CN215492022U - 一种可扩展智能化车辆动态称重仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，包括：动态称重控制器；平板称重信号采集器，所述平板称重信号采集器电联接有称重传感器，所述平板称重信号采集器与所述动态称重控制器电联接；地感信号检测器，所述地感信号检测器电联接有地感线圈，所述地感信号检测器与所述动态称重控制器电联接。采用模块化设计，方便模块的扩展，适用多种路况及车道数，现场维护方便，直接更换模块；具有多种接口，可以方便选用各种通讯方式，仪表兼容性强；采用触摸LCD显示屏，具备单机检测及参数配置等功能，可应用于无须联网的场合，节省计算机的成本；采用MCU对每一种线圈进行单独激励，采用各线圈轮询工作，避免线圈之间引起干扰，稳定性更高。

Description

一种可扩展智能化车辆动态称重仪表

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，特别涉及一种可扩展智能化车辆动态称重仪表。

背景技术

目前国内高速公路车辆称重手段主要为两种:车辆静态称重和车辆动态称重。随着交通调查、科技治超和计重收费等工作的不断深入，动态称重技术得到了越来越多的应用，特别是在交通管理系统、超限超载治理系统和计重收费系统中发挥了重要的作用，然而随着动态称重设备越来越多的使用，现场维护困难、可扩展性不高、仪表兼容性不强、设备可扩展能差等问题越来越突出，给厂商及客户造成了很大的困扰和直接的经济损失。因此，有必要研究出一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，一款性能稳定，精度高，具备互联网功能，操作简单，可扩展性强，价格低廉的称重仪表。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，包括：

动态称重控制器；

平板称重信号采集器，所述平板称重信号采集器电联接有称重传感器，所述平板称重信号采集器与所述动态称重控制器电联接；

地感信号检测器，所述地感信号检测器电联接有地感线圈，所述地感信号检测器与所述动态称重控制器电联接。

进一步地，所述动态称重控制器与计算机电联接。

进一步地，所述动态称重控制器包括：

第一M4核心单元；

SDRAM存储单元，所述SDRAM存储单元与所述第一M4核心单元电联接；

第一CAN通讯单元，所述第一CAN通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述第一CAN通讯单元用于使所述动态称重控制器可以与所述平板称重信号采集器和所述地感信号检测器进行数据交互；

第一串口通讯单元，所述第一串口通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述第一串口通讯单元用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

以太网通讯单元，所述以太网通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述以太网通讯单元用于使仪表可以通过网络接口与PC进行信息交互。

进一步地，所述动态称重控制器还包括：

开关电源模块，所述开关电源模块用于对仪表提供电能，所述开关通讯电源模块与第一电源输出接口和第一DC转换模块电联接，所述第一DC转换模块与所述第一M4核心单元电联接，所述第一DC转换模块用于为板载芯片提供电能；

4G通讯单元，所述4G通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述4G通讯单元用于所述动态称重仪表的远程监控，并且能够对仪表固件程序进行远程升级及维护；

第一USB通讯接口，第一所述USB通讯接口与所述第一M4核心单元电联接；

触摸LED显示屏，所述触摸LED显示屏与所述第一M4核心单元电联接。

进一步地，所述平板称重信号采集器包括：

第二M4核心单元；

AD数据采集单元，所述AD数据采集单元与所述第二M4核心单元电联接，所述AD数据采集单元用于对动态称重信号的高速度采集；

差分放大单元，所述差分放大单元用于对称重传感器信号进行差分放大，放大到ADC能够全量程采样的倍数；

差分信号滤波单元，所述差分信号滤波单元与传感器接口和所述AD数据采集单元电联接，所述差分信号滤波单元用于对称重传感器信号进行滤波处理，去取部份干扰信号，保留称重信号，所述传感器接口用于连接称重传感器。

进一步地，所述平板称重信号采集器还包括：

第二CAN通讯单元，所述第二CAN通讯单元与所述第二M4核心单元电联接，所述第二CAN通讯单元用于使所述平板称重信号采集器可以与所述动态称重控制器进行数据交互；

第二串口通讯单元，所述第二串口通讯单元与所述第二M4核心单元电联接；

第二USB通讯接口，所述第二USB通讯接口与所述第二M4核心单元电联接；

第二DC转换模块，所述第二DC转换模块与所述第二M4核心单元和第二电源输出接口电联接，所述第二DC转换模块用于为板载芯片提供电能；

其中，所述第二M4核心单元的型号为STM32F407，所述AD数据采集单元的型号为AD7606。

进一步地，所述地感信号检测器包括：

第三M4核心单元；

隔离DO输出单元，所述隔离DO输出单元与所述第三M4核心单元电联接，所述隔离DO输出单元用于GPIO信号隔离输出，可以进一步扩展应用。

LED指示灯阵列，所述LED指示灯阵列与所述第三M4核心单元电联接，所述LED指示灯阵列用于串并LED驱动电路，显示每一路线圈感应信号状态，分别为运行、故障和过车。

电感激励检测单元，所述电感激励检测单元与所述第三M4核心单元和线圈接口电联接，所述电感激励检测单元采用MCU对每一种线圈进行单独激励，采用各线圈轮询工作，避免线圈之间相互作用引起干扰，所述线圈接口用于与地感线圈连接。

进一步地，所述地感信号检测器还包括：

第三CAN通讯单元，所述第三CAN通讯单元与所述第三M4核心单元电联接，所述第三CAN通讯单元用于所述地感信号检测器可以与所述动态称重控制器进行数据交互；

第三串口通讯单元，所述第三串口通讯单元与所述第三M4核心单元电联接，所述第三串口通讯单元用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

第三USB通讯接口，所述第三USB通讯接口与所述第三M4核心单元电联接，所述第三USB通讯接口用于提供USB通讯接口，方便调试应用；

第三DC转换模块，所述第三DC转换模块与所述第三M4核心单元和第三电源输出接口电联接；

其中，所述第三M4核心单元的型号为STM32F407。

进一步地，所述第一M4核心单元的型号为STM32F429。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.采用模块化设计，每个单元有独立的主控MCU，通过CAN总线或者RS485进行通讯，通过拨码开关设置设备地址，方便模块的扩展，适用多种路况及车道数，现场维护方便，直接更换模块；

2.具有以太网通讯接口、串口通讯接口、CAN通讯接口、4G网络通讯接口、USB接口，可以方便选用各种通讯方式，仪表兼容性强，适用各种接口；

3.采用触摸LCD显示屏，具备单机检测及参数配置等功能，可应用于无须联网的场合，节省计算机的成本；

4.采用MCU对每一种线圈进行单独激励，采用各线圈轮询工作，避免线圈之间引起干扰，稳定性更高。

附图说明

图1为本实用新型的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表的结构示意图。

图2为本实用新型的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表的动态称重控制器的结构示意图。

图3为本实用新型的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表的平板称重信号采集器的结构示意图。

图4为本实用新型的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表的地感信号检测器的结构示意图。

图中：1、动态称重控制器；2、平板称重信号采集器；3、地感信号检测器；4、计算机；101、第一M4核心单元；102、SDRAM存储单元；103、第一CAN通讯单元；104、第一串口通讯单元；105、以太网通讯单元；106、开关电源模块；107、第一电源输出接口；108、第一DC转换模块；109、4G通讯单元；110、第一USB通讯接口；111、触摸LED显示屏；21、第二M4核心单元；22、AD数据采集单元；23、差分信号滤波单元；24、传感器接口；25、第二CAN通讯单元；26、第二串口通讯单元；27、第二USB通讯接口；28、第二DC转换模块；29、第二电源输出接口；301、第三M4核心单元；302、隔离DO输出单元；303、LED指示灯阵列；304、电感激励检测单元；305、第三CAN通讯单元；306、第三串口通讯单元；307、第三USB通讯接口；308、第三DC转换模；309、第三电源输出接口；310、线圈接口。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-4所示的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，包括：

动态称重控制器1；

平板称重信号采集器2，所述平板称重信号采集器2为多个，并分别电联接有称重传感器，所述平板称重信号采集器2与所述动态称重控制器1电联接；

地感信号检测器3，所述地感信号检测器3为多个，并分别电联接有地感线圈，所述地感信号检测器3与所述动态称重控制器1电联接。

其中，所述动态称重控制器1与计算机4电联接。

其中，所述动态称重控制器1包括：

第一M4核心单元101；

SDRAM存储单元102，所述SDRAM存储单元102与所述第一M4核心单元101电联接；

第一CAN通讯单元103，所述第一CAN通讯单元103与所述第一M4核心单元101电联接，所述第一CAN通讯单元103用于使所述动态称重控制器1可以与所述平板称重信号采集器2和所述地感信号检测器3进行数据交互；

第一串口通讯单元104，所述第一串口通讯单元104与所述第一M4核心单元101电联接，所述第一串口通讯单元104用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

以太网通讯单元105，所述以太网通讯单元105与所述第一M4核心单元101电联接，所述以太网通讯单元105用于使仪表可以通过网络接口与PC进行信息交互。

其中，所述动态称重控制器1还包括：

开关电源模块106，所述开关电源模块106用于对仪表提供电能，所述开关通讯电源模块与第一电源输出接口107和第一DC转换模块108电联接，所述第一DC转换模块108与所述第一M4核心单元101电联接，所述第一DC转换模块108用于为板载芯片提供电能；

4G通讯单元109，所述4G通讯单元109与所述第一M4核心单元101电联接，所述4G通讯单元109用于所述动态称重仪表的远程监控，并且能够对仪表固件程序进行远程升级及维护；

第一USB通讯接口110，第一所述USB通讯接口与所述第一M4核心单元101电联接；

触摸LED显示屏111，所述触摸LED显示屏111与所述第一M4核心单元101电联接。

其中，所述平板称重信号采集器2包括：

第二M4核心单元21；

AD数据采集单元22，所述AD数据采集单元22与所述第二M4核心单元21电联接，所述AD数据采集单元22用于对动态称重信号的高速度采集；

差分放大单元，所述差分放大单元用于对称重传感器信号进行差分放大，放大到ADC能够全量程采样的倍数；

差分信号滤波单元23，所述差分信号滤波单元23与传感器接口24和所述AD数据采集单元22电联接，所述差分信号滤波单元23用于对称重传感器信号进行滤波处理，去取部份干扰信号，保留称重信号，所述传感器接口24用于连接称重传感器。

其中，所述平板称重信号采集器2还包括：

第二CAN通讯单元25，所述第二CAN通讯单元25与所述第二M4核心单元21电联接，所述第二CAN通讯单元25用于使所述平板称重信号采集器2可以与所述动态称重控制器1进行数据交互；

第二串口通讯单元26，所述第二串口通讯单元26与所述第二M4核心单元21电联接；

第二USB通讯接口27，所述第二USB通讯接口27与所述第二M4核心单元21电联接；

第二DC转换模块28，所述第二DC转换模块28与所述第二M4核心单元21和第二电源输出接口29电联接，所述第二DC转换模块28用于为板载芯片提供电能；

其中，所述第二M4核心单元21的型号为STM32F407，所述AD数据采集单元22的型号为AD7606。

其中，所述地感信号检测器3包括：

第三M4核心单元301；

隔离DO输出单元302，所述隔离DO输出单元302与所述第三M4核心单元301电联接，所述隔离DO输出单元302用于GPIO信号隔离输出，可以进一步扩展应用。

LED指示灯阵列303，所述LED指示灯阵列303与所述第三M4核心单元301电联接，所述LED指示灯阵列303用于串并LED驱动电路，显示每一路线圈感应信号状态，分别为运行、故障和过车。

电感激励检测单元304，所述电感激励检测单元304与所述第三M4核心单元301和线圈接口310电联接，所述电感激励检测单元304采用MCU对每一种线圈进行单独激励，采用各线圈轮询工作，避免线圈之间相互作用引起干扰，所述线圈接口310用于与地感线圈连接。

其中，所述地感信号检测器3还包括：

第三CAN通讯单元305，所述第三CAN通讯单元305与所述第三M4核心单元301电联接，所述第三CAN通讯单元305用于所述地感信号检测器3可以与所述动态称重控制器1进行数据交互；

第三串口通讯单元306，所述第三串口通讯单元306与所述第三M4核心单元301电联接，所述第三串口通讯单元306用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

第三USB通讯接口307，所述第三USB通讯接口307与所述第三M4核心单元301电联接，所述第三USB通讯接口307用于提供USB通讯接口，方便调试应用；

第三DC转换模308块，所述第三DC转换模308块与所述第三M4核心单元301和第三电源输出接口309电联接；

其中，所述第三M4核心单元301的型号为STM32F407。

其中，所述第一M4核心单元101的型号为STM32F429。

仪表主要由动态称重控制器、平板称重信号采集器、地感信号检测器组成，三个核心模块通过CAN或者RS485进行通信交互，现场很容易根据车道的数量对平板称生信号采集器与地感信号检测器进行扩展，达到同时对多车道进行称重信号采集和对车辆进行分离。

本仪表采用模块化设计，动态称重控制器、平板称重信号采集器、地感信号检测器分别是独立的MCU控制单元设备，采用CAN或者RS485串口信号进行交互，实现一个动态控制器可以挂载多个平板称重信号采集器和地感信号检测器，可满足现场多种路况的动态称重的安装，保证各个控制器模块进行逻辑数据处理的独立性和时效性。

本仪表的工作原理是：当车辆通过动态称重检测区，动态称重控制器集中收集平板称重信号采集器的称重信号和地感信号检测器的地感触发信号，经过对信号进行软件组合分析计算，实时获取通过的车辆轴数、轴重、车速等基本数据，并上传计算机网络平台，为超限信息采集和相关执法部门提供数据依据。

动态称重控制器主要包括：M4核心单元、触摸LCD显示屏、4G通讯单元、开关电源模块、DC转换模块、以太网通讯单元、CAN通讯单元、串口通讯单元、USB通讯接口、外壳。

第一M4核心单元：采用STM32F429芯片，加载RTOS操作系统，实现的功能包括：1)获取并区别不同传感器数据和地感触发信号，完成称重逻辑计算；2)利用触摸LCD显示器实现关键参数的显示及配置，实现人机交互；3)通过通讯接口与计算机进行信息交互。

平板称重信号采集器主要包括：M4核心单元、AD数据采集单元、差分放大单元、差分信号滤波单元、传感器信号采集端口、CAN通讯接口、串口通讯接口、USB通讯接口、外壳。车辆通过装有传感器的称台时，平板称重信号采集器上的检测到传感器的信号变化，从而检测出是车辆过车称重全过程等信息，并实时上传动态称重控制器。

第二M4核心单元：采用STM32F407,实现的功能包括:1)采集平板称重传感器信号，对信号进行软件滤波，完成一些逻辑计算；

2)通过通讯接口与动态称重控制器进行信息交互。

AD数据采集单元：采用高精度AD采样芯片AD7606,16位ADC，8路同步采集输入，所有通道都具有200kSPS的采样率，能够实现动态称重信号的高速度采集。

地感信号检测器主要包括：M4核心单元、隔离DO输出单元、LED指示灯阵列、电感激励检测单元、CAN通讯接口、串口通讯接口、USB通讯接口、外壳。车辆通过埋在路面下的线圈时，连接在地感信号检测器上的感应线圈会产生电感变化，从而检测出是否有车辆存在，并根据线圈感应顺序及感应时间，判断行车方向，计算行车速度，并实时上传给动态称重控制器。

第三M4核心单元：采用STM32F407,实现的功能包括:1)采集车辆感应信号及触发时间，对信号进行软件滤波，完成一些逻辑计算；2)通过通讯交互接口与平板称重信号采集器、动态称重控制器进行信息交互；3)触发状态的逻辑DO输出、逻辑光电信号输出。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，包括：

动态称重控制器；

平板称重信号采集器，所述平板称重信号采集器电联接有称重传感器，所述平板称重信号采集器与所述动态称重控制器电联接；

地感信号检测器，所述地感信号检测器电联接有地感线圈，所述地感信号检测器与所述动态称重控制器电联接。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述动态称重控制器与计算机电联接。

3.根据权利要求2所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述动态称重控制器包括：

第一M4核心单元；

SDRAM存储单元，所述SDRAM存储单元与所述第一M4核心单元电联接；

第一CAN通讯单元，所述第一CAN通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述第一CAN通讯单元用于使所述动态称重控制器可以与所述平板称重信号采集器和所述地感信号检测器进行数据交互；

第一串口通讯单元，所述第一串口通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述第一串口通讯单元用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

以太网通讯单元，所述以太网通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述以太网通讯单元用于使仪表可以通过网络接口与PC进行信息交互。

4.根据权利要求3所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于：所述动态称重控制器还包括：

开关电源模块，所述开关电源模块用于对仪表提供电能，所述开关电源模块与第一电源输出接口和第一DC转换模块电联接，所述第一DC转换模块与所述第一M4核心单元电联接，所述第一DC转换模块用于为板载芯片提供电能；

4G通讯单元，所述4G通讯单元与所述第一M4核心单元电联接，所述4G通讯单元用于所述动态称重仪表的远程监控，并且能够对仪表固件程序进行远程升级及维护；

第一USB通讯接口，第一所述USB通讯接口与所述第一M4核心单元电联接；

触摸LED显示屏，所述触摸LED显示屏与所述第一M4核心单元电联接。

5.根据权利要求1所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述平板称重信号采集器包括：

第二M4核心单元；

AD数据采集单元，所述AD数据采集单元与所述第二M4核心单元电联接，所述AD数据采集单元用于对动态称重信号的高速度采集；

差分放大单元，所述差分放大单元用于对称重传感器信号进行差分放大，放大到ADC能够全量程采样的倍数；

差分信号滤波单元，所述差分信号滤波单元与传感器接口和所述AD数据采集单元电联接，所述差分信号滤波单元用于对称重传感器信号进行滤波处理，去取部份干扰信号，保留称重信号，所述传感器接口用于连接称重传感器。

6.根据权利要求5所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述平板称重信号采集器还包括：

第二CAN通讯单元，所述第二CAN通讯单元与所述第二M4核心单元电联接，所述第二CAN通讯单元用于使所述平板称重信号采集器可以与所述动态称重控制器进行数据交互；

第二串口通讯单元，所述第二串口通讯单元与所述第二M4核心单元电联接；

第二USB通讯接口，所述第二USB通讯接口与所述第二M4核心单元电联接；

第二DC转换模块，所述第二DC转换模块与所述第二M4核心单元和第二电源输出接口电联接，所述第二DC转换模块用于为板载芯片提供电能；

其中，所述第二M4核心单元的型号为STM32F407，所述AD数据采集单元的型号为AD7606。

7.根据权利要求1所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述地感信号检测器包括：

第三M4核心单元；

隔离DO输出单元，所述隔离DO输出单元与所述第三M4核心单元电联接，所述隔离DO输出单元用于GPIO信号隔离输出，可以进一步扩展应用；

LED指示灯阵列，所述LED指示灯阵列与所述第三M4核心单元电联接，所述LED指示灯阵列用于串并LED驱动电路，显示每一路线圈感应信号状态，分别为运行、故障和过车；

电感激励检测单元，所述电感激励检测单元与所述第三M4核心单元和线圈接口电联接，所述电感激励检测单元采用MCU对每一种线圈进行单独激励，采用各线圈轮询工作，避免线圈之间相互作用引起干扰，所述线圈接口用于与地感线圈连接。

8.根据权利要求7所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述地感信号检测器还包括：

第三CAN通讯单元，所述第三CAN通讯单元与所述第三M4核心单元电联接，所述第三CAN通讯单元用于所述地感信号检测器可以与所述动态称重控制器进行数据交互；

第三串口通讯单元，所述第三串口通讯单元与所述第三M4核心单元电联接，所述第三串口通讯单元用于使仪表可以通过串口端口与设备进行信息交互，配置有RS232与RS485两种模式；

第三USB通讯接口，所述第三USB通讯接口与所述第三M4核心单元电联接，所述第三USB通讯接口用于提供USB通讯接口，方便调试应用；

第三DC转换模块，所述第三DC转换模块与所述第三M4核心单元和第三电源输出接口电联接；

其中，所述第三M4核心单元的型号为STM32F407。

9.根据权利要求3所述的一种可扩展智能化车辆动态称重仪表，其特征在于，所述第一M4核心单元的型号为STM32F429。

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