DE2440588A1

DE2440588A1 - Wiegeeinrichtung

Info

Publication number: DE2440588A1
Application number: DE2440588A
Authority: DE
Inventors: Leonard Francis Gorman; Leslie John Parry
Original assignee: WEIGHWRITE Ltd
Current assignee: WEIGHWRITE Ltd
Priority date: 1973-08-23
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-02-27
Also published as: SE402976B; NO743018L; US3912029A; NL7411154A; FR2241774A1; IT1020177B; CA1012570A; NO141526B; GB1471875A; SE7410679L; DK451174A; NO141526C; ES429484A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiegeeinrichtung für bewegte Kraftfahrzeuge mit einer Plattform, über die die zu wiegenden Fahrzeuge sich hinwegbewegen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine im allgemeinen als Wiegebrücke bezeichnete Einrichtung zur Anzeige des Gesamtgewichtes oder des Axialgewichtes eines auf einer Plattform befindlichen Fahrzeuges, bei der ein das Gewicht des Fahrzeuges anzeigendes elektrisches Signal durch Verwenden eines mit der Plattform gekoppelten Wandlers erzeugt wird.

Es ist vorteilhaft, das Gewicht eines Fahrzeuges in dessen Bewegung zu bestimmen, ohne daß dieses auf einer Wiegeplattform anhalten muß. Das Wiegen in der Bewegung hat jedoch besondere Probleme.

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Wenn sich ein Fahrzeug bewegt, dann erzeugt es gegenüber seiner Unterstützungsoberfläche Schwingungen. Diese Schwingungen erzeugen ungewollte oder Zwischenanzeigen des Gewichtes, wenn sich das Gewicht bewegt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Wiegeeinrichtung zu schaffen, die die durch die Vibration bewirkten ungewiinschten Effekte bei der Bestimmung des Gewichtes ausschaltet.

Diese Aufgabe wird durch eine Wiegeeinrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Wandler zur Erzeugung eines ersten, die auf die Plattform beim Darüberlaufen eines Fahrzeuges ausgeübte Kraft anzeigenden elektrischen Signals und eine Filterschaltung zum Dämpfen einer Wechselkomponente in dem ersten elektrischen Signal vorgesehen sindV/fäaß die Filterschaltung eine Einrichtung zum Ableiten eines zweiten, der Wechselkomponente entsprechenden Signals von dem ersten Signal und eine Einrichtung zum Kombinieren des ersten Signals und des zweiten Signals in der Weise, daß wenigstens teilweise die Wechselkomponente des ersten Signals beseitigt wird, aufweist.

Die Schaltung kann einen ersten Schaltungsweg, der sich vom Eingang, dem das erste elektrische Signal zugeführt wird, zu einer ersten Eingangsklemme eines Rechenverstärkers erstreckt, und einen zweiten Schaltungsweg zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals, der sich zwischen dem Eingang und einer zweiten Eingangsklemme des Rechenverstärkers erstreckt, aufweisen. Der zweite Schaltungsweg kann eine Kapazität, die nur die Wechselkomponente des ersten Signals durchläßt, und ein Paar in Reihe geschalteter Rechenverstärker mit reaktiven Rückkopplungsschleifen aufweisen, um das richtige Phasenverhältnis zwischen dem zweiten Eingangssignal und der entsprechenden Komponente des ersten Eingangssignals an den Eingängen des Rechenverstärkers sicherzustellen. Die Rück-

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kopplungsschaltungen dieser zwei Rechenverstärker weisen jeweils zueinander parallele Kapazität und Widerstand auf, deren Werte so ausgewählt sind, daß das richtige Phasenverhältnis erzeugt wird.

Es kann eine auf das durch Entfernen der Wechselkomponente erzeugte Signal ansprechende Einrichtung für die visuelle Anzeige des Gewichtes eines über die Tragplattform hinweggehenden Fahrzeuges vorgesehen sein.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines AusfUhrungsbeispieles anhand der Figur.

Die Figur zeigt einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Wiegeeinrichtung.

Bei der in der Figur dargestellten AusfUhrungsform umfaßt eine Wandlereinheit 1 eine Lastzelle, die bei Anliegen eines Druckes ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe von der Größe des anliegenden Druckes abhängt. Derartige Lastzellen sind im Handel erhältlich. Der auf die Lastzelle ausgeübte Druck kommt von einer Plattform 2 her, über die zu wiegende Fahrzeuge hinwegfahren können. Die Kraftübertragung erfolgt über ein geeignetes mechanisches Gestänge 3.

Die Abmessungen der Plattform 2 quer zur Fortbewegungsrichtung der zu wiegenden Fahrzeuge hängt von der Breite des breitesten zu wiegenden Fahrzeuges ab. Diese Abmessung kann beispielsweise in der Größenordnung von 3,Q5 m sein. Die Abmessung parallel zur Fortbewegungsrichtung kann in der Größenordnung von 61 cm sein. In dieser Ausführungsform wiegt die Einrichtung jede Achse des Kraftfahrzeuges getrennt. Das Ergebnis der getrennten Wiegeoperationen kann getrennt angezeigt und gespeichert werden, so daß die Ergebnisse des

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Wiegens eines einzigen Fahrzeuges in Form eines Satzes einzelner Achsengewichte vorliegen. Diese Gewichte können zum Gesamtgewicht des betreffenden Fahrzeuges addiert werden.

Während des dynamischen Wiegens fährt ein Fahrzeug über die Plattform, und als Antwort auf das Darüberhinweggehen jeder Achse erzeugt der Wandler ein elektrisches Ausgangssignal, welches als Folge des jeweiligen Achsengewichtes des Fahrzeuges eine Gleichstromkomponente und von der Vibration des Fahrzeuges und folglich der Plattform her eine überlagerte Wechselstromkomponente besitzt.

Das Ausgangssignal des Wandlers wird dem Eingang einer Filterschaltung 4 zugeführt. Ein vorbestimmter Teil des gesamten Eingangssignals für die Schaltung 4, der durch die Werte der beiden Widerstände R1 und R2, die einen Spannungsteiler 5 bilden, bestimmt wird, wird einem ersten positiven Eingang des dritten Differentialrechenverstärkers A3 zugeführt.

Der Kondensator C1 beseitigt die Gleichstromkomponente des Signals und läßt die Wechselstromkomponente an den negativen Eingang eines ersten Rechenverstärkers A1 durch, dessen positiver Eingang geerdet ist. Das Wechselstromsignal wird im Verstärker A1 invertiert und verstärkt und dann dem negativen Eingang eines zweiten Rechenverstärkers A2 zugeführt, dessen positiver Eingang ebenfalls geerdet ist. Das Wechselstromsignal wird im Verstärker A2 auch invertiert und verstärkt, durch die Widerstände R7, R8 und R9 gedämpft, und einem zweiten, negativen Eingang eines dritten Rechenverstärkers A3 zugeführt. Die Komponenten R3, C3 und R5, C4 der Rückkopplungsschleifen der Verstärker A1 und A2 sind jeweils so gewählt, daß sie eine Phasensynchronisation des Wechselsignals am zweiten Eingang für A3 mit der Wechselstromkomponente des Signals an dem ersten Eingang von A3 be-

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wirken. Die Widerstände R7, R8 und R9 sind so gewählt, daß die Amplitude des Wechselstromsignals am zweiten Eingang gleich der Amplitude der Wechselstromkomponente des Signals am ersten Eingang ist. Da das dem zweiten Eingang von A3 zugeführte Signal keine Gleichstromkomponente von der Last hat sondern nur eine Wechselkomponente von der Vibration, ist das Ergebnis am Ausgang von A3 ein Gleichstromsignal von der angelegten Last allein, das Vibrationssignal am zweiten Eingang und die Vibrationskomponente des Signals am ersten Eingang haben dieselbe Phase und gleiche Amplitude und heben sich daher gegenseitig auf beim Subtrahieren im Verstärker A3. Das resultierende Gleichstromsignal steigt bis zu einem Maximum an, wenn die Fahrzeugräder sich auf die Plattform bewegen, und bleibt für eine kurze Zeit auf dem Maximum und fällt dann auf Null ab, wenn die Räder von der Plattform runterrollen. Das Signal wird einem Meßgerät 8 zugeführt, welches in geeigneten Gewichtseinheiten geeicht ist und eine zuverlässige visuelle Anzeige des Achsengewichtes des über die Tragfläche hinweggehenden Fahrzeuges gibt. Das Gleichstromsignal wird alternativ einem nicht gezeigten elektronischen Aufzeichnungs-/Anzeigegerät zugeführt, welches automatisch ein·, dem Maximalwert des Signals von Schaltung 4 entsprechendes Gleichstromsignal ableitet und dieses Signal entweder anzeigt oder aufzeichnet oder beides.

Die Phasenverschiebung zwischen dem Eingang zur Kapazität C1 und dem negativen Eingang zum REchenverstärker A3 muß klarerweise O⁰ betragen, damit die Wechselstromkomponente eliminiert werden kann.

Die durch A1, A2 und R4 bewirkte Gesamtphasenverschiebung beträgt -360° bzw. entsprechend 0°. C1 bewirkt eine Phasenverschiebung von +90°, und die Rückkopplungsschleifen R5, CA und R3, C3 bewirken Phasenverschiebungen von tan cüR5 G4 und

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tan iüR3 C3, wobei ω die Winkelfrequenz des Wechselsignals ist. Es kann gezeigt werden, daß zum Sicherstellen der O Phasenverschiebung der Wechselkomponente die folgende Gleichung erfüllt sein muß:

^{ω 2} C₄C₃R₅R₃ - 1 .

Daher tritt eine Maximaldämpfung der Wechselstromkomponente bei einer Mittelfrequenz fο auf mit

fo

Die Werte der Kapazitäten und Widerstände können also so gewählt werden, daß die Maximaldämp'fung bei einer speziellen Frequenz der Vibration erfolgt. Experimente haben gezeigt, daß eine spezielle Frequenz besteht, bei der die Vibrationen auftreten, und indem diese Frequenz gemessen und in die obige Gleichung eingegeben wird, können die bevorzugten Werte für die Widerstands- und Kapazitätskomponenten erhalten werden. Diese spezielle Frequenz liegt im Bereich von 3 Hz, und da das sehr nahe bei der effektiven Frequenz der variierenden Gleichspannung liegt, die erzeugt wird, wenn die Kraftfahrzeugräder über die Plattform laufen, und die durch die Schaltung nicht beeinflußt werden soll, ist es wichtig, daß die Bandbreite der von der Filterschaltung ausgesiebten Wechselstromfrequenzen sehr eng ist, so daß die Niederfrequenz-Wechselstromkomponente des von der Wandlereinheit 1 erzeugten Signals ausgefiltert und die Gleichstromkomponente erhalten bleibt.

Die Rückkopplungsschleife von C2 und R6 ist so ausgebildet, daß sie ein Filter mit einer solchen engen Bandbreite und entsprechend hohem Qualitätsfaktor bildet. R6 ist variabel, und dadurch kann Q des Filters variiert werden, um so eine optimale wirksame Bandbreite zu erzeugen, indem die gesamte

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negative Rückkopplung der Rechenverstärker A1 und A2 geändert wird.

Es ist ferner -wünschenswert, unerwünschte Hochfrequenzrauschsignale zu beseitigen. Das wird durch Auswahl der Werte der Komponenten C 5 und R10 in einer parallelen RUckkopplungsschleife um den Verstärker A3 bewirkt, so daß ein Dämpfungsverlauf bei der Mittelfrequenz fo mit einer Neigung von -6dB pro Oktave erzeugt wird.

Auf diese Weise wird die Frequenz der Wechselstromkomponente, bei der die Maximaldämpfung auftritt, durch die Werte von R3, C3, R 5 und Ck bestimmt. Die Bandbreite der Dämpfung wird bestimmt durch die Werte von R6 und C2, die Elimination des Hochfrequenzrauschens wird durch Einstellen der Werte von C5 und R1O bewirkt, und die Amplitude des Wechselstromsignals am negativen Eingang für A3 wird gleich derjenigen der Wechselstromkomponente des Signals am positiven Eingang durch Auswahl der Werte für R7 und R8 und R9 gemacht.

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Claims

Patentansprüche

Wiegeeinrichtung für bewegte Kraftfahrzeuge mit einer Plattform, über die die zu wiegenden Fahrzeuge sich hinwegbewegen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandler (1) zur Erzeugung eines ersten, die auf die Plattform (2) beim Darüberlaufen eines Fahrzeuges ausgeübte Kraft anzeigenden elektrischen Signals und eine Filterschaltung (4) zum Dämpfen einer Wechselkomponente in dem ersten elektrischen Signal vorgesehen sind, und daß die Filterschaltung (4) eine Einrichtung zum Ableiten eines zweiten, der Wechselkomponente entsprechenden Signals von dem ersten Signal und eine Einrichtung zum Kombinieren des ersten Signals und des zweiten Signals in der Weise, daß wenigstens teilweise die Wechselkomponente des ersten Signals beseitigt wird, aufweist.
2. Wiegeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung einen ersten und einen zweiten Eingang aufweist und daß die Filterschaltung (4) einen ersten Schaltungsweg von dem Eingang der Filterschaltung zum ersten Eingang der Kombinationseinrichtung zum Zuführen des ersten Eingangs von dem ersten Signal oder eines Teiles desselben und einen zweiten Schaltungsweg von dem Eingang der Filterschaltung zu dem zweiten Eingang der Kombinationseinrichtung mit einer Einrichtung zum Ableiten eines zweiten Signals, welches dem zweiten Eingang zugeführt wird, aufweist.
3. Wiegeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schaltungsweg eine mit dem Eingang der Filterschaltung gekoppelte Kapazität aufweist, die nur die Wechselstromkomponente des ersten Signals hindurchläßt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung einen Rechenverstärker aufweist, der die Differenz zwischen den dem ersten und zweiten Eingang zugeführten Signalen verstärkt, und daß der zweite Schaltungsweg eine Einrichtung zum Synchronisieren

mit der Phase des zweiten Signals an "dem zweiten Eingang/der Phase der Wechselkomponente des ersten Signals an dem ersten Eingang aufweist.
5. Wiegeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung ein Paar in Reihe geschalteter Rechenverstärker aufweist, die jeweils eine negative RUckkopplungsschleife mit einem Widerstand und einer dazu parallelen Kapazität aufweisen.
6. Wiegeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität zwjsshen den Eingang der Filterschaltung und einen Eingang eines ersten der in Reihe geschalteten Rechenverstärker gekoppelt ist, wobei der Ausgang des anderen der in Reihe geschalteten Rechenverstärker über ein Dämpfungsglied mit dem zweiten Eingang verbunden ist.
7. Wiegeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf das Ausgangssignal der Kombinationseinrichtung ansprechende Einrichtung zur visuellen Anzeige des Gewichtes oder des Axialgewichtes eines über die Plattform sich hinwegbewegenden Fahrzeuges vorgesehen ist.

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L e e r s e i t e