车辆电容称重装置研制

　　1　引　　言

　　近年来,我国道路运输车辆超载现象比较普遍,因超限运输产生的额外道路维修保养费用达几百亿元[1]。为了消除超载现象,设计采用一种电容传感器的车辆称重装置。该传感器为车载式,利用车辆本身钢板弹簧的变形检测车辆载荷,司机能由安装在驾驶室内的显示器随时知道车辆载荷值,并且在车辆超载时能自动切断车辆的燃油供给管路,使得车辆不能发动。这种装置结构简单,成本低廉,安装方便,电容传感器抗干扰能力强、稳定性能好。

　　2　车辆电容称重装置结构

　　若车辆有前后两根轮轴,电路框图如图1所示。前后传感器将载荷的变化转变为电容的变化;电容测量电路将电容值转换为电压值;单片机将传感器输出的电压值进行A/D转换,并将数据运算、处理后,将整车载荷值送给数字显示器;当车辆载荷超载时,输出点火控制信号。

　　采用电容传感器的车载式车辆载荷检测装置,可静态也可动态地检测车辆载荷质量,不受场所地点限制,不需另加专用弹性体,结构简单;电容极板密封在绝缘材料内,具有不变形、不磨损、不锈蚀、寿命长等优点。

　　3　电容称重传感器

　　电容车辆称重装置主要检测部件是车载式电容称重传感器,利用电容传感器输出电压来反映车辆载荷。

　　3.1　电容传感器结构

　　电容传感器由上极板部件和下极板部件组成,结构如图2所示。

　　上极板部件的绝缘体内密封有上屏蔽板和电容上极板,下极板部件的绝缘体内密封有电容下极板和下屏蔽板。电容极板引线采用屏蔽线,屏蔽层两端分别接屏蔽板和电容测量线路的地。为了避免下极板部件的上表面过多积聚污物而影响传感器的电容值,其上表面做成球面。

　　3.2　电容传感器安装

　　电容传感器安装如图3所示。

　　电容上极板部件中包括电容上极板和上屏蔽板,安装在车架下部,左右居中;电容下极板部件包括电容下极板和下屏蔽板,安装在轮轴中部的上方,电容两极板面相对且上下对正。屏蔽板接电容测量线路的地。车辆的每根轮轴上方均安装一套电容传感器。

　　在载荷作用下,汽车的缓冲减振机构(钢板弹簧)产生变形,电容传感器两极板间距离d发生变化,传感器的电容值也随之变化。预先标定出传感器电路输出电压值与该轮轴载荷值之间的关系,以后就可以根据各轮轴传感器电路的电压值得到该轮轴的载荷质量。将各轮轴的载荷质量相加,便得到整车载荷质量。

　　4　电容测量线路

　　受车体结构尺寸和钢板弹簧最大变形量的影响,电容传感器的面积不可能很大,极板间的距离相对较大,因而极板间的电容值相应较小,往往会比1 pF还小。而电容极板引线与地之间的杂散电容却会远远大于被测电容。因此,不具有消除杂散电容影响能力的一般电容测量线路,难以精确测量被测电容。