高速公路計重收費系統中輪軸識別器改進設計與實現

摘要：高速公路管理局采用計重收費系統，實行以車輛軸型結合重量的方式收取車輛過路費用。為了提高工作效率，針對目前車輛輪軸識別率比較低并且在使用中容易被燒壞的問題，本文采用對該新的硬件系統中的原有電源模塊和其它硬件電路進行改進的方法來解決上述問題。現場實測數據表明：改進后的輪軸識別器不僅識別率大大提高，已達到99％以上，而且使用壽命延長，應用穩定。
關鍵詞：輪軸識別；計重收費；電源；運算放大器

自計重收費系統實行以來，高速公路管理局不僅對車輛軸型識別率要求很高，而且要求設備使用期較長，以此保證車輛正常通過收費站。而原輪軸識別器，需要經常維護，不僅成本高，而且電路板經常被燒壞，識別率比較低，影響收費站工作效率。針對電路板經常被燒壞的問題，筆者從電源硬件電路著手進行改進設計，如：加上了壓敏電阻和熱敏電阻。針對識別率低的問題，對硬件電路進行改進設計，如：添加了模擬放大電路模塊。

1 電源電路的改進
在現場使用中，電路板經常出現燒壞，尤其是在打雷、閃電之后，分析其原因，對電源電路進行改進。
其原電路圖如圖1所示，而改進后的電路圖如圖2所示。

由兩個電路圖比較可以發現，改進后的電源在插座的一端接入了一個壓敏電阻而不是直接接入大地，在另一端和電容C1也并上了一個壓敏電阻之后串聯了一個正的熱敏電阻。壓敏電阻是一種在一定電流電壓范圍內其電阻值隨電壓而變的電阻，而當它兩端的電壓超過它的閾值時，流過它的電流激增，相當于閾門打開，從而可以抑制電路中經常出現的異常高壓，保護電路免遭過高電壓的損害。正的熱敏電阻在工作中，其溫度與其他元件的溫度相近，串聯在電路中不會阻礙電流通過，但當電路突然出現過電流時，熱敏電阻由于發熱功率增加導致其溫度上升，當溫度超過開關溫度時，電阻瞬間會劇增，導致電路中的電流會迅速減少到安全值，從而起到保護電路免受突然增加的電流而損壞。
由以上可知，電路經常被燒壞，基本上都是由電路電源提供的電壓突然增大或電流突然增大造成的，尤其是打雷閃電。本設計就是從源頭上避免這種電壓電流增大造成的損壞。

2 輪軸識別器硬件電路改進
在現場使用中，輪軸識別器識別出的軸數經常出現丟軸少軸的現象，識別率比較低，在車多時經常出現卡死等現象，影響工作效率，分析其整個電路工作過程，對其硬件電路進行改進。