CN110455385A - 一种车载板簧称重传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载板簧称重传感器，由粘贴在车辆车轴的板簧上的若干应变片、MCU模块和通信模块组成；应变片由盖层、敏感栅、绝缘基底和若干个导线组成；本发明将应变片直接粘贴在板簧上，运用板簧这一弹性体作为形变载体直接测量；用户可根据需求将几个应变片粘贴在同一板簧不同的位置，不改动车架任何结构，方便，快捷，安全且测量灵敏度高，生产成本低，适合规模化推广。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种车载板簧称重传感器。
背景技术
随着公路运输业迅速发展，货物运输越来越频繁，运输中普遍存在超载现象，造成国家财产损失并危及人民群众生命安全。因此，车载称重技术已成为车辆载荷测量的关键技术和发展方向，各种车载称重系统应运而生，将成为主流的车辆称重方法。
如专利CN206870973U公开了一种车载板簧称重传感器的安装结构，包括传感器，所述传感器呈扁状的工字形结构，传感器安装在板簧和车轴之间之间，该技术方案需要将车辆车体分离，安装复杂，且此操作已属于改装车范围，破坏了整车底盘的结构，改变了原始车辆的受力点，因此，原车厢局部强度需要加强，改装量较大、费用高，易给车辆带来重大的安全隐患，且适用范围较窄，只能用于垃圾车、搅拌车、冷藏车等可改装车辆上，对于大型车辆或拖挂车等上方无车厢车体的车辆，在车体中间安装传感器的方案不可实现。
又如专利CN103592014B公开了一种车载称重系统的传感器标定方法，在车桥上安装应变电阻式模拟传感器，然后标定传感器，采用基于L2正则化的非线性最小二乘计算出传感器的标定系数，算出载重货车的货物重量；该技术方案是将板簧称重传感器焊接在车桥上，直接测量车桥的形变计算车载的重量，但车桥是刚性材料制成，加载时弹性形变很小，称重灵敏度低，测量误差大，不适合进行规模化的市场推广。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提出一种车载板簧称重传感器，将应变片直接粘贴在板簧上，运用板簧这一弹性体作为形变载体直接测量，用户可根据需求粘贴多个应变片，粘贴在钢板弹簧不同的位置，不改动车架任何结构，方便，快捷，安全且测量灵敏度高，生产成本低，适合规模化推广。
本发明提供的技术方案如下：
一种车载板簧称重传感器，所述车载板簧称重传感器由粘贴在车辆车轴的板簧上的若干应变片、MCU模块和通信模块组成； 应变片由盖层、敏感栅、绝缘基底和若干个导线组成，敏感栅由电金属或半导体材料制成，粘贴在绝缘基底上，其两端连接有导线，盖层覆盖在敏感栅上，导线与MCU模块连接，MCU模块将处理后的车辆称重信号通过通信模块传送至驾驶室的信息终端上。
优选地，应变片、 MCU模块和通信模块上分别覆盖有保护胶层。
优选地，MCU模块中设置有24或32位高精度ADC芯片。
优选地，应变片和MCU模块上加装有可变性的金属保护外壳。
优选地，应变片的长度为1.2~1.5cm，宽度为0.4~0.5cm，厚度为0.13~0.15mm。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
（1）本发明利用车辆自身的板簧作为传感器感应弹性体，直接测量，避开了车辆固有弹性体对测量精度的影响，用户可根据需求粘贴多个应变片，粘贴在板簧上的不同位置；每个应变片、MCU模块和通信模块上都有专有保护胶层进行保护，同时，根据不同类型的板簧加装相应的金属保护外壳，可减小外界环境的影响，保证精确度，当车辆加载时，板簧产生形变，应变片直接感应受力并产生感应信号，应变信号经MCU模块处理后通过通信单元传输到车载信息终端上，整个测量过程中，采集更直接，减少中间环节、保证数据采集的准确性；
（2）本发明采用无损安装，应变片的长度为1.2~1.5cm，宽度为0.4~0.5cm，厚度为0.13~0.15mm，将应变片通过高温粘贴工艺直接粘结在板簧上，适用于绝大部分车型，且安装方法成本低、安全、简单、可靠、方便、快捷；
（3）本发明中的MCU模块内设置有24或32位高精度ADC芯片，保证了采集及数据处理的精准度；将MCU模块设置在板簧上，可减少传输过程中对采集数据信号的损耗。
附图说明
图1是本发明的各模块连接示意图
图2是本发明的应变片的结构示意图
图3是本发明的安装结构示意图
其中：1.MCU模块 2.通信模块 3.应变片 4.盖层 5.敏感栅 6.绝缘基底 7.导线 8.金属保护外壳 9.板簧。
具体实施方式
现结合具体实施例和附图对本发明做进一步的说明。
如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种车载板簧9称重传感器，该称重传感器可粘贴在车辆车轴的板簧9上，由MCU模块1、通信模块2和若干应变片3组成；应变片3由盖层4、敏感栅5、绝缘基底6和两条导线7组成，敏感栅5粘贴在绝缘基底6上，其两端分别连接有一条导线7，导线7与MCU模块1连接，MCU模块1与通信模块2连接，MCU模块1将处理后的车辆称重信号通过通信模块2传送至驾驶室的信息终端上，MCU模块1中设置有24或32位高精度ADC芯片。
本发明中，应变片3直接被粘贴在板簧9上，引用板簧9这一弹性体作为形变载体直接测量，可根据需求粘贴多个应变片3，并可粘贴在板簧9的不同位置上，应变片3和MCU模块1上使用保护胶层进行保护（图中未标出），并可根据不同类型的板簧9加装相应的金属保护外壳8，再灌入通用电子灌封胶层，减小外界环境的影响，保证精确度。
本发明中的应变片3采用进口的电阻材料制得，如图2所示，敏感栅5是应变片3中将应变量转换成电量的敏感部分，由电金属或半导体材料制造；引线为镀银导线7，用以从敏感栅5引出电信号；基底用以保持敏感栅5、引线的几何形状以及两者之间的相对位置，粘结剂将敏感栅5固定在基底上；敏感栅5上覆盖有盖层4，起到绝缘的作用。
现以两轴四轮轻型载货车为例，对本发明做进一步说明。
首先对车辆的前后两轴的板簧9进行力学仿真和分析，可确定最敏感力学位置作为测量点位，本申请中，可在前轴每个板簧9粘贴四个应变片3，后轴每个板簧9粘贴六个应变片3，能得到较佳的测量效果。再对板簧9表面进行除锈、抛光、清洗、干燥等工序，采用高温固化胶将应变片3粘贴在车辆板簧9的确定后的相应测量点上，把应变片3两根导线7连接到MCU模块1，再将每个板簧9配备的MCU模块1上的导线7连接到通信模块2，通信模块2通过无线与驾驶室内的信息终端连接；安装完毕后，进行标定校准，具体标定校准方法为：先进行单轮重标定，将空车进行零点标定，再进行加载标定；首先将货物重量加到额定满载重量，通过轮重测量设备查看每个轮重值，再对应每个轮重进行每个应变片3输出标定，标定完之后，采用同样的方法取零点重量与满载重量中间的几个载重值进行线性取值标定，以保证称重的精确度；将每个板簧9上由应变片3、MCU模块1和通信模块2组成的板簧9称重传感器标定校准好之后，再将信号传输到驾驶室的信息终端进行系数整合优化处理，最终得出车载重量数据。
本发明的技术主要借鉴于通用称重传感器和地磅秤已有的成熟的理论基础、 并结合了结构力学仿真、校准定标工艺、数据处理软件等现有技术。利用板簧9为弹性体的特点，组成一种特殊车载传感器，直接感应测量，精准度高，可在非改装商用货车上广泛推广。
Claims (5)
1.一种车载板簧称重传感器，其特征在于：所述车载板簧称重传感器由粘贴在车辆车轴的板簧上的若干应变片、MCU模块和通信模块组成；应变片由盖层、敏感栅、绝缘基底和若干个导线组成，敏感栅由电金属或半导体材料制成，粘贴在绝缘基底上，其两端连接有导线，盖层覆盖在敏感栅上，导线与MCU模块连接，MCU模块将处理后的车辆称重信号通过通信模块传送至驾驶室的信息终端上。
2.根据权利要求1所述的一种车载板簧称重传感器，其特征在于：应变片、MCU模块和通信模块上分别覆盖有保护胶层。
3.根据权利要求1所述的一种车载板簧称重传感器，其特征在于：MCU模块中设置有24或32位高精度ADC芯片。
4.根据权利要求1所述的一种车载板簧称重传感器，其特征在于：应变片和MCU模块上加装有可变性的金属保护外壳。
5.根据权利要求1所述的一种车载板簧称重传感器，其特征在于：应变片的长度为1.2~1.5cm，宽度为0.4~0.5cm，厚度为0.13~0.15mm。
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