实时智能汽车超载报警系统的研究设计及概要.pdf

学兔兔 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，这对治理超载、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 实时称重 中图分类号：TH113．2+l 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2010)12—0041—03 传统 的静态称重作为检测公路车辆超 载的方 法 ， 应力来实现 。 存在效率低 、占地面积大 、移动不方便等缺点 ，这就 汽车钢板弹簧 的工作环境是一个非线性接触的状 需要一种更为高效经济的方法来测量汽车重量 。车辆 态。应用 ANSYS技术 ，按各片弹簧几何形状和材料参 行驶称重技术 (Weigh in Motion，WIM)作为一种智能 数 ，可以准确计算 出弹簧各点应变情况。图 2是钢板弹 称重技术得到了广泛研究和迅速发展 [21。利用电阻式 簧的应力云图，由图可知，钢板弹簧上表面靠近中间处 传感器测量车重，能实现汽车的实时称重。驾驶者在行 拉应变最大，下表面靠近中间处压应变最大 ¨ 。因 车过程中能实 时了解载重状态 ，对确保汽车的安全驾 此，两片电阻应变片应贴在钢板弹簧上面，其中一片靠 驶 ，以及治理超载 、保护公路等具有重要意义。 近骑马螺栓处测拉应变 ；另外两片应贴在钢板弹簧下 面，其中一片靠近-N马螺栓测压应变。四片应变片组成 1 系统实现框架 电桥 电路 。 如 图 1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iN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。 a单片钢板弹簧 b多片钢板弹簧 1 ▲图2 钢板弹簧应力云图 l 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 ▲图1 系统实现框架图 人信号，3分别与 1 1、12、13短接，构成放大倍数分别为 10、100、1000，也可将 3与 16间接入电阻构成其他放 2 系统实现关键技术 大倍数，4、5间接入调零电阻，9输出放大信号 。 2．1 传感器应变片安装位置确定 2．3 A／D转换与单片机处理 系统 实时称重是本系统的