实时智能汽车超载报警系统的研究设计

实时智能汽车超载报警系统的研究设计口丘文未口刘其洪口张庆山华南理工大学机械与汽车工程学院广州５１０６４０摘要：车辆超载是我国公路运输行业的一个普遍问题，对运输安全的危害很大。利用电阻应变片、惠斯顿电桥、放大电路、Ａ／Ｄ转换电路、ＣＰＵ处理电路和报警装置组成一个实时智能的汽车超载报警系统，可对行驶过程中的汽车进行实时称重，并且当车辆超载时能自动发出报警信号，这对治理超栽、保护公路等具有重要意义。关键词：车辆超载报警系统钢板弹簧中图分类号：ＴＨｌｌ３．２＋ｌ实时称重文章编号：１０００—４９９８（２０１０）１２—００４ｌ—０３文献标识码：Ａ传统的静态称重作为检测公路车辆超载的方法，存在效率低、占地面积大、移动不方便等缺点¨Ｉ，这就需要一种更为高效经济的方法来测量汽车重量。车辆行驶称重技术（Ｗｅｉｇｈｉｎ应力来实现。汽车钢板弹簧的工作环境是一个非线性接触的状态。应用ＡＮＳＹＳ技术，按各片弹簧几何形状和材料参数，可以准确计算出弹簧各点应变情况。图２是钢板弹簧的应力云图，由图可知，钢板弹簧上表面靠近中间处拉应变最大，下表面靠近中间处压应变最大¨Ｉ１４Ｉ。因此，两片电阻应变片应贴在钢板弹簧上面，其中一片靠近骑马螺栓处测拉应变；另外两片应贴在钢板弹簧下面，其中～片靠近骑马螺栓测压应变。四片应变片组成电桥电路。Ｍｏｔｉｏｎ，ＷＩＭ）作为一种智能称重技术得到了广泛研究和迅速发展１２１。利用电阻式传感器测量车重，能实现汽车的实时称重。驾驶者在行车过程中能实时了解载重状态，对确保汽车的安全驾驶，以及治理超载、保护公路等具有重要意义。１系统实现框架如图ｌ是实时智能汽车超载报警系统的实现过程。借助ＡＮＳＹＳ有限元软件对汽车钢板弹簧进行应力分析，确定电阻应变片安装位置；四片电阻应变片粘贴在汽车钢板弹簧上，组成一个电桥电路。其中两片应变片测拉应变，另外两片测压应变；汽车增重，钢板弹簧产生应变，电桥产生电压差，且电压差相对于应变成线性关系；放大电路将电桥信号放大，通过Ａ／Ｄ转换和微型控制器进行处理，利用已标定参数的智能传感器，实时对车辆进行称重并显示；当车辆超载时，系统自动发出报警信号。电片置电桥测应变▲圈Ｉ墨囊鬟变位处理信号放大乍统ｌｌ实并Ｉｌ翘¨ＵＨ㈠¨微型控制器霎塞户｜鐾票ＰＩ萎驴几∥肿２．２放大电路利用放大器ＡＤ５２４作为前置放大器，对由应变电阻组成的电桥电路进行信号放大，如图３所示。１、２接输入信号，３分别与ｌｌ、１２、１３短接，构成放大倍数分别为１０、１００、１０００，也可将３与１６间接人电阻构成其他放大倍数。４、５间接入调零电阻．９输出放大信号”Ｉ。２．３系统实现框架图２系统实现关键技术实时称蕈＝是本系统的核心所在．为此，首要任务是２．１传感器应变片安装位置确定对汽车的重量进行传感测量。综合考虑各种冈素．选取在汽车钢板弹簧上安装应变片，通过测量钢板弹簧的收稿Ｅｔ期：２０１０锋：６Ｙ］Ａ／Ｄ转换与单片机处理系统Ａ／Ｄ转换电路与单片机处理系统如图４所示。放大器ＡＤ５２４输出信号接人１２位的Ａ／Ｄ转换芯片ＭＡｘｌ９７．ＭＡＸｌ９７利用ＭＡＸ８８７５提供稳定的＋５Ｖ电源，￥ＩＪＪ＋ＩＭＡＸ６１９２提供２．５Ｖ基准电压。单片机Ｉ】ｏ接８位数摊机械制造４８卷第５５６期２０ｌｏ／１２囤万方数据于３ｋＮ时，电压缓慢上升，说明应变变化很小，当力大于３ｋＮ时，电压呈线性上升，说明应变呈线性变化。对数据标定时，需注意不要计人小于３．５ｋＮ的数据，否则会引入较大误差。应用最小二乘法处理并求取车辆称重系统的拟合工作线，当已知各力Ｅ作用于钢板弹簧，并用实验测得其输出电压队。考虑到电阻应变式传感器是线性传感器，可设：Ｕ＝ＫＰ＋ｂ（１）其中：Ｋ＝辱玺黔拦舻６＝堡哗拦斋冬费产垃Ｖ／ｋＮ。６＝一０．３４４９ｃ２，（３）对于表１，取Ｆ＞３．５ｋＮ的数据，求得：Ｋ＝０。１０５３Ｖ，表表ｌ钢板弹簧应力实验数据Ｆ／ｋＮ０．５１Ｉ．５２２．５Ｕ，、０明（当Ｆ＞３ｋＮ时）每增加１，／ｋＮｌｌｌＩ．５１２１２．５Ｕ，～０．８ｌｋＮ，电压增加０．１０５３ｖ。假设已知测得的电压，０．Ｏｌ０．ＯｌＯ．０２０．０４０．０６Ｏ．８６０．９１Ｏ．９６１．Ｏｌ１．０６１．１２将Ｋ、ｂ代入式（１），可以计算电压所对应的力的大小，此为理论数据。将理论数据与实验数据进行比较，数据误差在０．４１ｋＮ以内，相对误差在ｌ％以内。２．５实时称重及超载报警据线，Ｐ２．０的作用是通过反相器７４ＬＳ０４向ＭＡｘｌ９７提供片选信号，Ｐ１．１控制１２位数据的高低位【６】。２．４车辆称重系统的标定如图７是汽车载重实时显示及超载报警实物图。模块采用１２２３２液晶、Ｌｅｄ灯、蜂鸣器组合而成。系统标定后，根据汽车的核定载重（即安全载荷），可以求得对应的安全电压值。当检测到电压大于安全电压时，可以在液晶显示“载荷量：＂Ａ－★★吨”“是否超１３１３．５１４３３．５４４．５０．０８Ｏ．１２Ｏ．１６Ｏ．２０Ｏ．２４１４．５１５１．１７１．２３１．２８Ｉ．３４５５．５１５．５１６１６．５１７１７．５１８６６．５７７．５Ｏ．２９Ｏ．３３０．３８０．４５０．４９０．５４０．５９Ｏ．６４０．７００．７５１．３９１．４４１．５０１．５５Ｉ．６ｌ采用试验的方法，根据实际测量结果来对车辆称重系统进行标定，图５所示为７～８ｔ货车钢板弹簧力学加载试验来模拟汽车载重的变化情况。从零载荷开始加载，每次增加５００Ｎ，加载至２ｌｋＮ（用此型号钢板弹簧的汽车的安全载荷为８ｔ，２０８８．５９１８．５１９１９．５２０２０．５２１Ｉ．酯１．７２１．７８１．８３１．８９ｋＮ接近于一副弹簧９．５１０１０．５安全载荷），依次测得输出电压。表ｌ是实验结果，图６是用Ｍａｔｌａｂ软件对实验数据结果进行的分析。当力小回彻／ｎ万方数据机械制造勰卷第５靳期矗隧ｂ干粉砂浆中概率筛面参数的研究口赵利华口陈君若口刘显茜昆明６５００９３口陶翼飞昆明理工大学机电工程学院摘要：基于概率筛分理论。通过对粒群沿筛面长度透筛的数学模型的研究。分析了概率筛分中相对粒度、筛面倾角、筛面长度等对透筛概率的影响，得出概率筛分中筛孔尺寸与分离粒度之比和筛面倾角不宜过小，一般取筛孔尺寸与分离粒度之比为２—１０，筛面倾角为２５—６００；在满足筛分效率的情况下，尽可能选择较短的筛面长度。关键词：概率筛分相对粒度透筛概率筛面倾角文献标识码：Ａ文章编号：１０００—４９９８ｆ２０１０）１２—００４３—０３中图分类号：ＴＨｌ４５．９；ＴＵ６３＋４干粉砂浆又称干拌砂浆、干混砂浆，是将水泥、干小的分离粒度。概率筛筛孑Ｌ、筛面倾角等筛面参数直接影响筛分效果。因此，在概率筛设计过程中，选择合适的筛面参数，对物料的筛分的效果有着非常重要的意义。砂、矿物掺合料和功能性外加剂（叮再分散乳胶粉和纤维素醚等高分子聚合物粉末）按一定比例，搅拌均匀，并由专业工厂集中生产并运输到使用现场的砂浆拌合物Ｉ。Ｉ。干混砂浆作为新型绿色节能环保的建筑材料，正得到国家政策强制性推广及应用。大多数干粉产品的含砂馈达６０％至８０％，由于干混砂浆原料配方中砂的级配不同。因此需要将砂按不删粒径范围进行分类，使砂从粗到细，合理分布，才能满足砂的级配要求１２Ｉ。采用概率筛，将砂筛分成需要的级配砂。具体的级配要求。根据客户生产产品所需级配要求制定。１概率筛分理论振动筛面上物料的筛分过程，是以概率论的原理为基础的，物料颗粒的透筛概率理论实质上就是筛分的基本原理。概率筛分法是指用统计的方法，研究由不同粒度的颗粒构成的碎散物料群在筛面上的透筛概率，以此理论为基础，建立的筛分法称为概率筛分法，也称摩根森筛分法１３Ｉ。粒群沿筛面长度透筛的数学模型的建立。物料的筛分实际上是粒群按自身的粒度组成进行分层和分离的过程，单个颗粒的运动都要受到周围颗粒的影响，因此，应该用概率统计学的方法研究物料的筛分过程，建立粒群透筛概率分布模型。赵跃民将颗粒的透筛过程概率筛又称摩根森筛，它利用概率原理，采用多层筛分，占地面积小．体积小，单位面积处理能力大，因此适合于干混砂浆配置中所需砂的分级筛分。概率筛的最大特点是采用大筛孔、大倾角的较短筛面来实现较收稿【ｉ期：２０１０年７Ｂ－４－－＋－＋－＋－＋－＋－＋・＋・＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－・＋－－・卜－——卜－＋・＋－—卜＋－＋－＋一＋－＋－＋－＋・＋・＋－＋－＋－—卜－・●一－－・卜－－－．．－＋・＋－—＋－－＋－＋・＋－＋・—卜＋・＋－＋－＋・＋・载：是”，并亮红色指示灯，同时蜂鸣器发出响声；当检测到电压小于安全电压时，液晶显示“载倚量：★★★吨”“是否超载：否”，并亮绿色指示灯。心ＢｅｒｇａｎａＡＴ。ＮｏｒｍＬｉｎｄｇｒｅｎｂ．ＣｕｒｔｉｓＢｅｒｔｈｅｉｏｔ．ＰｒｅｓｅｒｖｉｎｇＨｉｇｈｗａｙｌｎｆｒａｓｔｒｕｅｔｕｒｅＵｓｉｎｇＷｅｉｇｈ—ｉｎ—ｍｏｔｉｏｎ（ＷＩＭ）ＩＲＪ．ＴｒａｓｎｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＮｅｗｓ．１９９８：２—８．３结束语本文设计的实时智能汽车超载报警系统，能够对汽车进行实时称莺，并实现超载自动报警功能。将系统心件Ｊ在实际的轻型货车中，实车运行结果表明效果良好．验证』，系统的有效性和准确性。课题的．Ｆ一步工作足保址系统的稳定性和实用性。ｂ陈晓霞．ＡＮＳＹＳ７．０高级分析【Ｍ】．北京：机械工业出版社．２００４．Ｈ尚小江，邱峰，赵海峰．ＡＮＳＹＳ结构有限元高级分析方法喳陋参考文献ｌ与范例应用【ＭＪ．北京：中国水利水电出版社。２００８．张洪润．傅瑾新．传感器应用电路２００例【Ｍ】．北京：北京航卒航天大学出版社，２００５．戴佳，戴卫恒．５ｌ单片机ｃ语言应用程序设计实例精讲【Ｍ１．北京：电子工业出版社，２００６．张洪润．传感器技术大全（上册）【Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版社，２００７．（编辑禾ｌＪａｍｅｓＧ．ＴｈｅＯｒｅｇｏｎＤＯＴＳｌｏｗ—ｓｐｅｅｄＷｅｉｇｈ—ｉｎ—ｍｏｔｉｏｎｎ１Ｊ（ｓ瞩’ＩＭ）Ｐｒｏｊｅｃｔ【ＲＪ．１１１ｅｉ）ｏｒｔａｔｉｏｎ．１９８８．ＯｒｅｇｏｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＴｒａｎｓ．盒禾）机械制造４８卷第５５６期２０ｌＯ／１２画万方数据实时智能汽车超载报警系统的研究设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：丘文未，刘其洪，张庆山，QiuWenwei，LiuQihong，ZhangQingshan华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510640机械制造MACHINERY2010,48(12)参考文献(7条)1.张洪润传感器技术大全20072.戴佳;戴卫恒51单片机C语言应用程序设计实例精讲20063.张洪润;傅瑾新传感器