C.

Клавиатура построена матричным способом. Функция обслуживания возложена на микроконтроллер. Звуковая сигнализация происходит напрямую при помощи транзисторного ключа либо через звуковой драйвер.

Рис. 6. Функциональная схема

Устройство ориентировано на использование микроконтроллера AT90USB1287–16AU. Данная микросхема — экономичный 8-разрядный AVR RISC CMOS-микроконтроллер. За счет выполнения большинства инструкций за один такт, производительность достигает 1MIPS на 1МГц тактовой частоты. Микроконтроллер выпускается по технологии высокоплотной энергонезависимой памяти компании ATMEL. Flash-память можно перепрограммировать внутрисистемно через SPI-интерфейс с помощью обычного программатора или встроенной загрузочной программы, выполняемой ядром AVR. Загрузочная программа может использовать любой интерфейс для загрузки программного кода во Flash-память. Сочетание 8-разрядного RISC-ядра с flash-памятью в одном кристалле делает AT90USB128 мощным инструментом для эффективного решения задач встраиваемого управления.

Литература:

1. Абелян, А. П. Транспорт России / А. П. Абелян. — М.: Высшая школа, 1988. -342с.
2. Доратон, Д. Е. Весовое оборудование / Д. Е. Доратон. — М.: Высшая школа, 1975. — 288с.