高速公路计重收费系统中轮轴识别器改进设计与实现

摘要：高速公路管理局采用计重收费系统，实行以车辆轴型结合重量的方式收取车辆过路费用。为了提高工作效率，针对目前车辆轮轴识别率比较低并且在使用中容易被烧坏的问题，本文采用对该新的硬件系统中的原有电源模块和其它硬件电路进行改进的方法来解决上述问题。现场实测数据表明：改进后的轮轴识别器不仅识别率大大提高，已达到99％以上，而且使用寿命延长，应用稳定。
关键词：轮轴识别；计重收费；电源；运算放大器

自计重收费系统实行以来，高速公路管理局不仅对车辆轴型识别率要求很高，而且要求设备使用期较长，以此保证车辆正常通过收费站。而原轮轴识别器，需要经常维护，不仅成本高，而且电路板经常被烧坏，识别率比较低，影响收费站工作效率。针对电路板经常被烧坏的问题，笔者从电源硬件电路着手进行改进设计，如：加上了压敏电阻和热敏电阻。针对识别率低的问题，对硬件电路进行改进设计，如：添加了模拟放大电路模块。

1 电源电路的改进
在现场使用中，电路板经常出现烧坏，尤其是在打雷、闪电之后，分析其原因，对电源电路进行改进。
其原电路图如图1所示，而改进后的电路图如图2所示。

由两个电路图比较可以发现，改进后的电源在插座的一端接入了一个压敏电阻而不是直接接入大地，在另一端和电容C1也并上了一个压敏电阻之后串联了一个正的热敏电阻。压敏电阻是一种在一定电流电压范围内其电阻值随电压而变的电阻，而当它两端的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，相当于阈门打开，从而可以抑制电路中经常出现的异常高压，保护电路免遭过高电压的损害。正的热敏电阻在工作中，其温度与其他元件的温度相近，串联在电路中不会阻碍电流通过，但当电路突然出现过电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致其温度上升，当温度超过开关温度时，电阻瞬间会剧增，导致电路中的电流会迅速减少到安全值，从而起到保护电路免受突然增加的电流而损坏。
由以上可知，电路经常被烧坏，基本上都是由电路电源提供的电压突然增大或电流突然增大造成的，尤其是打雷闪电。本设计就是从源头上避免这种电压电流增大造成的损坏。

2 轮轴识别器硬件电路改进
在现场使用中，轮轴识别器识别出的轴数经常出现丢轴少轴的现象，识别率比较低，在车多时经常出现卡死等现象，影响工作效率，分析其整个电路工作过程，对其硬件电路进行改进。