CN110530484A - 一种电容式车辆载重传感器 - Google Patents

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张卫东
汪荣
周剑
李从永
汪玉美
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    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/12—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles having electrical weight-sensitive devices

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Abstract

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种电容式车辆载重传感器，包括：车架，用于通过其一侧平面承载车辆所运输的货物；车桥，用于通过悬架与所述车架相连接，其两端安装车轮；可变电容器，位于所述车架的下方，且底部固定在所述车桥上；弯折件，其一端连接所述车架，另一端滑动连接于所述可变电容器的滑动端；容值采集电路，用于测量所述可变电容器的变化后容值；处理装置，用于获取所述变化后容值，根据所述变化后容值获得所述车架的载重量。本发明公开了旨在通过像采用磁感应那样采用触头，避免长时间的使用降低灵敏度。

Description

一种电容式车辆载重传感器
技术领域
本发明涉及车辆载重传感器的改进技术领域，尤其涉及一种电容式车辆载重传感器。
背景技术
运输行业中，为保证道路交通运输的安全，车辆的装载质量一般都有严格的规定，超重不但会对车辆安全存在严重隐患，而且对人生安全也存在着极大的威胁；特别是载货车辆，如果超重可能会引起交通安全隐患。
由于传感技术的技术进步，应用于在车辆上的载重传感器逐渐走向市场。目前，载重传感器多为用于测量车架与车桥之间距离的位移传感器，通常采用磁感应式位移传感器，将传感器本体通过安装结构安装在汽车的车桥上，而传感器的测量头则直接与汽车的车架相抵接。
然而，汽车在行进过程中，不可避免地会遇到颠簸情况，此时车架与车桥之间便会发生过冲现象，车桥与车架之间的距离会在短时间内急剧压缩或伸长，这必然会导致刚性设置在车桥与车架间的传感器受到瞬间的冲击挤压，从而导致安装结构发生变形无法精确测量。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电容式车辆载重传感器，旨在提供一种测量精度高、结构简单安装方便，且不需要通过像采用磁感应那样采用触头，避免长时间的使用降低灵敏度。具体技术方案如下：
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种电容式车辆载重传感器，包括：
车架，用于通过其一侧平面承载车辆所运输的货物；
车桥，用于通过悬架与所述车架相连接，其两端安装车轮；
可变电容器，位于所述车架的下方，且底部固定在所述车桥上；
弯折件，其一端连接所述车架，另一端滑动连接于所述可变电容器的滑动端；
容值采集电路，用于测量所述可变电容器的变化后容值；
处理装置，用于获取所述变化后容值，根据所述变化后容值获得所述车架的载重量。
本发明的一种实现方式中，所述弯折件包括第一连接杆、第二连接杆；所述第一连接杆和所述第二连接杆呈90°连接；所述第一连接杆的一端与所述车架相连，所述第一连接杆的另一端与所述第二连接杆的一端相连，所述第二连接杆的第二端与所述可变电容器的滑动端相连。
本发明的一种实现方式中，所述容值采集电路包括：第一电容、运算放大器、输入信号；
所述输入信号通过所述第一电容输入到所述运算放大器的反向输入端，所述运算放大器的正向输入端接地；
所述可变电容器的一端连接于所述运算放大器的反向输入端，所述可变电容器的另一端连接于所述运算放大器的输出端。
本发明的一种实现方式中，获取所述变化后容值所采用的公式为：
其中，CX为变化后容值，C1为第一电容的容值，UI为输入信号，UO为输出信号。
本发明的一种实现方式中，所述处理装置为单片机。
本发明的一种实现方式中，根据所述变化后容值获得所述车架的载重量所采用的公式为：
G＝kC
其中，G为所述载重量，k为车架的弹性变量参数，C为所述可变电容的变化前和变化后的差值。
应用本发明实施例提供的一种电容式车辆载重传感器，包括：通过车架和车桥连接，在车架发生变形时，带动可变电容器的滑动端滑动从而产生电容值的变化，变化后的电容值通过容值采集电路获取变化后容值，并通过处理装置获得车架的载重量。应用本发明的实施例，不需要通过像采用磁感应那样采用触头，避免长时间的使用降低灵敏度。
附图说明
图1是本发明实施例中电容式车辆载重传感器的一种结构图。
图2是本发明实施例中电容式车辆载重传感器的一种电路图。
图3是本发明实施例中电容式车辆载重传感器的一种电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，提供了一种电容式车辆载重传感器，包括：
车架1，用于通过其一侧平面承载车辆所运输的货物；
车桥2，用于通过悬架与所述车架1相连接，其两端安装车轮；
可变电容器3，位于所述车架1的下方，且底部固定在所述车桥2上；
弯折件4，其一端连接所述车架1，另一端滑动连接于所述可变电容器3的滑动端；
容值采集电路，用于测量所述可变电容器的变化后容值；
处理装置，用于获取所述变化后容值，根据所述变化后容值获得所述车架1的载重量。
本发明的一种具体实现方式中，所述处理装置为单片机，可以为51单片机、PIC、STM32等，本发明实施例在此不做具体限定。
需要说明的是，车架1在其承载平面收到货物压力的时候会发生形变，向下运动。由于可变电容器的一端连接在车架1上，当车架1不受力的时候，可变电容器的容值不变，为不受力接触。当车架1受力的时候带动弯折件4进行移动，从而带动可变电容器3的滑动端进行移动，从而改变可变电容器3的容值。经由容值采集电路采集到变化后的容值。
可以理解的是，可变电容器3的容值是有规律的，例如为线性变换或者是按照一定的函数关系发生变化，所以车架1的移动距离是反映在变电阻器3容值变化上的，所以通过容值的变化可以得到车架1的变形量。例如车架1变形2mm，可变电容器的容值增加10uf。
另外，车架1变形量和所承受的压力有关，与车架1的本身材质性能和结构有关，所以当车架1的结构和材质固定以后，车架1的变形和受力关系也就是固定了，这些可以通过预先进行多次试验总结变形规律，从而得出车架的弹性变量参数。
如图2所示，所述弯折件4包括第一连接杆41、第二连接杆42；所述第一连接杆41和所述第二连接杆42呈90°连接；所述第一连接杆41的一端与所述车架1相连，所述第一连接杆41的另一端与所述第二连接杆42的一端相连，所述第二连接杆42的第二端与所述可变电容器3的滑动端相连。
可以理解的是，通过设置第一连接杆41、第二连接杆42的直角连接方式对车架1的垂直变形量的变化较为敏感。
如图3所示，所述容值采集电路包括：第一电容C1、运算放大器U10、输入信号；所述输入信号通过所述第一电容C1输入到所述运算放大器U10的反向输入端，所述运算放大器U10的正向输入端接地；所述可变电容器3的一端连接于所述运算放大器U10的反向输入端，所述可变电容器3的另一端连接于所述运算放大器U10的输出端。
运算放大器起到对信号的放大处理作用，因此，通过测量可以得到放大后的输出信号UO，由图3的电路图可以得到输出信号UO和输入信号UI之间比例关系第一电容C1的容值与变化后容值CX的比例相同。因此，获取所述变化后容值所采用的公式为：
其中，CX为变化后容值，C1为第一电容C1的容值，UI为输入信号，UO为输出信号。
由于车架1的变形收到其自身结构和材质的影响，所以当二者确定以后载重与变形量的关系就确定了，根据所述变化后容值获得所述车架1的载重量所采用的公式为：
G＝kC
其中，G为所述载重量，k为车架的弹性变量参数，C为所述可变电容的变化前和变化后的差值。
本发明的具体实现方式中，k可以是常数、也可以是函数，具体的k值可以通过多次试验进行确定，本发明实施例在此不做赘述。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，包括：
车架(1)，用于通过其一侧平面承载车辆所运输的货物；
车桥(2)，用于通过悬架与所述车架(1)相连接，其两端安装车轮；
可变电容器(3)，位于所述车架(1)的下方，且底部固定在所述车桥(2)上；
弯折件(4)，其一端连接所述车架(1)，另一端滑动连接于所述可变电容器(3)的滑动端；
容值采集电路，用于测量所述可变电容器的变化后容值；
处理装置，用于获取所述变化后容值，根据所述变化后容值获得所述车架(1)的载重量。
2.根据权利要求1所述的一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，所述弯折件(4)包括第一连接杆(41)、第二连接杆(42)；所述第一连接杆(41)和所述第二连接杆(42)呈90°连接；所述第一连接杆(41)的一端与所述车架(1)相连，所述第一连接杆(41)的另一端与所述第二连接杆(42)的一端相连，所述第二连接杆(42)的第二端与所述可变电容器(3)的滑动端相连。
3.根据权利要求2所述的一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，所述容值采集电路包括：第一电容(C1)、运算放大器(U10)、输入信号；
所述输入信号通过所述第一电容(C1)输入到所述运算放大器(U10)的反向输入端，所述运算放大器(U10)的正向输入端接地；
所述可变电容器(3)的一端连接于所述运算放大器(U10)的反向输入端，所述可变电容器(3)的另一端连接于所述运算放大器(U10)的输出端。
4.根据权利要求3所述的一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，获取所述变化后容值所采用的公式为：
其中，CX为变化后容值，C1为第一电容(C1)的容值，UI为输入信号，UO为输出信号。
5.根据权利要求1所述的一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，所述处理装置为单片机。
6.根据权利要求4所述的一种电容式车辆载重传感器，其特征在于，根据所述变化后容值获得所述车架(1)的载重量所采用的公式为：
G＝kC
其中，G为所述载重量，k为车架的弹性变量参数，C为所述可变电容的变化前和变化后的差值。
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