本文介紹了一種軸重式地磅方案。該方案硬件結構簡單，軟件算法新穎，具有一定的實用價值。

0.引言

地磅是各種礦業、鋼鐵企業、港口部門廣泛應用 的稱重器具。這些部門吞吐量大，稱量任務重，所以快 速高效是對所用地磅的基本要求。其次，造價便宜， 維修和調整方便，構造簡單等也是合理的要求。正是為 了滿足這種需要，動態地磅在最近幾年發展較快。 但大多都是整車計量方式。假設汽車以lOkm/h的速度 通過地磅，如果要求汽車至少在稱臺面的時間為0.5s， 那么整車計量方式的動態汽車衡臺面長度至少應為整車 長度再加1.5m。這樣的地磅當然是一個龐然大物，大 大增加了工程造價和占地面積。所以動態地磅的發展 方向應當是軸計重方式。當前應用中的地磅多種多 樣，功能和原理也各不相同。但大多或者結構復雜，價 格較貴；或者結構簡單但存在計量缺陷，容易漏檢。作 者經過比較多種地磅和機械式地磅后，提出一 種新式汽車衡方案。該方案結構簡單，算法新穎，具有 一定的實用價值。

1.方案原理

以三軸汽車為例進行分析，由力學原理可知，汽車 的總重量等于各個輪對的壓力之和，即G=F1+F2+F3。 如圖1所示。

所以，我 們只要測量出 汽車的各個輪 對的壓力就可 以算出汽車的 總重量。正是基于這個原理，設計了以下方案。

2.方案說明

2.1硬件部分

硬件部分整體方案如圖2所示。

圖中的光電傳感器是用來檢測有無車輛通過地磅源發射出的光投射到光電傳感器上。光電傳感器接受到 光后，產生一個高電壓信號Uk=l。Uk經過放大后傳到 非門電路上。由于非門電路的反向作用，輸出一個低電 壓信號Uc=0。當單片機接受到Uc-0時，拒絕接受壓力 信號的輸入。

當有車輛通過時，光源發出的光被隔斷。光電傳感 器接受不到光，輸出為低電壓信號Uk=0。這時，非門電 路輸出為高電壓信號Uc=l。單片機接受到這個高電壓信 號后，開始接受輸入的壓力信號。

當汽車的輪對通過地磅梁時，壓力傳感器測量 出相應的壓力信號n，￡2，f3。壓力信號是非常微弱的模擬 電信號，所以要經過放大器放大。放大后的模擬信號經 過A/D轉換器轉換成數字信號后傳輸到單片機。由于壓 力信號是連續的信號，所以單片機首先對其進行信號采 樣，然后經過濾波，再選出恰當的值作為車軸的壓力。 車軸的壓力就等于fl，f2，B之和，即F-fl+f2+f^把F的值依次保存到變量FI、F2、F3中：

當汽車通過后，光源發出的光又投射到光電傳感器 上。這時，光電傳感器又輸出高電壓信號，非門輸出低 壓信號。單片機接受到這個低壓信號后，停止接受壓力 信號的輸入，并把前面的FI、F2、F3進行求和。汽車 的總重量就等于各個輪對的壓力之和。把結果輸出到屏 幕和打印機。

2.2軟件部分

單片機的應用程序流程如圖3所示。

本程序的總體思想就是當車軸經過稱臺面時，對其 壓力信號進行采樣。先過濾掉車輪剛剛進人稱臺階段的 壓力信號，保留車輪平穩通過稱臺時的壓力信號，然后 又過濾掉車輪離開稱臺階段的壓力信號。對保留的壓力 信號求平均值，這個平均值就是車軸的壓力。最后把所 有車軸的壓力求和，就得到整車的重量。

本程序之所以采用光電傳感器送來的信號作控制信 號，就是為了控制可靠，避免誤操作。要求T大于一個閥 值，是為了避免在車輪還未經過稱臺時，稱臺本身的震動 或誤差產生的壓力信號被單片機接受，誤當作是車軸的壓 力信號。要求壓力信號的相對變化率小于一個檢測值，是 為了過濾掉車輪進人或退出稱臺階段的壓力信號。因為這 兩個階段壓力信號急劇變化，不能反映車軸的真實壓力。

由于計算時只保留車輪平穩通過稱臺時的壓力信 號，所以要求汽車的通過速度不能太快，要有一段在稱 臺上平穩運行的時間。以稱臺面長1.5m為例，假設稱臺 及壓力傳感器的響應時間為0.5s，采樣周期為2ms,如 果要求至少采樣500個，則車速不能超過3.6km/h。

3.本方案的優點

首先，本方案自動化程度高，幾乎不用人工參與就 可以稱出汽車的重量。其次，允許汽車 連續通過稱重，從而效率也比較高。第 三，本方案由于采用逐次測量汽車的各 個輪對的壓力進行累加的方法，所以，地磅的結構很小，占地也很小。第四， 由于所有信號都采用電信號傳輸，所以 操作人員可以遠離汽車通過的現場，改 善了工作人員的工作條件。而且，采用 單片機控制，便于實現遠程網絡化管理。

另外還有一個潛在的優點，就是本 方案稍加擴展就可以實現更多的功能。 比如，如果給通過的汽車配置一個條形 編碼，把汽車的凈重預先存在計算機中， 在汽車通過時，用紅外線檢測儀掃描一 下條形編碼，計算機自動把稱重結果減 去該車的凈重，便得到所載貨物的重量。

4.結論

為了避免汽車通過稱臺時，稱臺水 平方向搖動使壓力傳感器產生附加應 力，應安裝稱臺的水平方向定位裝置以 承受水平方向的力。

為了能準確地稱量出各車軸的實際 壓力，在稱臺前后應各有一段坡度小于 0.3%的路面。這段路面的長度至少要大 于所通過的汽車的全長。

車速應根據實際的臺面長度和響應 時間限應保持勻速，禁止加速或減速。因為變 速時，車輪對臺面有附加壓力。

由于是動態稱重，所以誤差肯定是有的。可以根據 實際的經驗公式對稱重結果加以修正。