專利名稱：汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置，屬于測量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車主要零部件、特別是受力零部件設(shè)計最重要的依據(jù)是額定載重量。汽車的載重量是靜載，由于路面凹凸不平，行駛時發(fā)生顛簸，車輛的裝載重量和部分自重必然產(chǎn)生未預(yù)計到的附加沖擊載荷，使車輛有可能出現(xiàn)瞬間大幅過載現(xiàn)象。因此，對于行駛中的汽車，考察其實際負(fù)荷量才是合適的，才能準(zhǔn)確地反映車輛的實際受力狀況。汽車嚴(yán)重超載，不但直接影響車輛使用壽命，而且嚴(yán)重威脅道路交通、橋梁及人身安全。因此，準(zhǔn)確確定裝載量和行駛時的實際負(fù)荷量是必要的。但現(xiàn)在尚無既可以自動檢測、顯示裝載量，又可以自動檢測、顯示行駛時的實際負(fù)荷量的技術(shù)裝備，所以無法確定合理的裝載量，也難以及時發(fā)現(xiàn)超載車輛和準(zhǔn)確確定超載量。目前只能用汽車衡稱重來確定車輛的裝載量，由于汽車衡是一種固定設(shè)施，因此，無法隨時隨地實現(xiàn)對汽車裝載量稱重。通常情況下，汽車裝載貨物時，僅憑肉眼觀察鋼板彈簧的變形情況來推測是否超載；道路交通安全管理部門對車輛檢查時，也以鋼板彈簧的變形來判斷是否超載和超載量的多少，這是無法準(zhǔn)確做到的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于汽車的測量儀器，它是將汽車的實際負(fù)荷量實時定量地數(shù)字顯示于駕駛室，與此同時，將車輛的實際負(fù)荷量與額定載重量的比較結(jié)果，以光信號的形式，定性地顯示于車身外部、一般是車頭、車尾的固定醒目位置。
本發(fā)明的汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置的技術(shù)方案是它有一個能固定在后橋與大梁之間的量傳感器信號發(fā)生裝置，它主要由負(fù)荷量傳感器和固定座組成，用于獲得因車輛負(fù)荷量引起后橋與大梁之間產(chǎn)生的相對位移而使負(fù)荷量傳感器輸出信號；
有一個能安裝于駕駛室內(nèi)的負(fù)荷量信號處理電路系統(tǒng)；該電路系統(tǒng)主要由濾波、放大器和A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器以及微型計算機，負(fù)荷量數(shù)字顯示器組成；負(fù)荷量傳感器發(fā)出的負(fù)荷量電信號，經(jīng)過濾波、放大器后，其中一路在微型計算機內(nèi)時鐘驅(qū)動器發(fā)出的同步時鐘信號控制下，由A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器將負(fù)荷量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并存入微型計算機，所述微型計算機內(nèi)的負(fù)荷量數(shù)字量信號送數(shù)字顯示器顯示；另一路經(jīng)比較、開關(guān)電路后送至負(fù)荷程度光信號顯示器；至少有兩組能固定在車身上、一般是分別固定在車頭、車尾的負(fù)荷程度光信號顯示器，每組主要由一個紅燈和一個綠燈組成，其控制信號是由負(fù)荷量傳感器發(fā)出的負(fù)荷量電信號經(jīng)過濾波、放大器和比較、開關(guān)電路后的輸出信號。
本發(fā)明的基本原理和技術(shù)效果是由于車箱置于大梁上，大梁與支承于后橋的鋼板彈簧連接，裝載貨物時，上翹的鋼板彈簧受壓逐漸變平，即大梁相對于后橋產(chǎn)生位移，相對位置發(fā)生變化，相對位移量與車輛負(fù)荷量有著一一對應(yīng)的關(guān)系。當(dāng)使用這樣一類傳感器即測取大梁與后橋相對位移量或位置量改變引起傳感器受力改變時、其輸出信號產(chǎn)生的增量的傳感器(包括荷重傳感器及壓力傳感器)，或使用另一類傳感器即直接測取相對位移量或位置量的傳感器(包括位移傳感器、位置和距離傳感器)，于是即可獲得汽車負(fù)荷量的模擬量。就負(fù)荷量傳感器11是使用荷重傳感器中的負(fù)荷傳感器的優(yōu)選實施例而言(見圖1)，它是在大梁上設(shè)置壓縮彈簧，在后橋上設(shè)置負(fù)荷傳感器，壓縮彈簧與負(fù)荷傳感器常接觸，并有一定的預(yù)壓縮量，大梁相對于后橋的位移量成為壓縮彈簧的壓縮增量，彈簧力使負(fù)荷傳感器產(chǎn)生輸出信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度，獲得汽車的負(fù)荷量。使用壓力傳感器時的情況與使用負(fù)荷傳感器時相同。也可以用位移傳感器測取大梁相對于后橋的位移量，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度，就可獲得車輛負(fù)荷量；還可以用位置和距離傳感器確定大梁相對于后橋的位置關(guān)系，由位置量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度，獲得車輛負(fù)荷量。
負(fù)荷程度光信號顯示是將傳感器信號引入比較電路，并將汽車負(fù)荷量達(dá)到額定載重量時的傳感器信號設(shè)置為開關(guān)電路的閾值。當(dāng)由傳感器測定的車輛實際負(fù)荷量大于額定載重量時，比較電路觸發(fā)使開關(guān)電路處于“開”狀態(tài)，指示紅燈亮；否則開關(guān)電路處于“關(guān)”狀態(tài)，指示綠燈亮，以獲得是否超載的光信號顯示；
在本發(fā)明負(fù)荷量傳感器11使用負(fù)荷傳感器測取汽車負(fù)荷量的優(yōu)選實施方案中(見圖1)，車廂裝載貨物后(標(biāo)稱重量Qn，并依次增加)，大梁2與后橋13之間發(fā)生相對位移，兩者之間的距離Ln變小，彈簧7受壓變短，產(chǎn)生彈簧力fnfn＝c1ΔLn式中 c1-彈簧7的剛度系數(shù)，kgf/mm；ΔLn-裝載量為Qn時，彈簧7的被壓縮量，mm。
彈簧7產(chǎn)生的彈簧力fn即為負(fù)荷傳感器承受的力，負(fù)荷傳感器輸出的模擬信號經(jīng)A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換后為qn，qn就等于fn，于是就可將負(fù)荷傳感器的一系列輸出量qn標(biāo)度為車輛對應(yīng)的負(fù)荷量Qn。
本發(fā)明的汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置是一個自成獨立系統(tǒng)的儀器設(shè)備，與車輛原有電器、線路、儀表分離，安裝時只需將傳感器、顯示器、指示燈夾持、固定在車輛的相應(yīng)部位即可，不需要改變車輛原有構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、形狀或尺寸，因此無論對現(xiàn)有車輛，還是裝配過程中的新車輛，都易于實現(xiàn)；將車輛的實際負(fù)荷量定量地數(shù)字顯示于駕駛室，便于駕駛?cè)藛T掌握裝載量，同時便于道路交通安全管理部門執(zhí)法時核查；將汽車的實際負(fù)荷量與額定載重量的比較結(jié)果，以光信號的形式定性地顯示于車頭、車尾的固定位置，便于道路交通安全管理部門執(zhí)法時監(jiān)察，及時發(fā)現(xiàn)超載車輛。


圖1是本發(fā)明中的負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置1及其安裝位置示意圖，圖中，負(fù)荷量傳感器11為負(fù)荷傳感器；圖2是本發(fā)明中的信號處理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖；圖3是負(fù)荷程度光信號顯示器19安裝于車頭部位示意圖；圖4是負(fù)荷程度光信號顯示器19安裝于車尾部位示意圖；圖5是信號處理系統(tǒng)用集成盒28’安裝于駕駛室的示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明如圖1-5所示，是本發(fā)明的汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置的一個實施例，其具體技術(shù)方案是
1)、它有一個負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置1，能固定在后橋13與大梁2之間，由負(fù)荷量傳感器11和固定座組成，其中的負(fù)荷量傳感器11是能測取大梁2與后橋13相對位移量或位置量改變引起傳感器受力改變，使傳感器輸出信號產(chǎn)生的增量的傳感器，該類增量的傳感器是荷重傳感器，或壓力傳感器，本實施例是選自荷重傳感器中的負(fù)荷傳感器(如圖1所示)，安裝于由上座6和下座10組成的固定座內(nèi)；上座6與下座10為一筒形有底套子，二者活動接觸面上有密封圈8，防止水和灰塵等進(jìn)入，也可以不設(shè)密封圈；負(fù)荷傳感器上有一壓頭9，使二者始終處于接觸狀態(tài)的是具有一定預(yù)壓縮量的彈簧7；上座6上連接一具有獨立開關(guān)控制的能調(diào)節(jié)溫度的電阻加熱器3；負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置1用于獲得因車輛負(fù)荷量引起后橋13與大梁2之間產(chǎn)生相對位移而使負(fù)荷傳感器輸出信號；上座6一般還襯以上墊4后用螺釘5固定于大梁2上，下座10襯以下墊12后用固定環(huán)14、螺釘15固定于后橋13上；電阻加熱器3制成螺栓形式固定于上座6上，并具有獨立的開關(guān)；工作時車輛負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置1中無發(fā)熱元件，因此環(huán)境溫度不會超出負(fù)荷傳感器的最高工作溫度(負(fù)荷傳感器允許的工作溫度范圍為-20-+100°C)，不需冷卻措施；如車輛負(fù)荷量傳感信號發(fā)生裝置1的環(huán)境溫度過低，低于負(fù)荷傳感器允許的最低工作溫度，可啟動電阻加熱器3加熱；2)、有一個負(fù)荷信號處理系統(tǒng)28，通過一集成盒28’安裝于駕駛室內(nèi)；該信號處理系統(tǒng)主要由濾波、放大器16和A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器17以及微型計算機22，負(fù)荷量數(shù)字顯示器23組成；負(fù)荷量傳感器11發(fā)出的負(fù)荷量電信號，經(jīng)過濾波、放大器16后，其中一路在微型計算機22內(nèi)時鐘驅(qū)動器發(fā)出的同步時鐘信號控制下，由A/D轉(zhuǎn)換器17將負(fù)荷量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并存入微型計算機22；所述微型計算機22內(nèi)的負(fù)荷量數(shù)字信號送數(shù)字顯示器23顯示；另一路經(jīng)比較、開關(guān)電路18后送至負(fù)荷程度光信號顯示器19；3)、有兩組負(fù)荷程度光信號顯示器19，每組由一個紅燈(19a)和一個綠燈(19b)組成，能分別固定在車頭、車尾，還可以安裝在車身兩側(cè)，其控制信號是上述負(fù)荷量傳感器11發(fā)出的負(fù)荷量電信號經(jīng)過濾波、放大器16和比較、開關(guān)電路18后的輸出信號；上述實施例中，負(fù)荷傳感器的工作溫度范圍為-20～100℃，零點漂移和靈敏度變化引起的誤差為0.45％R.O(R.O為負(fù)荷傳感器額定輸出)，溫度靈敏度變化為0.02％示值/10℃；A/D轉(zhuǎn)換精度為0.1％，定度精度為0.5％；A/D轉(zhuǎn)換器17的采樣頻率范圍為50-100次/秒。
本發(fā)明的汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置其它實施例為，負(fù)荷量傳感器11為直接測取大梁2與后橋13相對位移量或位置量的傳感器，該類位移量或位置量的傳感器是位移傳感器或位置和距離傳感器，安裝于主要由上座(6)和下座10組成的固定座內(nèi)。
圖1中，車輛空載時，彈簧7已有一定的預(yù)壓縮量，因此將車輛裝載前負(fù)荷傳感器的輸出設(shè)為零點，以消除彈簧7的預(yù)壓縮和車箱等預(yù)負(fù)荷帶來的影響。
以下進(jìn)一步以使用負(fù)荷傳感器監(jiān)測車輛負(fù)荷量的優(yōu)選實施方案為例，對車輛負(fù)荷量示值誤差作說明如下負(fù)荷傳感器技術(shù)指標(biāo)為非線性誤差為0.03％R.O.(R.O.-負(fù)荷傳感器額定輸出，下同)；滯后誤差為0.02％R.O；溫度引起的零點漂移為0.02％R.O./10℃；溫度靈敏度變化為0.02％示值/10℃；在負(fù)荷傳感器允許的工作溫度范圍內(nèi)(-20-+100℃)，如果不進(jìn)行溫度補償，在最極端情況下，即-20℃定度、+100℃使用，或+100℃定度、-20℃使用，由零點漂移和靈敏度變化引起的誤差為[(0.02％+0.02％)R.O./10℃]×120℃＝0.48％R.O.
一般要求設(shè)定的其它技術(shù)指標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換精度為0.1％；定度精度為0.5％。
因此，使用負(fù)荷傳感器時，車輛負(fù)荷量示值極限誤差為±(0.03+0.02+0.48+0.1+0.5)％R.O.＝±1.13％R.O；而均方誤差為±0.70％R.O。
使用其它傳感器時的情況與此相類似。由此可見，作為非商業(yè)計量，用傳感器檢測車輛的實際負(fù)荷量，即使在最不利、最嚴(yán)酷的情況下使用，其精確度仍然是足夠的。
權(quán)利要求
1.汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置，其特征在于，它具有一個能固定在后橋(13)與大梁(2)之間的負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置(1)，它主要由負(fù)荷量傳感器(11)和固定座組成，用于獲得因車輛負(fù)荷量引起后橋(13)與大梁(2)之間產(chǎn)生的位移而使負(fù)荷量傳感器((11)輸出信號；一個能安裝于駕駛室內(nèi)的負(fù)荷量信號處理系統(tǒng)(28)，它主要由濾波、放大器(16)和A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器(17)以及微型計算機(22)，負(fù)荷量數(shù)字顯示器(23)組成；負(fù)荷量傳感器(11)發(fā)出的負(fù)荷量電信號，經(jīng)過濾波、放大器(16)后，其中一路在微型計算機(22)內(nèi)時鐘驅(qū)動器發(fā)出的同步時鐘信號控制下，由A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器(17)將負(fù)荷量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并存入微型計算機(22)，所述微型計算機(22)內(nèi)的負(fù)荷量數(shù)字信號送數(shù)字顯示器(23)顯示；另一路經(jīng)比較、開關(guān)電路(18)后送至負(fù)荷程度光信號顯示器(19)；至少有兩組能固定在車身上、一般是分別固定在車頭、車尾的負(fù)荷程度光信號顯示器(19)，每組主要由一個紅燈(19a)和一個綠燈(19b)組成，其控制信號是由負(fù)荷量傳感器(11)發(fā)出的負(fù)荷量電信號經(jīng)過濾波、放大器(16)和比較、開關(guān)電路(18)后的輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，負(fù)荷量傳感器(11)是能測取大梁(2)與后橋(13)相對位移量或位置量改變引起傳感器受力改變，使傳感器輸出信號產(chǎn)生的增量的傳感器，該類增量的傳感器是荷重傳感器，或壓力傳感器；安裝于主要由上座(6)和下座(10)組成的固定座內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，負(fù)荷量傳感器(11)是選自荷重傳感器一類中的負(fù)荷傳感器，安裝于主要由上座(6)和下座(10)組成的固定座內(nèi)；上座(6)與下座(10)活動面上可以有密封圈(8)；該負(fù)荷量傳感器(11)上有一壓頭(9)，使二者始終處于接觸狀態(tài)的是一具有一定預(yù)壓縮量的彈簧(7)；上座(6)上連接一具有獨立開關(guān)控制的能調(diào)節(jié)溫度的電阻加熱器(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，負(fù)荷量傳感器(11)是為直接測取大梁(2)與后橋(13)相對位移量或位置量的傳感器，該類位移量或位置量的傳感器是位移傳感器或位置和距離傳感器，安裝于主要由上座(6)和下座(10)組成的固定座內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的裝置，其特征在于，A/D轉(zhuǎn)換器(17)的采樣頻率范圍為50-100次/秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車負(fù)荷量實時自動光信號顯示與數(shù)字顯示裝置。它有一個能固定在后橋與大梁之間的負(fù)荷量傳感器信號發(fā)生裝置；一個能安裝于駕駛室內(nèi)的負(fù)荷量信號處理系統(tǒng)，它由濾波、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器以及微型計算機組成；還至少有兩組能固定在車身上、一般是分別固定在車頭、車尾的負(fù)荷程度光信號顯示器，其控制信號是由負(fù)荷傳感器發(fā)出后經(jīng)處理的輸出信號。本發(fā)明的效果在于，克服了僅憑肉眼觀察鋼板彈簧的變形情況來推測車輛是否超載的缺點，實現(xiàn)對車輛的安全行駛以燈光和計算機進(jìn)行科學(xué)的綜合管理的技術(shù)效果。
文檔編號G01G19/413GK1434274SQ03118609
公開日2003年8月6日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者邢思明, 熊昌侖, 吳功平 申請人:武漢大學(xué)