静态轨道衡车辆上衡位置检测系统的设计与实现

　　引言

　　静态轨道衡是用于称重静止状态车辆载重的轨道衡。传统的静态轨道衡称重系统主要由三部分组成:机械秤台、称重转换器和计算机管理系统。传统称量系统存在的主要问题是浪费人力资源、操作人员手动收集车辆信息导致信息的不准确等。因此静态轨道衡实现无人值守计量具有很高的实用价值。静态轨道衡无人值守计量系统中一个重要的环节就是车辆上衡的位置检测。车辆上衡位置检测的目的是判断车辆是否正确停放于静态轨道衡之上,以保证精确自动称重。在传统的称量过程中,不论是工作人员在现场或者通过视频远程查看是否正确停放,都难免造成误差,而且也浪费了人力物力,还有可能给作弊以可乘之机。本系统采用接近开关传感器和 CAN 总线技术,实现了车辆位置的自动检测,有效的解决了以上问题。

　　1车轮位置检测方法介绍

　　静态轨道衡称重现场示意图如图1所示。静态轨道衡车辆均为国家标准的四轮火车,因此本系统通过检测车辆车轮来准确判断火车的位置。

　　具体方法是在静态轨道衡称重台的其中任意一边内侧上并列安装接近开关组。接近开关是利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的。当货车停放在称重台轨道上,通过接近开关传感器检测车轮,当车轮处于接近开关的正上方时,接近开关传感器检测到上方垂直方向有金属,则输出开关量信号。本系统选用的接近开关的有效距离为25mm,根据货车的车轮直径,经过计算,每两个接近开关传感器的间距设计为10cm,这样可以保证当车轮停在称重台轨道上时至少有两个接近开关可以检测到信号。每个接近开关组有接近开关 8 个,静态轨道衡长度为14m,所以每个静态轨道衡上安装共18组接近开关组。每个接近开关组上有一个主控单元, 主控单元之间通过CAN总线进行通讯。主控单元通过对开关量信号进行分析,提取出开关量信号变化的位置,并计算出各点之间的距离,然后与车辆轴距进行对比,若符合轴距则说明停放正确,否则就需要校正停车位置。

　　2系统硬件设计

　　系统采用外部输入的+12V直流电源供电;+12V直流电源经过线性变压芯片转换为+5V,为单片机供电;+5V经过隔离为CAN收发芯片提供电源。接近开关输出的开关量信号经过光耦TLP521隔离输入到单片机I/O口。

　　每个控制单元采集8路接近开关输出的开关量信号。本系统采用STC11F02E单片机作为主控单元,STC11F02E单片机为增强型的8051内核,具有2KB的片内Flash程序存储器、2KB的EEPROM存储器和256KB的片内SRAM数据存储器。主控电路如图2所示。