专利名称：计重收费系统模拟信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动态称重系统故障检测领域，具体是一种计重收费系统模拟信号 发生器，适用于场复杂工况下的系统故障判断。
背景技术：
为了更好保护公路免受超载车辆对桥梁路面和结构的破坏，在各收费站的收费车 道上均安装了称重设备，实行计重收费，此方法对公路货运车辆超载的行为进行经济调节， 最大限度减少超载车辆通过。目前计重收费动态称重系统安装在收费车道内，由称重设备 和计重管理计算机系统组成。在实际使用过程中，由于收费车道内车辆集中，尤其是在高峰 时期，排队的车辆较多，这对系统的可靠性、稳定性要求很高。工作时不能出现故障或者出 现故障后能迅速解决故障，使设备恢复正常，道路保持畅通。目前，系统出现故障时主要由 维修工人用万能表进行故障检测，这花费的时间较长，影响了正常的交通秩序。
发明内容为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种计重收费系统模拟信号发生 器，可以快速诊断出收费系统的故障，为计重收费设备快速修复提供保障。本实用新型是以如下技术方案实现的一种计重收费系统模拟信号发生器，其特 征在于包括壳体和装置在壳体内部的模拟信号发生电路；所述的模拟信号发生电路有左 模拟信号发生电路和右模拟信号发生电路；所述的左模拟信号发生电路包括由电阻Rl R4构成的惠斯通电桥，在惠斯通电桥的一个桥臂上串联若干使惠斯通电桥输出不同强度差 分电压信号的电阻，每个电阻两端各并联一开关；所述的右模拟信号发生电路包括由电阻 R8 Rll构成的惠斯通电桥，在惠斯通电桥的一个桥臂上串联若干使惠斯通电桥输出不同 强度差分电压信号的电阻，每个电阻的两端各并联一个开关；所述的模拟信号发生电路还 包括开关Kl和K2，K1 一端和+12V电源连接，另一端接外部光栅信号，Κ2 —端和+12V电源 连接，另一端接外部线圈信号。工作原理是通过内部电路和外部若干开关的配合模拟称重传感器称重信号、光 栅触发信号、线圈触发信号。通过外部若干开关的一系列动作，在断开外部所有信号输入的 情况下，可以使控制系统产生完整的车辆称重数据。本实用新型的有益效果是该模拟信号发生器结构简单，成本低，由于断开了需要 诊断的外部信号产生设备，使用模拟信号的方式替代现场设备，可以即刻判断出被测设备 是否存在故障，从而缩短现场故障检修时间，减少收费车道车辆排队情况。
以下结合附图及实施例作进一步说明。

图1是本实用新型模拟信号发生电路原理图；图2是本实用新型外观图；[0010]图3是具体实施图。图中1、收费岛；2、线圈；3、左称重传感器；4、光栅传感器；5、控制柜；6、轮检器； 7、右称重传感器。
具体实施方式
如图1所示，模拟信号发生电路包括左模拟信号发生电路和右模拟信号发生电 路。电阻Rl R7、开关K1L、K2L和K3L构成左模拟信号发生电路。其中Rl R4构成惠斯 通电桥，电阻Rl、R3、R4、R2顺序连接。为了让惠斯通电桥输出强度不同的差分电压信号， 模拟不同重量的车辆轴重信息，在惠斯通电桥电阻Rl桥臂上串联3只电阻R5、R6、R7，R5 的两端并联开关K1L，R6的两端并联开关K2L，R7的两端并联开关K3L。电阻R1、R2的公共 端和电阻R3、R4的公共端和+IOV电源连接，电阻Rl、R5的公共端和电阻R2、R4的公共端 各引出一根线，分别和左称重传感器的正、负输出端连接。电阻R8 R14、开关K1R、K2R和 K3R构成右模拟信号发生电路。其中R8 Rll构成惠斯通电桥，电阻R8、R10、R11、R9顺序 连接。为了让惠斯通电桥输出强度不同的差分电压信号，模拟不同重量的车辆轴重信息，在 惠斯通电桥中电阻R8桥臂上串联3只电阻R12、R13、R14，电阻R12的两端并联开关K1R， 电阻R13的两端并联开关K2R，电阻R14的两端并联开关K3R。电阻R8、R9的公共端和电阻 RIO,Rll的公共端和+IOV电源连接，电阻R8、R12的公共端和电阻R9、R11的公共端各引出 一根线，分别和右称重传感器的正、负输出端连接。另外开关K2，Kl的一端和+12V电源连 接，另一端分别接线圈信号和光栅信号。该模拟信号发生器工作流程为1、闭合开关K2，信号发生器会输出和线圈控制器一致的触发电平，模拟线圈触发 信号；2、闭合开关K1，信号发生器会输出和光栅控制器一致的触发电平，模拟光栅触发
信号；3、闭合开关K1L，闭合开关K1R，断开开关K1L，断开开关K1R，信号发生器会输出第 一组模拟称重的差分信号；闭合开关K2L，闭合开关K2R，断开开关K2L，断开开关K2R ；信号 发生器会输出第二组模拟称重的差分信号；4、断开开关K2，模拟线圈释放信号；5、断开开关K1，模拟光栅释放信号；通过以上开关的一系列动作，在断开外部所有信号输入的情况下，可使控制系统 产生完整的车辆称重数据。K1L、K2L、K3L模拟左称重传感称重信号，KIR、K2R、K3R模拟右 称重传感器称重信号。该模拟信号发生电路利用模拟称重传感器的工作方式，采用惠斯通电桥桥臂平衡 原理，输入输出电阻和称重传感器一致，四个桥臂其中三个桥臂电阻值固定，第四个桥臂的 阻值是可变的，桥臂阻值的变化导致输出信号强度变化，变化范围控制在称重传感器满量 程输出信号强度范围内。以左称重传感器模拟信号发生电路为例，为了精确控制信号输出 的大小，在第四个桥臂(电阻Rl桥臂)上串联了三个高精度的电阻R5、R6、R7，电阻R5、R6、 R7的两端分别并联开关K1L、K2L、K3L，在三个开关K1L、K2L、K3L均断开的情况下，惠斯通 电桥处于平衡状态，闭合不同的开关，电桥会不同程度的失去平衡，在外部车道控制器提供 的左传感器激励电压作用下，从而输出强度不同的差分电压信号，模拟不同重量的车辆轴
4重信息。同时配合K2(模拟线圈触发信号)、K1(模拟光栅触发信号)两个开关，可以模拟 完整的过车称重流程。右称重传感器模拟信号发生电路的工作原理和左称重传感器模拟信 号发生电路的工作原理一样。如图2所示，外壳上面安装开关1(11^、1(21^、1(31^、1(11 、1(21 、1(31 、1(2和1(1。开关配合 模拟信号发生电路可以模拟外部称重传感器称重信号、光栅触发信号、线圈触发信号。为了 使该模拟信号发生器使用起来更方便，从模拟信号发生电路引出三根线做成三头(PI、Ρ2、 Ρ3)插件。如图1和图2，开关Κ2，Κ1接外部信号那一端连接到Ρ1，电阻R1、R5的公共端和 电阻R2、R4的公共端分别引出一根线连接到P2，电阻R8、R12的公共端和电阻R9、R11的公 共端分别弓I出一根线连接到P3。如图3所示，箭头所示为车辆行驶方向。通过引出线缆的接插件连接在计重收费 控制器的信号接口上，替代现场的各输入信号产生设备。当系统进入工作状态，开启收费岛 1前的栏杆机，车辆依次进入。车辆进入线圈2感应区域，当车头遮挡住红外线车辆分离器 时，启动称重流程，左称重传感器3、右称重传感器7和光栅传感器4对通过的车轴进行检 测，即称量重量、判断单双轮、轴型、速度、轴距，而轮检器6为识别车辆单双轮胎并且可独 立工作的设备。当车辆尾部离开线圈感应区域，即离开红外线车辆分离器后，一次工作结 束。经设在控制柜5中的中心控制器处理计算，形成称重系统所需的完整的车辆称重信息， 包括车辆的轴重、轴组重、整车重、轴型、车型、车速、车辆超限标志、时间等信息数据，经通 讯线路上传给收费计算机。由收费计算机通过轴重计算出相应的费率，收取通行费。假设 系统出现故障，用该发生器检测故障点。首先断开系统外部设备，接入信号发生器，按照正 常工作流程1、触发1(2;2、触发 Kl;3、配合使用 K1L、K2L、K3L、K1R、K2R、K3R，模拟过车信号；4、断开1(2;5、断开 Kl。若系统恢复工作，则判断为外围设备故障；如果系统无法恢复工作，则为设备控制 器故障。在判断为外部设备故障情况下，用信号发生器逐个模拟线圈、光栅、称重传感器信 号，当某一个外部设备被替代后系统恢复工作，则可判定此外部设备存在故障。通过以上方法，使用此模拟信号发生器可实现迅速准确判断现场故障，从而提高 现场维护人员的工作效率，节省维护成本。
权利要求一种计重收费系统模拟信号发生器，其特征在于包括壳体和装置在壳体内部的模拟信号发生电路；所述的模拟信号发生电路有左模拟信号发生电路和右模拟信号发生电路；所述的左模拟信号发生电路包括由电阻R1～R4构成的惠斯通电桥，在惠斯通电桥的一个桥臂上串联若干使惠斯通电桥输出不同强度差分电压信号的电阻，每个电阻两端各并联一开关；所述的右模拟信号发生电路包括由电阻R8～R11构成的惠斯通电桥，在惠斯通电桥的一个桥臂上串联若干使惠斯通电桥输出不同强度差分电压信号的电阻，每个电阻的两端各并联一个开关；所述的模拟信号发生电路还包括开关K1和K2，K1一端和+12V电源连接，另一端接外部光栅信号，K2一端和+12V电源连接，另一端接外部线圈信号。
2.根据权利要求1所述的计重收费系统模拟信号发生器，其特征在于在所述左模拟 信号发生电路中惠斯通电桥Rl的桥臂上串联使惠斯通电桥输出不同强度差分电压信号的 3只电阻R5、R6和R7，R5两端并联有开关K1L，R6两端并联有开关K2L，R7两端并联有开关 K3L。
3.根据权利要求1所述的计重收费系统模拟信号发生器，其特征在于在所述右模拟 信号发生电路中惠斯通电桥R8的桥臂上串联有使惠斯通电桥输出不同强度差分电压信号 的3只电阻R12、R13、和R14，电阻R12两端并联有开关K1R，电阻R13两端并联有开关K2R， 电阻R14两端并联有开关K3R。
专利摘要本实用新型公开了一种计重收费系统模拟信号发生器，涉及动态称重系统故障检测领域。该发生器由壳体，安装在壳体内部的模拟信号发生电路，安装在壳体表面的开关组成，模拟信号发生电路是模拟称重传感器工作方式，采用惠斯通电桥桥臂平衡原理。四个桥臂其中三个桥臂电阻值固定，第四个桥臂的阻值是可变的，桥臂阻值的变化导致输出信号强度变化，开关配合模拟信号发生电路可以模拟完整的过车称重流程。通过引出线缆的接插件连接在计重收费控制器的信号接口上，替代现场的各输入信号产生设备。本实用新型的有益效果是信号发生器结构简单，成本低，排查问题迅速有效，可缩短现场故障检修时间，减少收费车道车辆排队情况。
文档编号G01G23/01GK201622109SQ201020113958
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者刘飞, 张洪涛, 李世海, 王华君 申请人:徐州派特控制技术有限公司