KR20030084402A - 차량하중측정기의 영점보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량하중측정기의 영점보정장치에 관한 것으로, 차량(40)의 하중을 측정하기 위한 구동전압이 인가되는 제1라인(EXC+)과 제1접지라인(EXC-)이 접속되며 차량(40)의 하중이 가해지는 경우 측정전압이 측전압처리부(30)로 인가되도록 연결하는 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG+)이 접속된 로드셀(11)에서 제2라인(S IG+)과 제1접속라인(SIG+)을 통해 출력되는 기준전압을 수신받아 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 제1증폭기(21)와, 제1증폭기(21)에서 출력되는 기준전압을 수신받아 디지털신호로 변환시켜 출력하는 ADC(22)와, 디지털신호로 변환된 기준전압을 수신받고 수신된 전압레벨과 미리 저장된 기준값과 비교하여 그 차에 해당되는 보정신호를 발생한 후 발생된 보정신호를 DAC(24)를 통해 아나로그신호로 변환시킨 후 아나로그신호로 변환된 보정신호를 가감산회로(25)를 통해 소정의 레벨로 변환시켜 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG-)을 통해 인가시켜 영점을 보정하는 마이콤 (23)으로 구성하여, 로드셀로의 영점을 보다 정밀하게 보정할 수 있도록 함에 있다.

Description

차량하중측정기의 영점보정장치{Automatic zero point compensator for a axial-load gauging machine}

본 발명은 차량하중측정기의 영점보정장치에 관한 것으로, 특히 과적차량에 의한 도로파손이나 안전사고를 예방하기 위해 화물차량의 과적여부를 감지하기 위해 차량의 하중을 측정하는 차량하중측정기의 영점을 보정하기 위한 장치에 관한것이다.

화물차량의 과적으로 인한 도로의 파손이나 안전사고를 예방하기 위해 차량하중측정기가 사용된다. 차량하중측정기는 화물차량의 하중을 측정하기 위해 로드셀(Loadcell)이 사용되며, 로드셀은 자체의 온도특성이나 변형 등으로 인해 하중이 없는 상태에서 출력되는 전압인 기준전압이 "0 V(zero volt: 이하 영점이라 칭함)"가 되지 않는 경우가 발생될 수 있으며, 이로 인해 차량의 하중 측정시 오류를 유발시킬 수 있다.

로드셀의 열적특성이나 변형 등에 의한 하중측정 오류를 방지하기 위해 방법이 대한민국 특허 제0001240호(1991. 2. 6 등록)에 소개되어 있으며, 이를 첨부된 도 1을 이용하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1은 대한민국 특허 제0001240호에 개재된 힘측정장치(1)를 나타낸다. 힘측정장치(1)는 힘데이터 생성기(2), 온도소자(3), 온도데이터 생성기(4), 메모리(5), 방정식 생성기(6), 메모리 (7), 영점변동생성기(8), 감산기(9) 및 표시기(10)로 구성된다.

힘데이터 생성기(2)는 하중에 반응하여 발생되는 힘신호와 하중이 없는 상태에서의 발생되는 기준전압인 힘신호를 일정한 간격으로 각각 발생시키고, 온도데이터 생성기(4)는 온도소자(3)에서 감지된 온도를 수신받아 일정한 간격으로 온도신호를 발생한다. 각각 발생된 힘신호와 온도신호는 메모리(5)에 저장되며, 메모리 (5)에 저장된 힘신호와 온도신호를 이용하여 방정식 생성기(6)에서 소정의 방정식를 산출하여 메모리(7)에 저장하고, 메모리(7)에 저장된 방정식을 이용하여 영점변동 생성기(8)에서 영점을 조정하기 위한 정보를 발생한다. 영점변동 생성기(8)에서발생된 정보는 감산기(9)를 통해 영점을 보정하고 보정된 결과는 표시기(10)에 출력된다.

종래와 같이 온도신호와 힘신호를 상호관계를 이용하여 방정식을 산출하고 산출된 방정식을 이용하여 영점을 보정하는 등의 간접적인 소프트웨어적인 방법으로 영점을 보정하는 경우에 온도측정과 힘신호의 측정에 따른 오차가 발생될 수 있으며, 이로 인해 로드셀을 이용하여 차량의 하중을 측정하는 경우에 영점 보정의 오차로 인한 정확한 측정값을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 차량하중측정기에 구비된 로드셀의 온도변화, 변형 및 기타 다른 원인으로 로드셀의 기준전압이 변화하여 발생되는 하중측정의 오류를 로드셀로부터 출력되는 전압을 이용하여 직접적으로 영점을 보정함으로써 기준전압을 보다 안정화시켜 정밀하게 차량의 하중을 측정할 수 있는 차량하중측정기의 영점보정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 로드셀의 영점 보정시 차량의 진입을 감지하여 자동으로 로드셀의 영점을 보정할 수 있는 차량하중측정기의 영점보정장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 차량하중측정기의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 차량하중측정기의 구성을 나타낸 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 영점보정장치의 회로구성을 상세히 나타낸 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 차량하중측정기 11: 로드셀

20: 영점보정장치 30: 측정전압처리부

40: 차량

본 발명의 차량하중측정기의 영점보정장치는 차량의 하중을 측정하기 위한구동전압이 인가되는 제1라인(line)과 제1접지라인이 접속되며 차량의 하중이 가해지는 경우 측정전압이 측정전압처리부로 인가되도록 연결하는 제2라인과 제2접지라인이 접속된 로드셀(load cell)에서 제2라인과 제1접속라인을 통해 출력되는 기준전압을 수신받아 소정의 레벨(level)로 증폭하여 출력하는 제1증폭기와, 제1증폭기에서 출력되는 기준전압을 수신받아 소정의 해상도를 갖는 디지털신호로 기준전압을 출력하는 ADC(analog to digital converter)와, 디지털신호로 변환된 기준전압을 수신받고 수신된 전압레벨과 미리 저장된 기준값과 비교하여 그 차에 해당되는 보정신호를 발생한 후 발생된 보정신호를 DAC(digital to analog converter)를 통해 아나로그신호로 변환시킨 후 아나로그신호로 변환된 보정신호를 가감산회로를 통해 소정의 레벨로 변환시켜 제2라인과 제2접지라인을 통해 인가시켜 영점을 보정하는 마이콤으로 구비됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 차량하중측정기의 구성을 나타낸 도이고, 도 3은 도 2에 도시된 영점보정장치의 회로구성을 상세히 나타낸 블록도 이다. 도시된 바와 같이, 차량(40)의 하중을 측정하기 위한 구동전압이 인가되는 제1라인(EXC+)과 제1접지라인(EXC-)이 접속되며 차량(40)의 하중이 가해지는 경우 측정전압이 측전압처리부(30)로 인가되도록 연결하는 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG+)이 접속된 로드셀(11)에서 제2라인(SIG+)과 제1접속라인(SIG+)을 통해 출력되는 기준전압을 수신받아 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 제1증폭기(21)와, 제1증폭기(21)에서 출력되는 기준전압을 수신받아 디지털신호로 변환시켜 출력하는 ADC(22)와, 디지털신호로 변환된 기준전압을 수신받고 수신된 전압레벨과 미리 저장된 기준값과 비교하여 그 차에 해당되는 보정신호를 발생한 후 발생된 보정신호를 DAC(24)를 통해 아나로그신호로 변환시킨 후 아나로그신호로 변환된 보정신호를 가감산회로(25)를 통해 소정의 레벨로 변환시켜 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG-)을 통해 인가시켜 영점을 보정하는 마이콤(23)으로 구성된다.

본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 차량하중측정기(10)의 설치예를 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 차량하중측정기(10)는 지면(13)에 로드셀(11)이 설치된 상태에서 로드셀(11)의 상측에 플레이트(plate)(12)가 설치된다. 플레이트(12)의 상측에는 하중이 측정될 차량(40)이 위치하게 되며, 차량(40)이 플레이트(12)에 위치되면 로드셀(11)에서 발생된 측정전압은 영점보정장치(20) 및 측정전압처리부(30)를 통해 처리되어 현재 플레이트(12) 상에 위치한 차량(40)의 하중이 측정된다.

차량(40)의 하중을 측정하여 로드셀(11)에서 발생된 측정전압을 처리하는 측정전압처리부(40)는 증폭회로부(31)를 통해 측정전압을 소정의 레벨로 증폭한 후 ADC회로부(32)를 통해 디지털신호로 변환된다. 디지털신호로 변환된 측정전압은 MCU(microprocessor unit)(33)에서 처리된 후 현재 차량(40)의 하중을 표시부(34)를 통해 표시된다.

표시부(34)에 표시되는 차량(40)의 하중을 정확하게 측정하여 차량(40)의 과적여부를 판별하기 위해 로드셀(11)의 영점을 보정해야 한다. 로드셀(11)의 등가회로는 도 3에서와 같이 저항(R1, R2, R3, R4)으로 구성되며, 외부에서 하중이 가해지는 경우에 측정전압을 출력하게 된다. 차량(40)의 하중을 측정하여 측정전압을 출력하기 전에 로드셀(11)의 영점을 조정하게 된다.

로드셀(11)의 영점을 조정하기 위해 먼저, 로드셀(11)에 접속 연결된 제2라인(SIG+)과 제1접속라인(SIG+)을 통해 출력되는 기준전압을 감지하게 된다. 여기서, 제1접속라인(SIG+)은 제1접지라인(EXC-)과 함께 로드셀(11)로 차량(40)의 하중을 측정하기 위한 구동전압이 인가되도록 구동전압 입력단을 구성하며, 제2라인 (SIG+)은 제2라인(SIG+)과 함께 로드셀(11)를 통해 출력되는 기준전압이 측정전압처리부(30)의 증폭회로부(31)로 인가되도록 입력단을 구성한다.

제2라인(SIG+)과 제1접속라인(SIG+)을 통해 출력되는 기준전압은 제1증폭기 (21)에서 감지하여 수신받는다. 제1증폭기(21)는 기준전압이 수신되면 수신된 기준전압을 소정의 레벨로 증폭하여 출력한다. 예를 들어, 로드셀(11)로부터 출력되는 기준전압의 레벨이 수 mV(mili volt)인 경우에 수 V(volt)의 전압으로 증폭하여 출력하게 된다.

제1증폭기(21)를 통해 증폭되어 출력되는 기준전압을 ADC(22)에서 수신받는다. ADC(22)는 소정의 레벨로 증폭된 기준전압이 수신되면 수신된 아나로그신호인 기준전압을 디지털신호로 변환시켜 출력하게 된다. ADC(22)은 수신된 아나로그 기준전압의 레벨이 -15V에서 +15V인 경우에 16비트(bit)로 분해서 0에서 65536값의 범위로 변화시켜 출력한다. 0에서 65536값의 범위로 변화시켜 출력되는 기준전압은 마이콤(23)에서 수신받는다.

기준전압을 수신받은 마이콤(23)은 수신된 기준전압의 전압레벨과 미리 저장된 기준값과 비교하여 그 차에 해당되는 보정신호를 발생하여 출력한다. 마이콤 (23)에서 출력되는 보정신호의 예를 들어 설명하면 먼저, 수신된 기준전압이 -32767이면 이를 -15V로 인식하고 반대로 +32767이면 수신된 전압이 +15V로 인식하게 된다. 따라서 마이콤(23)은 수신되는 기준전압이 -32767이면 이를 -15V로 인식하여 이를 0 V로 산출하기 위해 -32767의 기준값인 디지털 변환값인 +32767값을 갖는 15V를 보정신호로 발생하여 출력하게 된다. 즉, 기준값은 보정신호의 전압레벨을 의미하며, 하나의 값으로 설정된 값이 아니라 수신된 기준전압의 레벨을 0 V로 보정하기 위해 설정되는 값이다.

전술한 과정을 통해 보정신호가 산출되어 마이콤(23)에서 출력되면 출력되는 보정신호는 DAC(24)에서 수신받는다. 보정신호를 수신받은 DAC(24)은 디지털신호인 보정신호를 아나로그신호로 변환시켜 출력하고, DAC(24)를 통해 아나로그신호로 변환된 보정신호는 가감산회로(25)를 통해 소정의 레벨로 변환시켜 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG-)으로 인가하게 된다. 여기서, 가감산회로(25)는 수 V(volt)의 전압레벨을 수 mV로 다운시켜 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG-)으로 인가함으로써 증폭회로부(31)로 전달되는 기준전압을 "0 V"로 영점조정을 할 수 있게 된다.

영점 보정을 보다 정확하게 실시하기 위해 본 발명에서는 마이콤(23)에 제2증폭기(27)를 더 구비하고 있다. 제2증폭기(27)는 기준전압의 영점이 정확하게 보정되었는지 여부를 확인하기 위해 제2라인(SIG+)과 제2접지라인(SIG-)을 통해 출력되는 기준전압을 소정의 레벨로 증폭한 후 ADC(22)를 통해 피드백(feedback) 받는다. ADC(22)를 통해 피드백(feedback)되는 피드백 기준전압을 다시 마이콤(23)에서수신받아 전압레벨을 확인하여 0 V(zero volt)가 되지 않은 경우에 다시 전술한 과정을 통해 보정하게 된다.

영점 보정 과정을 자동차의 진입시 자동으로 실시하기 위해 마이콤(23)에는 광센서(28)와 릴레이 드라이버(relay driver)(29) 및 릴레이(26)가 구비된다. 마이콤(23)에 구비된 광센서(28)는 도 2에서와 같이 지지부재(28a)에 소정의 높이에 설치되어 하중을 측정하기 위한 차량(40)이 플레이트(12)로 진입하기 전에 진입되는 차량(40)을 감지하게 된다. 광센서(28)에서 차량이 감지되면 이를 마이콤(23)에서 수신받는다. 마이콤(23)은 광센서(28)에서 차량이 감지됨을 전달하면 이를 수신받음과 동시에 릴레이 드라이버(29)를 통해 릴레이(26)를 구동시켜 자동으로 기준전압의 영점이 보정되도록 제어하게 된다.

이와 같이 차량하중측정기에 구비된 로드셀의 온도변화, 변형 및 기타 다른 원인으로 로드셀의 기준전압이 변화하여 발생되는 하중측정의 오류를 로드셀로부터 출력되는 기준전압을 직접적으로 이용하여 영점을 보정함으로써 보다 정밀하게 차량의 하중을 측정할 수 있게 된다. 또한 광센서를 이용하여 자동으로 로드셀의 영점을 보정할 수 있는 효과를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 차량하중측정기에 구비된 로드셀의 온도변화, 변형 및 기타 다른 원인으로 로드셀의 기준전압이 변화하여 발생되는 하중측정의 오류를 로드셀로부터 출력되는 기준전압을 직접적으로 이용하여 영점을 보정함으로써 보다 정밀하게 차량의 하중을 측정할 수 있음과 아울러 광센서를 이용하여 자동으로 로드셀의 영점을 보정할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 과적차량을 감지하기 위해 사용되는 차량하중측정기의 영점을 보정하는 장치에 있어서,

   상기 차량하중측정기에 구비되어 차량의 하중을 측정하기 위한 구동전압이 인가되는 제1라인과 제1접지라인이 접속되며 차량의 하중이 가해지는 경우 측정전압이 측정전압처리부로 인가되도록 연결하는 제2라인과 제2접지라인이 접속된 로드셀에서 제2라인과 제1접속라인을 통해 출력되는 기준전압을 수신받아 소정의 레벨로 증폭하여 출력하는 제1증폭기;

   상기 제1증폭기에서 출력되는 상기 기준전압을 수신받아 디지털신호로 변환시켜 출력하는 ADC; 및

   상기 디지털신호로 변환된 기준전압을 수신받고 수신된 전압레벨과 미리 저장된 기준값과 비교하여 그 차에 해당되는 보정신호를 발생한 후 발생된 보정신호를 DAC를 통해 아나로그신호로 변환시킨 후 아나로그신호로 변환된 보정신호를 가감산회로를 통해 소정의 레벨로 변환시켜 상기 제2라인과 제2접지라인을 통해 인가시켜 영점을 보정하는 마이콤으로 구비됨을 특징으로 하는 차량하중측정기의 영점보정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이콤은 상기 가감산회로를 통해 출력되는 보정신호에 의해 상기 기준전압의 영점이 보정되었는지 여부를 확인하기 위해 상기 제2라인과 제2접지라인을 통해 출력되는 기준전압을 소정의 레벨로 증폭한 후 상기 ADC를 통해 피드백받기 위한 제2증폭기가 더 구비됨을 특징으로 하는 차량하중측정기의 영점보정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마이콤은 하중을 측정하기 위한 차량의 진입시 자동으로 상기 기준전압의 영점조정을 조정하기 위해 차량의 진입을 감지하여 광센서; 및

   상기 광센서로부터 차량의 진입이 감지되면 릴레이를 구동시켜 자동으로 기준전압의 영점이 보정되도록 구동시키는 릴레이 구동부가 더 구비됨을 특징으로 하는 차량하중측정기의 영점보정장치.