JPH05504398A - 音波経過時間測定を利用する重量決定装置およびコンピュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 音波経過時間測定を利用する重量決定装置およびコンピュータ 発明の背景 本発明の分野は、重量決定装置、−１詳しくは、成る所与の構造の重量をｔｉ認 するのになんら別体の計量装置を用いる必要がない重量決定装置に関する。 本発明の主題事項は、以下、自動車、特にトラ、りに関連して説明する。しかし ながら、自動車以外の環境、実際、なんらかの別体の秤機構を用いることなく対 象物の重量を決定しようとしているなんらかの環境で重量を利用できることが本 発明の範囲に入ることは了解されたい。 ごみ収集トラックは、家から家へ、あるいは、作業場から作業場へ移動し、作業 員が拾い上げることができるように適当な収集容器に入れたごみを収集するよう になっている。ごみ収集トラックは、通常、その重量が成る値を超えないように 、地方自治体（一般的に、市または州）によって制限を受けている。ごみ収集ト ラックを操作している作業員は常に次々とごみを拾い上げているので、実際にど のくらいの重量を積み込んだかはまったくのあてずっぽうで決めている。その結 果、重量超過となることが多い。たいていの地方自治体は、トラックが重量超過 であるかどうかを決めるのに非常に熱心であり、重量超過の場合には、罰金が諜 せられる。一般的には、このような罰金はトラックの重量超過分のボンド数に基 づいて決められる。数千ドルの罰金を諜せられた例も珍しくない。 複数台のごみ収集トラックを稼働させている事業所は、成る一カ月以内に数千ド ルの罰金を支払わなければならないかも知れない。実際、これらの罰金はまった く不要なのであり、便利にかつ迅速にごみ収集トラック運転者がそのトランクの 重量を知ることができれば、トラック重量が最高値に達したときにそれ以上のご みの積込を止め、そのままごみ降ろし所に行ってトラックを空にすることができ る。次に、トラ、りをごみの積込みを止めた地点まで運転して行き、ごみを収集 すると共にその後の経路をたどることができる。 従来知られているように、トラックには成る種の計量装置が組み込まれている。 しかしながら、すべて、ひずみ計を使用している。ひずみ計は、トラ、りの車軸 のような荷重支持部材に装着されている。ひずみ計は、車軸の曲げモーメントの 中心に位置する。すなわち、車軸の最大撓み点に位置する。ひずみ計に伴う問題 は、それが疲労するということにある。車軸に常時かかる曲げモーメントおよび 非曲げモーメントはひずみ計を劣化させることになる。その結果、ひずみ計はし ばしば破断するか、あるいは、作動しなくなる。作動しなくなる前に、ひずみ計 はかなり不正確な重量読み値を示す。二のひずみ計によって演算した重量は、ト ラックが重ＩＩ過となっていてもそれを示さなくなる。 秤の上にトラックを載せることなくトラ、りの計量を行える別の方法はロードセ ルを用いる方法である。 しかしながら、ロードセルは、トラ、りにかかる荷重を受ける部位内にすえ付け なければならない。ロードセルを据え付けるには、トラックを幾分か分解しなけ ればならない。また、ロードセルには、経時的に劣化し、不正確になるという問 題がある。ロードセルは、絶えず、荷重を受けているので、トラックが通常の走 行中に振動するので、この荷重も変動する。荷重を常時受けると共に荷重の変動 も受けるので、ロードセルの劣化に結果する。 本発明の構造の開発以前には、なんら分解する必要もなくトラックの構造に迅速 かつ容易に装着でき、劣化および風雨、冷気、熱、雪、泥のような普通に遭遇す る天候状態によっても悪影響を受けることなく長時間にわたって正確に作動する 荷重計量装置はいかなる形式のものもないと思われていた。 発明の概要 本発明の構造は、一対あるいはそれ以上の対の送受信トランスジューサを利用す る。これらの送受信トランスジューサは、圧電式でも１を磁弐でもよい。これら のトランスジューサは、車軸のようなトラックの荷重支持部材に取り付けられる ようになっている。これらのトランスジューサは既知の距離隔たって設置される 。 送信トランスジューサは音波を発するようになっている。受信トランスジューサ は音波をビノクア、プするようになっている。両トランスジューサはコンピュー タに接続しである。コンピュータ内では、トランスジューサからトランスジュー サへの音波の経過時間が測定される。トラックの重量が増えると、車軸上の荷重 支持部材のストレスが増大する。ストレスが増大すると、音波はより速く移動す る。荷重が増大するときに、音波の伝送経過時間が増大するのはほぼ線形の関係 である。この線形関係は、コンピュータ内でプロットされる。したがって、コン ピュータが読取値を受け取り、既知の直線と比較すると、重量値が得られる。こ の重量値は、次に、適当な数値ディスプレイによって表示される。重量決定装置 の付勢はトラック運転手によって手動で行われる。 本発明の正目的は、計量しようとしているトラックその他の同様の構造に、なん ら分解を行うことなく迅速かつ容易に取り付けることができる重量決定装置を提 供することにある。 本発明の別の目的は、合理的な精度で計量し、その精度を長時間にわたって維持 できる重量決定装置を提供することにある。 本発明の別の目的は、水、熱、冷気、泥のような悪影響を受けたときでも正確に 作動し続け、装着した荷重支持部材の疲労やその他の蹄状状態によっても影響を 受けない重量決定装置を提供することにある。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の重量決定装置を利用できる代表的なトラックの運転室部分の 斜視図である。 第２図は、本発明と一緒に利用する送受信トランスジューサを装着した代表的な ごみ収集トランクの普通に使用されている車軸の第１形態を示す曲げモーメント 説明図である。 第３図は、本発明の重量決定装！に含まれる送受信トランスジューサを装着した ごみ収集トランクの普通に使用される車軸の第２形態を示す曲げモーメント説明 図である。 第４図は、本発明の重量決定装置の全体構成を示す電子ブロック図である。 第５図は、第４図のタイミング・制御部分内で利用される回路を詳細に示す電子 概略図である。 第６図は、第４図に示すゼロ交差検波器、フィルタ増幅器および方向性結合器内 で利用される回路を明確に示す電子概略図である。 第７図は、第４図のブロック図に示す電力増幅器の電子概略図である。 第８図は、圧電式トランスジューサの電気概略図である。 第９図は、第２．３図に示す車軸に直接装着することのできる電子式トランスジ ューサの電気概略図である。 第１０図は、第４図に示す電力供給源の電子概略図である。 の−な゛ 特に第１図を参照して、ここには普通のトラックの運転室２０が示しである。こ の運転室２ｏは、ステアリング・ホイール２２とダノンエボード（図示せず）を 設けた運転席を有する。コンソール２４が、ダツシュボードに装着した形で概略 的に示しである。このコンソールは、一連の手動ボタンと成る種のディスプレイ を含んでおり、ディスプレイは、おそら＜、測定しようとしている重量の数値を 表示する発光ダイオードからなるディジタル・ディスプレイとなろう。特に第４ 図を参照して、トラックの運転者によって操作されるであろうボタンはキーパ、 ド２６上に段重しである。 ディジタル・ディスプレイは、全体的に、第４図にブロック２８で示しである。 第４図のブロック図に示す電子素子の多くはコンソール２４内に含まれ得る。し かしながら、これは必須要件ではなく、運転室２ｏの他の部位や第１図２こ示さ ないトラックの部位に装着してもよい。 本発明の重量決定装置は、一連の送信トランスジューサ３０と一連の受信トラン スジューサ３２を包含する。これらのトランスジューサ３０．３１よ音響式であ る。すなわち、送信トランスジューサ３ｏが音波を発生し、受信トランスジュー サ３２がこの音波をピックアップする。これらのトランスジューサ３０．３２は 、望ましいと思える任意の方法で構成することができる。圧電式トランスジュー サも電磁式トランスジューサのいずれも使用できることがわがっている。 圧電式トランスジューサのための基本的な等価電気回路が第８図に示しである。 基本的に、この回路負荷はコンデンサ３８と直列に電気接続した一対の抵抗器３ ４．３６として電力増幅器に示しである。を磁式トランスジューサのための等価 回路は、第９図に示してあり、これは、直列に配置した抵抗器４０．誘導子４２ 、コンデンサ４４からなる。圧電式、を磁弐両形式のトランスジューサは、物理 的な振動を構造に発生するように作用する。音波はここでいう振動である。一般 に、ここで利用される構造は、金属製であり、計量しようとしている構造の荷重 支持部材を包含する。トラックの場合、代表的な荷重支持部材は、トラ、りの一 対の車輪の間に取り付けた車軸となろう。代表的なトラックは、２〜２ｏあるい はそれ以上の車軸を持ち得る。各車軸に、送信トランスジューサ３ｏと受信トラ ンスジューサ３２を装着することになる。これらのトランスジューサ３ｏ、３２ は間隔を置いて配置され、この間隔は既知であり、予め選ばれる。 特に第２図および第３図を参照して、ここには、トランクのための２種類の代表 的な荷重支持部材、すなわち、車軸が概略的に示しである。第２図において、車 軸４６は両端を車輪に取り付けてあり、車輪を介して反作用力Ｆ２が伝えられる 。主荷重力Ｆ１は近似中心点で車軸４６に加えられる。送信トランスジューサ３ ０と受信トランスジューサは、はぼ図示の要領で車軸４６上に固定しである。　 ここで、トランスジューサ３０．３２が車軸４６の１つの連続スパン上、すなわ ち、荷重Ｆ１　と車輪反作用力Ｆ２の間に取り付けであることに注意されたい。 Ｆ、が間に加わるようにトランスジューサ３０．３２を取り付けるのは通常は望 ましくない。荷重Ｆ、が増大し、車軸４６の曲げが増大するにつれて、車軸４６ のストレスが増大する。車軸４６の金属材料の分子構造でいえば、車軸４６の分 子が幾分緊密に押し詰められる。ここで、たいてい金属材料の場合、経過時間対 重量の曲線を描けば、それはほぼ線形となるが、本発明では線形である必要がな いことがわかっている。いがなる曲線も満足をもって処理できる。 線形の意味するものは、トラックに荷重がががっていない場合、トラックそれ自 体の重量のみの場合、車軸４６を介して伝えられる、Ｆ、、Ｆ、で表わされるト ラック重量部分がＦ、の半分に等しくなるということである。この特別の重量で 、音波が送信トランスジューサ３０から伝えられ、この伝送の経過時間が受信ト ランスジューサ３２によってピックアップされる。 ここで、Ｆｌが既知の重量部、例えば５０００ポンド増えたと仮定する。別の音 波がトランスジューサ３０から送られ、トランスジューサ３２でピックアップさ れ、その経過時間が正確に測定される。同し手続きが、１００００ポンド、１５ ０００ポンド、２００００ボンドなどについて繰り返される。重量をχ軸に、経 過時間をＹ軸にとったグラフで、はぼ直線となることがわかるであろう。 ここで、実際には、トランスジューサ３０．３２が車軸に緊密に固定されること になることは了解されたい。おそらくは、トランスジューサ３０．３２は車軸４ ６上に成る種の要領で所定位Ｗにしっかりと締め付けられる。成る種の接着剤を 使用しても良い。しかしながら、車軸４６についての正確なトランスジューサ締 め付は配置を特にここでは説明しない。本発明の範囲から逸脱することなく種々 のトランスジューサ固定手段を利用できるからである。圧電式トランスジューサ を利用する場合、車軸に密着させなければならない。 ！［式トランスジューサの作動部分は車軸からやや離してもよい。 第４図に示すように、３つの送信トランスジューサ３０と３つの受信トランスジ ューサ３２がある。実際には、かなりの数のトランスジューサを一緒に利用する 二とができ、各車軸４６に１つの送信トランスジュ−サ３０と１つの受信トラン スジ１−サ３２を設けることができることは了解されたい。代表的なトラ、りは ７本の車軸を持つことがある。各車軸に一対のトランスジューサ３０．３２を利 用し、運転者がキーバッド２６の適当なボタンを押すことによって、選定した車 軸の重量値をディスプレイ２８に表示することになる。この作業は、各車軸につ いて繰り返される５しかしながら、本発明の範囲内で、ユーザが１本の車軸のみ 、あるいは２本２３本の車軸のみの重量を決定する必要があるならば、各車軸に 一対のトランスジューサを設けなくてもよい。 特に第２図を参照して、異なったタイプの車軸４８が示しである。この車軸４８ も、車輪５０．５２の間に連結しである。車輪５０．５２は組み合って、Ｆ２と 呼ぶ反作用力を発生する。車軸４８の上面には、一対の梁５４，５６が間隔を置 いて設置しである。荷重Ｆ、は、通常は、粱５４．５６の間に均等に分布される 。受信トランスジューサ３０および受信トランスジューサ３２は粱５’４．５６ の間で車軸４８上に固定されることになる。再び、トランスジューサ３０．３２ の間隔は既知である。 ここで、本発明の装置が、本発明の範囲から逸脱することなく、車軸４８．４６ 以外の車軸形態でも利用できることは了解されたい。 本発明の基本動作が第４図に概略的に示りである５運転者は、キーパ、ド２６を 介して測定ソーケンスを開始する。コンビエータ５８は、最初に、メモリ６０を 介して、測定しようとしているトラックの特定の車軸についての経過時間対重量 のプログラムを組み込まれている。ここで、たいていのトラックが同じ形式の車 軸を持っているが、同しトラックにおいて２種類あるいは３種類の車軸を利用で きることは了解されたい。 すなわち、成るトラックが車軸４６と車軸４８を持つこともある。コンピュータ は、各車軸についての適切なデータを供給し、その特定の車軸が作動したとき、 この車軸に関係のあるデータのみをコンピュータ５８内に呼び出すことになる。 コンピュータ５８、メモリ６０の両方への電力は、電力供給？！！６２から得る 。この電力供給Ｂ６２は、自動車搭載バッテリにとっては普通の電圧である普通 の１２ボルト・バッテリであるｔｆｉからＶｓで示す入力電力の供給を受ける。 しかしながら、本発明の範囲内で、任意の入力電力源を利用することができ、こ の入力電力源が１２ボルトと異なっていても、本発明の装置の適当な電気要素で 変圧することができる。 コンピュータ５８は、周辺コントローラ６４を通して信号をタイミング・制御回 路６６に送る。このタイミング・制御回路６６では、パルスが発生し、このパル スが電力増幅器６８乙こよって増幅され、方向性結合器７０へ送られる。この信 号の一部は導体７２を通してフィルタ増幅器７４ヘフイードハソクされる。電力 のフィルタ増幅器７４へ送られる部分は電力供給ａ６２から導体７６を通して送 られる。フィルタ増幅器７４からのこのフィードバック信号は、導体７５を通し てセ゛ロ交差検波器７８に送られ、タイミング・制御回路６６へ戻される。 方向性結合器７０からの主信号はリレー８０に送られる。このリレー８０は送信 トランスジューサ３０の１つを付勢する。同時に、リレー８０は、リレー８２に 接続される。リレー８２は受信トランスジューサ３２から信号を受信する。リレ ー８０が送信トランスジューサに接続すると同時に、リレー８２が受信トランス ジューサ３２のトランスジューサＡに接続する。これにより、１つの車軸に装着 されている一対のトランスジューサのみが所定の時点で付勢される。 音波は、車軸を通して伝播し、そのタイミングはタイミング・制御回路６６によ って開始される。この信号は、受信トランスジューサＡによってピックアップさ れたとき、増幅器８４によって増幅されてから、リレー８２へ、そして、フィル タ増幅器７４へ送られる。 フィルタ増幅器７４から、信号はゼロ交差検波器７８を介してタイミング・制′ ４１回路６６に送られる。信号の送受信の経過時間が決定され、コンピュータ５ ８へ送られ、そこで、内挿性処理を受ける。この内挿性処理を受けた重量値はデ ィスプレイ２日で表示される。 コンピュータ５８は普通に入手できるものであり、種々の８ビツトあるいは１６ ビノトのデザインのうち任意のものであり得る。望ましいユニットとしては、カ リフォルニア州すンタクララのＩｎｔｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製作する 、モデル’　Ｗｉ　１ｄｃａｒｄ　８８　Ｊがある。このモデルのコンピュータ は、ディスプレイ、キーボード。 ＲＡＭを除いて完成品である。第４図でわかるように、コンピュータ５８には、 キーボード２６．ディスプレイ２８．メモリ６０が接続しである。更にまた、こ のコンピュータ５８には、周辺コントローラ６４の形をしたインタフェース回路 が組み合わせである。周辺コントローラ６４は、実際には、Ｉｎｔｅｌ　Ｃｏｒ ｐｏｒａｔｉｏｎの製造′したモデル８２５５Ａの３つの同形のユニットからな り、これが最も満足できることがわかった。周辺コントローラ６４の一般的な目 的はコンピュータ５日へ周辺機器をインタフェース結合することにある。Ｉｎ　 ｔｅ　１Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのモデル８２５５Ａの構成は、ソフトウェアに よってプログラムされ、したがって、通常は、周辺装置を接続するのに外部ロジ ックは不要である。第４図のブロック図に示す周辺コントローラは、実際には、 ３つの個別のユニットからなり、これらは先に述べたように同形のものである。 これら３つの別個のユニットは、第１１図ではＩＣ６で示し、第５図ではＩＣ７ ゜ＩＣｌ０で示しである。 タイミング・制御回路６６が第５図により詳しく示しである。この回路は２つの 主要な機能を持つ。すなわち、（１）を力増幅器および送信トランスジューサ３ ０に励起信号を与えることと、（２）受信トランスジューサ３２から受ける信号 の時間を測定することである。コンピュータ５８は、ＩＣ７，ｒｃｌｏを介して タイミング、制御、データ収集の各機能を果たす。 タイミング・制御回路において、励振信号がＩＣ７のところで発生し、インバー タ８６を介してゲート付きオシレータＩＣ４に送られる。インバータ８６の機能 は、信号を直角極性に変えることにある。満足でき得るインバータは、カリフォ ルニア州すンタクララのＮａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｃｏ ｒｐｏｒａｔｉｏｎで製造したモデル５４Ｓ／７４５０４のヘノクス・インバー タである。 ゲート付きオルレータＩＣ４は、そこに付与された信号によって決定されるプロ グラム可能な長さと一定周波数の方形波バーストを発生する。ＩＣ４はＩＣ５で 示す分周回路に接続しである。ＩＣ５は、デュアルＤタイプ正エツジ・トリガ式 フリップフロップとして定義される、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ ｔｏｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製造する部品番号５４Ｓ／７４Ｓ７４の製品 である。このフリップフロップは、電力増幅器６８およびトランスジューサ３０ へ適切な周波数を与える。［Ｃ５の出力は、抵抗器９０を経て増幅器８日へ送ら れる。増幅器８８の望ましいモデルは、Ｒａｄｉｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　 ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａの製造する部品番号ＣＡ３１００の広帯域演算増幅器であ る。 増幅器８８は、ポテンショメータ９２によってレベルシフトを行い、抵抗器９４ とコンデンサ９Ｂとからなるフィードバック回路によってゲインを与える。増幅 器８８の出力は抵抗器１００を経て電力増幅器６日へ送られる。 ＩＣ５のＩ！］能はＩＣ４の出力の周波数を低下させることにある。ＩＣ５，Ｉ Ｃ４は、共に、入力電圧Ｖ１の供給を受ける。 トランスジューサ３０．３２の送信信号、受信信号間の経過時間、すなわち時間 間隔測定値は、第５図のＩＣＩ、ＩＣ２，ＩＣ３で表わす回路によって計算され る。ＩＣＩ、ＩＣ２は、ＩＣ７によって制御されるプログラマブル・パルス弁別 器として作用する。送信。 受信トランスジューサ３０．３２から受け取ったパルスの信号サイクルは、ＩＣ ２，１Ｃ３へ送るために選択され、状！ｇＡｔ１１整される。ＩＣ３としての代 表的なモデルは、カリフォルニア州ＣｕｐｅｒｔｉｎｏのＧｅｎｅｒａｌ　Ｅｌ ｅｃｔｒｉｃ　Ｉｎｔｅｒｓｉｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製造する、部品番 号ＩＣＩ７２１６Ｂの８ディジット多機能周波数カウンタ／タイマであろう。外 部オシレータ人力がコンピュータ５８の内部オシレータから誘導される。送信信 号は導体１０２を通して供給される。受信トランスジューサ信号は導体１０４を 通して供給される。カウンタ・リセット制御はＩＣ７によって行われ、１！定サ イクルが完了した後にカウンタをクリヤする。 ＩＣＵは自動的に時間間隔測定を実施し、その出力データデータ　ライン１０６ ．１０８を通して２つの８ビツト・ハスへ多重化して与える。データ・ライン＋ ０６は［Ｃ８に接続しており、データ・ライン１０８はＩＣ９に接続している。 ［Ｃ８，ＩＣ９は同しものであり、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ ｏｒ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製造するモデル７４５２４１の８進バツフア／ ライントライバとして定義される。ＩＣ８およびＩＣ９は、共に電圧■１の供給 を受ける。ＩＣ８，ＩＣ９は、信号をＩＣ１０に匹敵する所望レベルヘ変換する 。ＩＣ８，ＩＣ９の出力は、ｒｃｔｏへ送られる。 特に第５図を参照して、ＩＣ７のりセント・パルスは、導体１１０およびインバ ータ１１２を通して（Ｃ３のビン番号１３へ送られる。ゼロ交差検波器７日から の導体１１４はＩｃ１に接続している。ゼロ交差検波器７日からの導体１１６は ＩＣ２へ接続している。 導体１１８，１２０は周辺コントローラをタイミング・制御回路６６へ接続して いる。タイミング−制御回路６６は、ｌパルスあたり最大のエネルギ量で低いひ ずみ方形波を発生するようになっている。 特に第７図を参照して、ここには電力増幅器６８のだめの回路が示しである。電 力増幅器６８の回路は送信トランスジューサ３０を駆動する機能を有する。電力 増幅器回路６８は、種々の形態を採り得るが、相補型対称電力増幅器の代表的な 構造は、音響トランスジューサ３０の低インピーダンス・ロードを駆動するのが 適切である。タイミング・制御回路６６からの入力は、導体１２２を通り、コン デンサＩ２４．抵抗器１２６を経て、ドライブ・トランジスタ１２Ｂのヘースに 送られる。　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＤ ４４Ｈトランジスタが満足できるものである。抵抗器１３ｏ。 １３２．１３４がダイオード１３６，１３８と接続してあってトランジスタ１２ ８ならびにトランジスタ１４０．１４２，１４４，１４６に必要なバイパス電流 、電圧を提供する。ダイオード１３６，１３８は、トランジスタ１４０．１４２ ，１４４，１４６の出力に安定性を与える。電圧モード・フィードバック経路が 抵抗器１４８．１５０および可変抵抗器１５２を経て与えられる。付加的なフィ ードバックが与えられて、コンデンサ１５４によってトランジスタ１２８の全ゲ インを増大させる。出力トランジスタ１４０，１４２゜１４４．１４６は、それ ぞれ同じものであり、たとえば、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｒｐ ｏｒａｔｉｏｎのモデルＤ４４Ｅである。トランジスタ１４０，１４２，１４４ ．１４６は、コンデンサ１５６によって出力ライン１５８を介して方向性結合器 ７０、それ故、リレー８０に容量結合されている。 第６図は、フィルタ増幅器７４およびゼロ交差検波器７８のための回路の代表例 を示している。フィルタ増幅器７４およびゼロ交差検波器７日の目的は、トラン スジューサ３０へ送られつつある送信パルスのサンプルと、トランスジューサ３ ２によって受信された信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換することに あり、このディジタル信号が送信信号と受信信号の間の時間間隔として測定され る。分岐した送信信号はタイミング・プロセスを開始させる。受信信号はタイミ ング・プロセスを停止させる。その間の時間間隔が計算される。 第６図に示す回路は方向性結合器７０から分岐信号を得る。この方向性結合器７ ０は、主コイル１６０と分岐コイル１６２とを包含する。主信号は、電力増幅器 ６８から導体１６４を通して送られる。方向性結合器７０からの主信号は、導体 １６６を経てリレー８０に送られる。コイル１６２は送信信号から低レベル・サ ンプルをピックアップし、これが次に導体７２を通して増幅器１６８の反転入力 部に送られる。この増幅器１６８はアクティブ帯域通過フィルタとして作用して いる。増幅器１６８と組合わせてフィードバンク・ネットワークが設けてあり、 これはコンデンサ１７０゜１７２および抵抗器１７４，１７６．１７８とからな り、所望の通過帯域において信号ゲインで帯域通過濾波を行う。このフィードバ ック・ネットワークの出力は抵抗器１８０を通して導かれ、コンデンサ１８２を 介して差動比較器１８４の反転入力部にＡＣ結合される。比較器１８，１は入力 パルスのセ゛ロ交差点を検出し、導体１１４ヘレヘル出力を与える。導体１１４ はタイミング・制御回路６６の入力点のうちの１つに接続している。比較器１８ ４と組み合わせて、抵抗器１８６゜コンデンサ１８８が設けてあり、比較器１８ ４の正フィードバック・ループ１９０におけるヒステリシスを与える。このフィ ードバックルループ１９０は、フィルタ増幅器７４によって除去できなかったノ イズを否定し、時間決定回路の過ったトリガ作用を排除する。 リレー８２から導体１９２へ受け取られた信号は、導体７２の信号が処理された のとまったく同し方法で処理される。したがって、導体１９２から導体１１６へ の信号の送信についての説明では、同欅の部分には同じ数字にダンシュ記号を付 けて示す。 リレー８０．８２は、ライン１９４で示すように相互に作動接続しである。リレ ー８２は、基本的には、適切な受信トランスジューサ３２からの信号を選択し、 その信号を演算増幅器１６８′の反転入力部に送るアナログ・スイッチである。 このアナログ・スイッチ８２は、周辺制御回路６４のＩＣ６を経てコンピュータ ５８へ接続しており、二の接続は導体１９６で行われている。導体１９６を通し て、コンビエータはソフトウェアによって適切な送受信トランスジューサ対を選 択する。リレー８２のコンビエータ制御は、［Ｃ６によって行われる（第１１図 参照）。ＩＣ６として望ましい装置は、先に述べたＩｎｔｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａ ｔｉｏｎの８２５５プログラマブル周辺インタフェースであろうａ　ＩＣ６ｉ； ：、コンピュータ５日のアドレスおよび制御ハスから周辺コントローラ６４への アドレス・制御翻訳を行う。 特に第４図を参照して、導体１９６は、実際、周辺コントローラ６４とリレー８ ０の間の３本の個別の伝送ラインとして示しである。ここで、実際に、伝送ライ ン１９６が第１１図に示すようにリレー８２に直結されてことになることは了解 されたい。 電力供給源６２用の回路が第１０図に示しである。 この電力供給源回路は、本発明の装置全体のために５種類の濾波、調整された電 圧を与える。また、コンピュータ５８およびそのメモリ回路を低電圧状！！（プ ラス２ボルト未満）から保護するためにバッテリ・バッファノブを持った電力供 給源モニタ回路も設けである。 ソース電圧■５がローパスフィルタ１９８に供給される。このローパスフィルタ １９８は、ＤＣ電流のみを扱うように設計しである。ローパスフィルタ１９８の 出力はライン２００に接続しである。このローパスフィルタは、市販のユニット であり、その機能は、電力供給源入力ライン２０２に存在するノイズを抑制する ことにある。 ローパスフィルタ１９８からの出力ライン２００は、第１電圧調整器２０４．第 ２＄圧調整器２０６．を圧変換器２０日およびブースト変換器２１０に接続して いる。電圧調整器２０４，２０６；よ、！１ａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ ｕｃｔｏｒ　Ｉｎｃ、からモデルＬＭ３４０の製品として普通に購入できるもの である。電圧調整器２０４は、導体２１２に出力を発生し、この出力は■、であ る。電圧調整器２０６は、Ｖ、である出力を導体２１４に発生する。■１　とし て代表的な電圧はプラス５．０ボルトである。■２の代表的な電圧は〒１０．０ ボルトである。 電圧調整器２０８は導体２００内の正供給電圧を調整済みの負電圧に変換するた めに設けである。電圧変換器がその出力ライン２１６に電圧Ｖ、を発生するのに 便利であろう。■３の代表的な電圧は−１０，０ボルトである。 ブースト変換器２１０は、二ニーヨーク州エンディコントのＥｎｄｉｃｏｔｔ　 Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｇｒｏｕｐの製造する、部品Ｅ−５００のような普通に購入 できる製品である。ブースト変換器の機能は、ライン２００からのＤＣ電圧を増 大させることにある。ブースト変換器の代表的な電圧出力は、土ｌＯＯボルトで ある■４である。 本発明の装置を通して一次駆動電圧はＶｌである５この電圧■１は、コンピュー タ５８およびメモリ６０に送られると共に、本発明の装置の他の構成要素の多く にも送られる。しかしながら、コンピュータ５８およびメモリ６０にはプログラ ムされたメモリ・チップがある。なんらかの理由のためにコンピュータ５８およ びメモリ６０への電圧がなくなった場合、あるいは、電圧が成るレベルよりも低 くなった場合、コンビュー夕５８およびメモリ６０内のプログラムされた記憶内 容が失われることになる。これを避けるために、ライン２１２内に電圧調整器２ ０４の出力をモニタするバッテリ・バンクアップ回路を用いると望ましい。瞬間 的とはいえライン２１２内の電圧が失われた場合、バッテリ２１８が利用されて コンピュータ５８へのライン２２０，２２２およびメモリ６０へのライン２２４ を通して絶えず電圧を確保できる。メモリ２２４へ送られる電圧は■、であり、 ３．０ボルトである。 バッテリ・ハックアップ回路内には、ウォッチドッグ・ユニット２２６が設けで ある。ウォッチドッグ・ユニット２２６も、カリフォルニア州すニーベールのＭ ａｘｉｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製造するモデルＭＡＸ　６９０のような購 入できる製品である。このウォッチドッグ・ユニット２２６は、いかなる電力障 害も検出するようになっている。ウォッチドッグ・ユニット２２６は、割り込み ライン２２０を通して信号を送ることによってシャットダウン・ルーチンを始動 する。この期間中、電圧■、は持続される。 電圧■１が低下し始めるが、まだウォッチドッグ・ユニット２２６の最低作動電 圧より上にある場合、ウォッチドッグ・ユニット２２６はライン２２を通してリ セット・モードに切り替わる。この位置において、コンピュータ５８内のメモリ はまた保護されている。 電圧■１がさらに低下すると、バッテリ電圧２１８への完全な切り換えが行われ る。ここで、この期間全体ヲ通シて、３ボルトの最低電圧Ｖコがメモリ６ｏへ送 られ、その内容が失われるのを防いでいることに注目されたい。 なんらかの理由のために、バッテリ２１８の電圧が低下し始めると、ウォッチド ッグ・ユニット２２６は成るさらに低下した電圧れべるでさらに低電力状態に切 り替わることができる。この最低電圧レベルはコンピュータ５８ならびにメモリ ６０に送られる。なんらかの理由のためにバッテリ２１８の電圧が失われた場合 、コンビエータ５８およびメモリ６ｏ内の記憶内容が失われることになる。しか しながら、この状況は非常に稀であると考えられる。 ここで、本発明の詳細な説明を添付図面と合わせて検討すると、特に説明しなか った抵抗器、コンデンサおよび半導体装置が含まれていることがわかるであろう 。これらの構成要素を設けたのは、任意の電子回路のバイアス作用、タイミング 作用その他のご（普通の正常機能のためである。したがって、これらの構成要素 および機能を特別に説明する必要はないと考える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）或る構造の重量を決定する方法であって、送信側音響トランスジューサを取 り付け、前記構造の荷重支持部材上に間隔を置いて受信側音響トランスジューサ を取り付ける段階と、前記送信側音響トランスジューサから前記荷重支持部材内 へ音波を発する段階と、前記受信側音響トランスジューサによって前記音波をピ ックアップする段階と、 前記送信側音響トランスジューサから前記受信側音響トランスジューサヘの前記 音波の伝達にかかった経過時間を決定する段階と、 前記経過時間を、前記構造の既知の重量および確認されている経過時間から先に 計算してあり、各特定の経過時間および重量についてグラフ上に異なった点を取 ったグラフ表示と比較する段階と、前記構造についての重量を得て表示する段階 とを包含することを特徴とする方法。 ２）請求の範囲第１項記載の方法において、決定段階と、比較段階と、重量を得 て表示する段階がコンピュータで達成されることを特徴とする方法。 ３）計量しようとしている構造内へ音波を送信する手段と、 前記音波を受信する手段と、 音波の送信開始と音波の受信との間の経過時間を計算する手段と、 この経過時間を、重量が各先に確認されている経過時間について既知である前記 構造についての先に確認されている経過時間と比較する手段と、前記構造につい ての現在の重量を得、前記現在の率の値を表示する手段と を包含することを特徴とする重量決定装置。 ４）請求の範囲第３項記載の重量決定装置において、前記重量を得る手段がコン ピュータを包含することを特徴とする重量決定装置。 ５）請求の範囲第３項記載の重量決定装置において、前記送信、受信手段の両方 が、前記構造の荷重支持部材上に既知の間隔を置いて固定されていることを特徴 とする重量決定装置。 ６）或る構造の重量を決定する方法であって、コンピュータを利用する段階と、 複数の既知の異なった重量の各々について個別の音波を前記構造の荷重支持部材 を通して送信する段階と、 前記送信点から或る既知の間隔を置いて前記音波を受信する段階と、 各重量について前記送信と前記受信との間の経過時間を測定する段階と、 前記経過時間と前記重量で前記コンピュータをプログラムし、前記コンピュータ 内に重量対時間の曲線を生成する段階と、 前記構造の重量を変えて現在重量を生じさせる段階と、 前記構造の前記荷重支持部材を通して音波を送信する段階と、 送信点と受信点の間の前記間隔を維持しながら前記現在重量について前記音波を 受信する段階と、前記現在重量について前記送信と前記受信の間の経過時間を測 定する段階と、 前記現在重量についての前記経過時間を前記コンピュータヘ入力する段階と、 前記コンピュータ内で前記経過時間を前記曲線と比較し、前記現在重量を得る段 階と、前記値を表示する段階と を包含することを特徴とする方法。 ７）重量が増加する可能性のある荷を運ぶためのトラックであり、少なくとも１ つの荷重支持車軸を有するトラックと重量決定装置との組み合わせにおいて、前 記重量決定装置が 前記車軸上に装着してあり、前記車軸内へ音波を発する音波送信手段と、 前記音波送信手段から間隔を置いて前記車軸上に装着してあり、前記音波をピッ クアップする音波受信手段と、 前記トラック内に装着してあり、前記音波の送信と受信の間の経過時間を測定し 、それを既知の経過時間対重量値と比較して前記車軸にかかる前記トラックの現 在重量を確認するコンピュータ手段とを包含することを特徴とする重量決定装置 。 ８）請求の範囲第７項記載の組み合わせにおいて、前記音波の送信、受信の両手 段が前記車軸に固定してあることを特徴とする組み合わせ。 ９）請求の範囲第８項記載の組み合わせにおいて、前記音波受信手段が前記音波 送信手段から既知の間隔を置いて設置してあることを特徴とする組み合わせ。 １０）請求の範囲第９項記載の組み合わせにおいて、前記コンピュータ手段にデ ィスプレイが接続してあり、このディスプレイが前記コンピュータ手段によって 付勢されて前記現在重量の値を表示することを特徴とする組み合わせ。 １１）請求の範囲第７項の記載において、前記音波送信手段が複数の個別の送信 トランスジューサを包含することを特徴とする組み合わせ。 １２）請求の範囲第１１項記載の組み合わせにおいて、前記音波受信手段が複数 の受信トランスジューサを包含することを特徴とする組み合わせ。 １３）請求の範囲第１２項記載の組み合わせにおいて、前記受信トランスジュー サの数が前記送信トランスジューサの数に等しいことを特徴とする組み合わせ。 １４）請求の範囲第１３項記載の組み合わせにおいて、単一の送信トランスジュ ーサと単一の受信トランスジューサのみが、任意の所定の瞬間に付勢され、或る 特定の送信トランスジューサについて或る特定の受信トランスジューサが付勢さ れるようになっていることを特徴とする組み合わせ。