一种压电式车辆重量检测装置

1.本实用新型涉及道路工程技术领域，更具体地，涉及一种压电式车辆重量检测装置。


背景技术：

2.现有的道路称重设备依赖于传统电能供给进行工作，需要外接电源不利于布置称重设备；一些内置电源的称重设备虽然提高了布置设备的便捷性，但其内部的电源能量耗尽后更换工序更为复杂，工作量较大；因此需要一种内置自供电装置的称重设备。而压电发电利用压电片的正压电效应，当压电片产生振动变形时，压电片会产生电量，形成带电状态，可以将产生的电量输送至称重设备进行工作，解决了传统电源以及内置便携电源所遇到的问题。
3.目前公开了一种用于道路车辆称重的自供电式检测装置及检测方法，能够通过自发电技术实现设备自供能，有效降低电网耗能，包括控制单元、承载基体，以及设置在其顶部的面板，承载基体和面板之间设置位移装置、压电模块和位移检测装置；所述承载基体两端分别设置位移装置，并沿车辆的行驶方向设置，位移装置为弹性部件，用于对面板受压后进行复位；所述压电模块包括设置在承载基体上的外壳，以及填充在其内部的压电转换结构，压电转换结构的顶部设置应力保护垫块，压电转换结构用于将面板的压力转化为电力进行存储输出；所述位移检测装置包括距离传感器、弹性部件、和触发构件；距离传感器与弹性部件连接，弹性部件的压缩方向沿车道线的方向设置，触发构件设置在面板的底部，用于面板移动时触发弹性部件使其压缩；所述面板的底板设置加速度传感器，控制单元分别与加速度传感器、距离传感器和压电模块连接，控制单元用于接收面板的加速度、位移量，以及压电模块输出的压电波形信号，并根据接收的参数确定车辆总轴重，以及输出车辆是否跳磅的判定结果。但该装置的压电模块中的压电陶瓷每进行一次力传导仅能发生一次变形，产生电量的效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型为克服上述现有技术所述的缺陷，提供本实施例提供了一种压电式车辆重量检测装置，通过在基座底部设置用于安装压电片的压电固定槽，使其形成跳板，当压电片受到一次力的传导后会产生振动变形，产生多次变形进而提高了电量产生的效率。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种压电式车辆重量检测装置，包括移动柱、基座、压电片、可复位的触发机构以及用于重量检测并与所述压电片电连接的压力传感器；所述移动柱活动装配于所述基座顶部的安装孔，可伸入所述基座内并沿竖直方向做往复运动；所述基座设有用于插接所述压电片的压电固定槽；所述压电固定槽设于所述基座的顶部与底部之间；所述压电片一端插入所述压电固定槽，另一端与所述触发机构的底部抵接；所述触发机构装配于所述基座顶部，可沿竖直方向做往复运动；所述压力传感器设于所述移动柱与触发机构之间，所述压力
传感器的顶部与底部分别与所述移动柱、触发机构抵接。
7.基座顶部中间位置开设有用于活动装配上移动挡板的安装孔，触发机构位于基座内部，顶部可与移动柱抵接，车辆经过时产生的压力通过移动柱传递到触发机构使其向下移动使压电片发生形变而带电；触发机构在被车辆下压后能自行复位，等待下次车辆经过。触发机构与移动柱之间安装有压力传感器，移动柱被车辆下压后将压力传递到压力传感器，压力传感器继续下压触发机构产生电量传递到压力传感器进行重量检测。压电片插接于基座的压电固定槽时类似于跳板，当触发机构抵接压电片并复位后，压电片会产生振动变形，通过多次形变产生电量，提高发电效率。
8.作为其中一种优选的方案，所述压电片包括带弹性的基板和压电陶瓷；所述压电陶瓷叠放于所述基板顶部；所述基板设有用于与所述压电固定槽相配合的插接头。
9.压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作。压电片包括基板与压电陶瓷，压电陶瓷叠放于基板上，基板留有一部分空间没有覆盖压电陶瓷，该部分基板作为插接头插入压电固定槽内，是压电片形成类似于跳水板的结构，当压电片受到外力并撤销后，压电片会发生上下的振动，使压电陶瓷发生多次形变进而多次发电，有效提高压电片的发电效率。
10.作为其中一种优选的方案，所述触发机构包括压电触发器以及用于复位所述压电触发器的弹性件；所述压电触发器活动装配于所述基座内，所述弹性件位于所述压电触发器与基座之间。触发机构
11.压电触发器与基座之间安装有弹性件，可以在压电触发器被下压后恢复原位，当车辆经过时将移动柱向下压，此时的压电触发器也跟随移动柱向下移动压缩弹性件，当车辆离开后，弹性件恢复原状的过程中产生与压力方向相反的弹力，使压电触发器复位，进而推动移动柱复位。
12.作为其中一种优选的方案，所述基座设有与用于装配所述压电触发器的支撑座；所述压电触发器包括若干支柱，所述支撑座设有与所述支柱相配合的第一通孔；所述支柱穿插装配于所述第一通孔内；所述压电触发器还包括与所述支柱顶部连接且与所述移动柱抵接的支撑框架；所述弹性件设于所述压电触发器的支撑框架与所述基座的支撑座之间。
13.压电触发器包括支撑框架与支柱，支柱均匀分布于支撑框架的底部并与压电片抵接，支撑框架的顶部与移动柱抵接，移动柱向下压时通过压电触发器使压电片产生形变。支撑座用于安装支柱与弹性件，支撑座上设有与支柱位置对应的第一通孔，将支柱穿过第一通孔，并在支撑框架和支撑座之间安装弹性件，由于支撑座相对于基座是固定的，压电触发器发生向下的相对运动时，支撑框架向下压紧弹性件，支柱下压与其抵接的压电片进而产生电量，当施加于压电触发器的力撤消后，弹性件恢复原状将压电触发器复位。
14.其中，支撑座与基座抵接，基座上设有用于安装支撑座的安装部，安装部的形状与支撑座相适应；支撑座的横截面为锐角三角形，安装部为锐角缺口，将支撑座抵接于缺口内可以配合支柱限制支撑座在各个方向上的位移，使其固定在基座内。
15.作为其中一种优选的方案，所述弹性件为弹簧，所述弹簧与所述支柱同轴设置。弹簧的直径比支柱的直径略大，将弹簧套进支柱内，在将支柱穿插于第一通孔，使弹簧位于支
撑框架与支撑座之间。
16.作为其中一种优选的方案，所述第一通孔设有用于安装所述弹簧的安装槽，且所述安装槽与所述第一通孔同轴设置。在第一通孔处开设有用于限制弹簧位移的安装槽，安装时可以先将弹簧放置在安装槽内，再穿入支柱；若将弹簧套进支柱再插入支撑座会存在弹簧容易掉落的问题，而安装槽的设置可以有效解决弹簧在安装过程中掉落的问题。
17.作为其中一种优选的方案，所述基座两端设有用于将所述基座固定于地面的第二通孔。第二通孔为螺纹孔，使用与螺纹孔相配合的螺栓可将基座固定于地面，避免基座发生位移进而影响重量检测的准确性。
18.作为其中一种优选的方案，所述移动柱底部设有连接孔以及与所述连接孔相配合，且用于将所述移动柱限制在所述基座内的连接螺栓。通过在移动柱底部旋进连接螺栓，利用连接螺栓的螺帽可以将移动柱卡在安装孔内，避免移动柱脱离安装孔。
19.作为其中一种优选的方案，所述移动柱顶部设有用于保护所述移动柱的保护盖。保护盖呈圆锥形，内部中空，圆锥形的保护盖在车辆经过时可以避免移动柱被压弯，能够有效保护移动柱的结构。
20.作为其中一种优选的方案，所述保护盖包括结构相同的第一盖体和第二盖体；所述移动柱设有端帽，所述第一盖体和第二盖体均设有与所述端帽配合的配合部；所述第一盖体的配合部和第二盖体的配合部拼合可形成与所述端帽配合的环形槽；所述第一盖体和第二盖体对称分布于所述移动柱的中轴线两侧。
21.保护盖分两部分，包括相同的第一盖体和第二盖体，两个盖体拼接形成一个完成的保护盖，在第一盖体和第二盖体的断面设有配合部，配合部呈半圆环状，与移动柱端帽的外形和大小相适应，第一盖体和第二盖体拼合粘接后可以将端帽卡在环形槽内，实现移动柱与保护盖的固定连接。
22.与现有技术相比，本实用新型公开了一种压电式车辆重量检测装置，所取得的有益效果是：压电片插接于基座的压电固定槽时类似于跳板，当触发机构抵接压电片并复位后，压电片会产生振动变形，通过多次形变产生电量，提高发电效率。压电触发器与基座之间安装有弹性件，可以在压电触发器被下压后恢复原位。基座上设置有支撑座与触发机构连接，有利于装置安装和连接，而且支撑座上设有用于安装弹簧的安装槽，可以避免弹簧掉落，有效提高安装效率。保护盖呈圆锥形，在车辆经过时可以避免移动柱被压弯，能够有效保护移动柱的结构。
附图说明
23.图1是本实用新型整体结构剖视图。
24.图2是本实用新型爆炸图。
25.图3是第一盖体与移动柱配合状态示意图。
26.图4是移动柱整体结构示意图。
27.图5是封盖整体结构示意图。
28.图6是触发器整体结构示意图。
29.图7是支撑座整体结构示意图。
30.图8是基座第一视角示意图。
31.图9是基座第二视角示意图。
32.图10是压电片整体结构示意图。
33.其中，1、移动柱；11、连接孔；12、端帽；13、连接螺栓；14、封盖；2、基座；21、安装孔；22、压电固定槽；23、第二通孔；24、安装部；3、压电片； 31、基板；32、压电陶瓷；33、插接头；4、触发机构；41、压电触发器；42、弹性件；43、支柱；44、支撑框架；5、安装槽；6、支撑座；61、第一通孔；7、配合部；8、保护盖；81、第一盖体；82、第二盖体。
具体实施方式
34.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
35.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”“顶部”“底部”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：
37.实施例1
38.如图1-2所示，本实施例提供了一种压电式车辆重量检测装置包括移动柱 1、基座2、压电片3、可复位的触发机构4以及用于重量检测并与压电片3电连接的压力传感器；移动柱1活动装配于基座2顶部的安装孔21，可沿安装孔 21的中轴线方向做上下往复运动，当车辆经过时可以将移动柱1下压进而带动触发机构4向下移动使压电片3发生形变产生电量；当车辆驶离时移动柱1可以在随触发机构4复位，此时压电片3处于振动状态，持续产生电量；基座2 设有用于插接压电片3的压电固定槽22；压电固定槽22设于基座2的顶部与底部之间；触发机构4装配于基座2顶部，可沿竖直方向做往复运动并与压电片3接触；压力传感器设于移动柱1与触发机构4之间，压力传感器的顶部与底部分别与移动柱1、触发机构4抵接。
39.其中，如图2、图4-6所示，触发机构4包括压电触发器41和弹性件42；压电触发器41活动装配于基座2内，压电触发器41与基座2之间安装有用于复位压电触发器41的弹性件42，弹性件42用于在触发机构4下压后进行复位，等待下一辆车经过时再次下压。压力传感器安装于移动柱1与触发机构4之间，具体地，压力传感器位于压电触发器41的顶部与移动柱1的底部之间；当车辆经过时会将移动柱1向下压，移动柱1通过压力传感器将触发机构4向下压，使与触发机构4底部抵接的压电片3发生形变，产生电量并传送至压力传感器进行重量检测。
40.具体地，如图10所示，压电片3包括带弹性的基板31和压电陶瓷32；压电陶瓷32叠放于基板31顶部；基板31设有用于与压电固定槽22相配合的插接头33。压电陶瓷32是一种
能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，压电陶瓷32除具有压电性外，还具有介电性、弹性等，压电陶瓷32利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作。压电片3包括基板31与压电陶瓷32，压电陶瓷32叠放于基板31上，基板31留有一部分空间没有覆盖压电陶瓷32，该部分基板31作为插接头33插入压电固定槽22内，是压电片3形成类似于跳水板的结构，当压电片3受到外力并撤销后，压电片3会发生上下的振动，使压电陶瓷32发生多次形变进而多次发电，有效提高压电片3 的发电效率。
41.进一步地，基座2设有与用于装配压电触发器41的支撑座6；支撑座6与基座2抵接，基座2上设有用于安装支撑座6的安装部24，安装部24的形状与支撑座6相适应；支撑座6的横截面为锐角三角形，安装部24为锐角缺口，将支撑座6抵接于缺口内可以配合支柱43限制支撑座6在各个方向上的位移，使其固定在基座2内。压电触发器41设有六根支柱43，六根支柱43呈两排分布，每一排分布有三根支柱43；支撑座6设有六个与支柱43相配合的第一通孔61；支柱43穿插装配于第一通孔61内；支柱43顶部设有与移动柱1抵接的支撑框架44；弹性件42设于支撑框架44与支撑座6之间。其中，弹性件42 为弹簧，弹簧与支柱43同轴设置。弹簧的直径比支柱43的直径略大，将弹簧套进支柱43内，在将支柱43穿插于第一通孔61，使弹簧位于支撑框架44与支撑座6之间。
42.更进一步地，基座2两端设有用于将基座2固定于地面的第二通孔23。第二通孔23为螺纹孔，使用与螺纹孔相配合的螺栓可将基座2固定于地面，避免基座2发生位移进而影响重量检测的准确性。移动柱1底部设有连接孔11；移动柱1通过连接螺栓13限制于安装孔21内。如图4-5所示，通过在移动柱1 底部旋进连接螺栓13，在连接螺栓13与移动柱1之间放置用于增加连接紧密性的封盖14，封盖14上设有用于配合连接螺栓13安装的凹槽，利连接螺栓13 的螺帽可以将移动柱1卡在安装孔21内，避免移动柱1脱离安装孔21。
43.实施例2
44.本实施例提供了一种压电式车辆重量检测装置，在实施例1的基础上，如图7所示，第一通孔61设有用于安装弹簧的安装槽5，且与第一通孔61同轴设置。如图所示，在第一通孔61的顶部开设的安装槽5直径比第一通孔61大，与弹簧的直径相适应，对弹簧进行限位，当弹簧放置在安装槽5内时，弹簧保持直立状态；触发机构4与支撑座6装配时，将支柱43插入弹簧内然后穿过第一通孔61即可完成安装；若先将弹簧套进支柱43再插入第一通孔61会发生弹簧掉落的情况，不利于安装效率的提高。
45.实施例3
46.本实施例提供了一种压电式车辆重量检测装置，在实施例1或实施例2的基础上，如图1-3所示，移动柱1顶部设有用于保护移动柱1的保护盖8。保护盖8呈圆锥形，内部中空，圆锥形的保护盖8在车辆经过时可以避免移动柱1被压弯，能够有效保护移动柱1的结构。由于移动柱1有一部分突出于地面与车辆的轮胎接触，在车胎碾压过程中会对移动柱1产生一个水平方向的分力，导致移动柱1变形；而且，移动柱1的顶部与轮胎的接触面积较小，车辆经过时轮胎与移动柱1接触的位置压强较大，会对轮胎造成损伤，减少轮胎的使用寿命。增加了保护盖8可以有效避免移动柱1被压弯以及避免轮胎受伤。
47.具体地，保护盖8包括结构相同的第一盖体81和第二盖体82；移动柱1 设有端帽12，第一盖体81和第二盖体82均设有与端帽12配合的配合部7；第一盖体81和第二盖体82拼
合可形成与端帽12配合的环形槽；第一盖体81和第二盖体82可粘接并对称分布于移动柱1的中轴线两侧。将第一盖体81和第二盖体82对准移动柱1的端帽12后进行拼接，使用胶水等粘合剂进行粘接，使第一盖体81和第二盖体82保持固定连接。
48.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。