專利名稱：電子動態稱量軌道衡一體機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子動態稱量軌道衡一體機。
技術背景現有的電子動態稱量軌道衡一體機如圖1所示，由壓力傳感器、數據采集卡、工控計算機及監視器、打印機構成，通過壓力傳感器把貨車的重量信號轉換為電壓信號，再經數據采集卡對電壓信號進行高速采樣，并完成A/D轉換功能，即把表征貨車重量的電壓信號轉換為計算機可識別的數字信號，由工控機根據數據采集卡提供的數字量，經過一定的算法處理，計算出貨車重量值，并在監視器屏幕上顯示結果，最后由打印機打印出貨車重量信息。
由于現有的電子動態稱量軌道衡一體機，其系統的關鍵部件沒有強制性管理，用戶可以采用更換軟硬件或者調整設備軟硬件參數的辦法，來進行舞弊，使衡器稱量值偏大或偏小，從中牟利，另外，由于現有的電子動態稱量軌道衡一體機的集成度低，關鍵部件如數據采集卡、工控計算機和監視器，相互獨立，自成系統，造成成本高，且生產、運輸、安裝及維護管理麻煩。
實用新型內容本實用新型克服了上述缺點，提供一種系統穩定安全、外形結構簡單，安裝、使用方便的電子動態稱量軌道衡一體機。
本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是包括壓力傳感器、控制系統、打印機，所述控制系統為一個一體機，所述一體機包括工控計算機和與其相連的數據采集卡、顯示器、電源模塊和門禁裝置，并全部設置在一個帶有箱門的機箱內，所述箱門的打開和關閉由門禁裝置控制，所述門禁裝置包括一個單片機，和與所述單片機相連的身份識別電路、電磁鎖驅動電路，所述電磁鎖驅動電路包括一個光電耦合芯片、一個繼電器和一個設置在所述箱門上的電磁鎖。
所述電磁鎖驅動電路還可包括兩個續流二極管及兩個電阻，所述光電耦合芯片的陽極與單片機直接相連，陰極與一個電阻相連后接地，集電極直接與基準電源相連接，發射極經過相互并聯的另一個電阻、一個續流二極管和所述繼電器的線圈后接地，所述繼電器的常開觸電兩端與另一個二極管并聯后接入電磁鎖的兩控制端。
所述身份識別電路可為一個與IC卡配合使用的IC卡讀卡電路，由用于讀寫IC卡的讀卡器卡座芯片及外圍的一組電阻、兩組二極管和一個電容構成，所述讀卡器卡座芯片的各數據腳與單片機的對應管腳相連。
所述門禁裝置還可包括一個時鐘電路，所述時鐘電路由一個時鐘芯片、一個電池組、兩個電容和一個晶振構成，構成時鐘震蕩，并與單片機相連，用于給整個門禁裝置單獨提供日歷時鐘。
所述門禁裝置還可包括一個串行口電路，用于實現門禁裝置與工控計算機進行串行通訊和數據交換，所述串行口電路由一個電平轉換芯片及外圍的四個電解電容構成，所述電平轉換芯片的一組輸入輸出端與所述單片機相連，相應的另一輸入輸出端與工控計算機的串行口相連。
所述門禁裝置可還包括一個存儲電路，所述存儲電路由兩個存儲芯片和外圍電阻構成，并與所述單片機相連，用來存儲開鎖記錄和監控記錄。
所述數據采集卡可由放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、接口電路順次連接構成，用于將所述壓力傳感器中傳來的模擬信號進行相應的硬件處理再傳送到工控計算機中進行運算，所述放大電路的輸入端與所述壓力傳感器的輸出端相連，所述接口電路的輸出端與工控計算機相連。
所述電源模塊還可與數據采集卡相連，用于給數據采集卡提供工作電壓和基準電壓。
所述一體機還可包括一個電子硬盤，用于存儲工作、運算過程中的各種數據。
所述一體機的機箱內還可安裝有至少一個擴展數據接口，用于在打開機箱后接入其他操作、存儲和控制設備。
本實用新型通過在控制系統的機箱上設置包含有身份識別電路、電磁鎖驅動電路和電磁鎖的門禁裝置，能夠有效地保護控制系統內的硬件和軟件，對電子動態稱量軌道衡一體機的關鍵部件起到了固化的作用。另外本實用新型將數據采集卡、工控計算機和顯示器等重要部件集中設置在一體機的機箱內，使得結構簡化，成本降低，占地省，運輸、安裝、維護和管理都很方便，由于使用IC卡電子門禁結構，除了對電子動態稱量軌道衡一體機的關鍵部件起到了保護作用外，還可用IC卡來傳遞重要信息，同時，由于將原有的鍵盤的改進為少量的薄膜按鍵，杜絕了用戶通過操作鍵盤來調整軟件參數的可能，從而使衡器的準確性有了保障。
圖1為本實用新型結構示意圖圖2為本實用新型中一體機的內部電路結構框圖圖3為本實用新型中門禁裝置的電路結構框圖圖4為本實用新型中門禁裝置的電路原理圖圖5為本實用新型中數據采集卡的電路結構框圖具體實施方式
如圖2所示，本實用新型由壓力傳感器、一體機和打印機構成，所述一體機機箱1的面板上設置有液晶顯示屏2、薄膜按鈕3、IC卡讀卡器4和數據接口5，所述一體機的機箱1內設置有工控計算機和與其相連的電源模塊、門禁裝置、數據采集卡、電子硬盤。所述液晶顯示屏2與工控計算機相連，用于顯示工作、使用過程中的各種信息、數據；薄膜按鈕3位于面板上液晶顯示屏2的右側，通過設置在薄膜按鈕下方的數據接口5與工控計算機相連，用于在正常使用過程進行各種功能性操作，IC卡讀卡器4是所述門禁裝置的一部分，與數據接口5并排也設置在薄膜按鈕3的下方，用于插入IC卡，并從IC卡中讀取或寫入相應數據。所述一體機的背面設置有一個箱門，所述箱門安裝有一個與電磁鎖，所述電磁鎖也是門禁裝置中的一部分，只有通過插入相應的IC卡，開啟電磁鎖才能將此門打開，也才能對內部的硬件結構和軟件程序進行更改，所述一體機的背面還有兩個數據接口，用來連接與一體機相配合使用的壓力傳感器和打印機等設備。
本實施例中的一體機的內部結構如圖3所示，所述一體機中包括工控計算機、數據采集卡、門禁裝置和顯示器，且相互之間由相應的數據線相連接，還有一個電源模塊，用于給工控計算機和數據采集卡提供工作電源。使用過程中，當貨車駛過電子動態稱量軌道衡一體機時，所述軌道衡的壓力傳感器把貨車的重力和剪力信號轉換為電壓信號，經數據線傳入一體機中，由一體機中的數據采集卡對所述電壓信號進行高速采樣，并完成A/D轉換功能，把表征貨車重量的電壓信號轉換為計算機可識別的數字信號，再傳送給一體機中的工控計算機，所述工控計算機根據數據采集卡提供的數字量，經過一定的算法處理后，計算出貨車重量值，并在監視器屏幕上顯示出檢測結果，最后由打印機打印出貨車重量等信息。
所述門禁裝置如圖4所示，由單片機U1、IC卡讀卡電路、電磁鎖驅動電路、存儲電路、串行口電路、時鐘電路構成。門禁裝置的全部功能由單片機U1來協調完成。
門禁裝置的電路原理如圖5所示，電容C11、C12和晶振X1構成的晶振電路接入單片機U1的X1、X2腳，給單片機U1的整個工作過程提供時鐘脈沖。所述讀卡電路由用于讀寫IC卡的讀卡器卡座芯片U2及外圍的電阻R21、電阻組RC1～RC6、電容C21、二極管組DC21～DC71、DC22～DC72構成，所述讀卡器卡座芯片U2的SW2和GND腳接地，Vcc端與基準電壓Vcc相連，其余各腳都與所述電阻RC1～RC6對應相連。所述門禁裝置包括一個單片機，和與所述單片機相連的身份識別電路、電磁鎖驅動電路。所述電磁鎖驅動電路包括一個光電耦合芯片U5、一個繼電器K1、一個設置在所述箱門上的電磁鎖LOCK，所述光電耦合芯片U5的陽極與單片機U1的PC4端直接相連，陰極與一個限流電阻R71相連后接地，所述光電耦合芯片U5的集電極直接與基準電源Vcc相連接，發射極經過相互并聯的電阻R72、續流二極管D71和繼電器K1的線圈后接地，所述繼電器K1的常開觸電兩端與另一續流二極管D72并聯后接入電磁鎖LOCK的兩個控制端。當單片機U1給該電路發送一個開鎖指令時，光電耦合芯片U5觸發導通，使基準電壓Vcc加在繼電器K1的線圈上，從而使繼電器K1的常開觸點閉合，使+12V的電壓不再經過電磁鎖線圈而直接接地，電磁鎖線圈失電釋放，從而完成開鎖任務。所述串行口電路由電平轉換芯片U9及外圍的四個電解電容E91～E94構成，所述電平轉換芯片U9的T1 IN、T1 OUT端與單片機的PD1、PD2相連，其T1 OUT和T1 IN與工控計算機的串行口相連。通過這部分電路，能夠把單片機的TTL電平轉換為RS232接口電平，從而實現單片機和工控計算機的RS232串行口之間的通訊。所述存儲電路由存儲芯片U8和U81和緩沖電阻R81和R82構成，并與單片機U1的PB0、PB1、PB2腳相連，用來存儲開鎖記錄和監控記錄，也可保存其它相關的重要數據。所述時鐘電路由時鐘芯片U10、電池組BT、電容C101、C102和晶振X3構成的時鐘電路與單片機相連，在生成開鎖記錄和監控記錄時，單片機會向時鐘芯片讀取時間信息，通過使用單獨的電池給整個門禁裝置提供準確的日歷時鐘信號，使得所述門禁裝置能夠準確地確定和記錄用戶實施操作的時間。
使用過程中，當需要更改一體機中的硬件配置或軟件程序時，需將相應的IC卡插入一體機正面的IC卡讀卡器中，由所述IC卡讀卡器讀取IC卡中的信息、數據，經傳送、運算和比較，單片機可以完成對IC卡身份的識別，對于合法的IC卡，單片機可以根據IC卡的指令發送開鎖信號給電磁鎖驅動電路，去完成開鎖功能，即可打開一體機的箱門，同時，在相應的要在IC卡中記錄數據的操作之后，還可以把有關信息通過IC卡讀卡電路寫入到IC卡內。此外，可以通過存儲電路能夠保存開鎖記錄等各種操作和運算數據記錄并保存，還可以通過串行口電路實現單片機與工控計算機之間的數據交換。所述IC卡由國家軌道衡計量站授權，來避免用戶在使用過程中輕易打開一體機的機箱1，隨意更改硬件配置及軟件參數，以保證衡器的準確性。
本實施例中對于同一臺電子動態稱量軌道衡一體機設備，配備有四張不同功能的IC卡，分別為開發卡、開鎖卡、維修卡和檢定卡，其中開發卡僅用于在出廠后和進行第一次檢定前的這段時間，可以無限制地開鎖，不生成開鎖記錄；開鎖中卡和維修卡用于一體機在接受檢定后正常使用的狀態，可開啟門鎖，每次開啟均生成開鎖記錄，存入相應存儲器，開鎖卡每操作一次都會把門禁存儲器內的所有開鎖記錄復制到開鎖卡內；檢定卡在檢定時使用，它可使開發卡失效，還可把門禁存儲器內的復制到檢定卡上，還可把檢定完畢生成的檢衡數據及所有監控記錄復制到檢定卡上。
數據采集卡如圖6所示，由放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、接口電路依次相連構成，所述放大電路的輸入端與壓力傳感器相連，所述接口電路的輸出接入工控計算機。所述放大電路、濾波電路和A/D轉換電路分為兩路，分別為重力轉換電路和剪力轉換電路。由壓力傳感器傳入的重力和剪力的電壓信號分別經過各自的一級放大電路、二級放大電路、有源二階濾波電路及A/D轉換芯片，它把重力和剪力的電壓模擬信號轉換為計算機可以識別的數字信號，再經過接口電路將這兩路信號傳給所述工控計算機進行處理。
此外一體機的機箱1內還設置有一個電源模塊、一個電子硬盤、一個擴展接口以及必要的串行口和并行口，電源模塊給工控計算機、數據采集卡中的各種芯片及其他部件提供穩定的工作電源和基準電壓，所述電子硬盤用于存儲所需的數據、信息，所述擴展接口用于在更改設定值或軟件程序中的各項參數時接入鍵盤、鼠標，或在傳輸數據時作為USB接口和網絡接口。
權利要求1.一種電子動態稱量軌道衡一體機，包括壓力傳感器、控制系統、打印機，其特征在于所述控制系統為一個一體機，所述一體機包括工控計算機和與其相連的數據采集卡、顯示器、電源模塊和門禁裝置，并全部設置在一個帶有箱門的機箱內，所述箱門的打開和關閉由門禁裝置控制，所述門禁裝置包括一個單片機，和與所述單片機相連的身份識別電路、電磁鎖驅動電路，所述電磁鎖驅動電路包括一個光電耦合芯片、一個繼電器和一個設置在所述箱門上的電磁鎖。
2.根據權利要求1所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述電磁鎖驅動電路還包括兩個續流二極管及兩個電阻，所述光電耦合芯片的陽極與單片機直接相連，陰極與一個電阻相連后接地，集電極直接與基準電源相連接，發射極經過相互并聯的另一個電阻、一個續流二極管和所述繼電器的線圈后接地，所述繼電器的常開觸電兩端與另一個二極管并聯后接入電磁鎖的兩控制端。
3.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述身份識別電路為一個與IC卡配合使用的IC卡讀卡電路，由用于讀寫IC卡的讀卡器卡座芯片及外圍的一組電阻、兩組二極管和一個電容構成，所述讀卡器卡座芯片的各數據腳與單片機的對應管腳相連。
4.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述門禁裝置還包括一個時鐘電路，所述時鐘電路由一個時鐘芯片、一個電池組、兩個電容和一個晶振構成，構成時鐘震蕩，并與單片機相連，用于給整個門禁裝置單獨提供日歷時鐘。
5.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述門禁裝置還包括一個串行口電路，用于實現門禁裝置與工控計算機進行串行通訊和數據交換，所述串行口電路由一個電平轉換芯片及外圍的四個電解電容構成，所述電平轉換芯片的一組輸入輸出端與所述單片機相連，相應的另一輸入輸出端與工控計算機的串行口相連。
6.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述門禁裝置還包括一個存儲電路，所述存儲電路由兩個存儲芯片和外圍電阻構成，并與所述單片機相連，用來存儲開鎖記錄和監控記錄。
7.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述數據采集卡由放大電路、濾波電路、A/D轉換電路、接口電路順次連接構成，用于將所述壓力傳感器中傳來的模擬信號進行相應的硬件處理再傳送到工控計算機中進行運算，所述放大電路的輸入端與所述壓力傳感器的輸出端相連，所述接口電路的輸出端與工控計算機相連。
8.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述電源模塊還與數據采集卡相連，用于給數據采集卡提供工作電壓和基準電壓。
9.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述一體機還包括一個電子硬盤，用于存儲工作、運算過程中的各種數據。
10.根據權利要求1或2所述的電子動態稱量軌道衡一體機，其特征在于所述一體機的機箱內還安裝有至少一個擴展數據接口，用于在打開機箱后接入其他操作、存儲和控制設備。
專利摘要本實用新型涉及一種電子動態稱量軌道衡一體機，包括壓力傳感器、控制系統、打印機，所述控制系統為一個一體機，所述一體機包括工控計算機和與其相連的數據采集卡、顯示器、電源模塊和門禁裝置，并全部設置在一個帶有箱門的機箱內，所述箱門的打開和關閉由門禁裝置控制，所述門禁裝置包括一個單片機，和與所述單片機相連的身份識別電路、電磁鎖驅動電路，所述電磁鎖驅動電路包括一個光電耦合芯片、一個繼電器和一個設置在所述箱門上的電磁鎖。本實用新型通過在控制系統的機箱上設置包含有身份識別電路、電磁鎖驅動電路和電磁鎖的門禁裝置，能夠有效地保護控制系統內的硬件和軟件，對電子動態稱量軌道衡一體機的關鍵部件起到了固化的作用。
文檔編號G01G19/06GK2731418SQ200420112400
公開日2005年10月5日 申請日期2004年11月2日 優先權日2004年11月2日
發明者李朝暉, 賀耀民, 楊先平, 周用貴, 芮一飛 申請人:北京歐普生科技開發有限公司, 北京華橫新技術開發公司