Лінійний дорожній датчик

 

Область техніки, до якої належить винахід

Дане винахід відноситься до вимірювальної техніки, а конкретніше - до лінійного дорожньому датчику, призначеному для зважування автотранспортних засобів (АТЗ).

Рівень техніки

В даний час відомо багато різних лінійних дорожніх датчиків, що використовуються для зважування в русі автотранспортних засобів. Ці датчики використовують, як правило, п'єзоелектричні або оптоволоконні чутливі елементи.

Стосовно до задачі динамічного вимірювання осьового та загальної ваги АТС в процесі руху («Weigh-in-Motion» - WIM) найбільш поширеними у світовій практиці є лінійні дорожні датчики на основі дискретних чутливих елементів. Ці пристрої найчастіше являють собою набір дискретних монокристалічних, наприклад, кварцових чутливих елементів, виконаних зазвичай у вигляді шайб і розташованих в одному або декількох паралельних рядах з невеликим просторовим рознесенням всередині (вздовж) жорсткої конструкції, встановленої в дорожньому покритті поперек напрямку руху АТС (див., приміром, патент США №5501111, опубл. 26.03.1996).

У найбільш поширеною у світовій практкструдированний алюмінієвий профіль (див., приміром, патент США на промисловий зразок №D686928, опубл. 30.07.2013) з розміщеними в його замкнутому внутрішньому обсязі чутливими елементами. На Фіг. 1a показаний вигляд в ізометрії такого профілю 1, а посилальна позиція 2 зазначає дискретний чутливий елемент. Такі чутливі елементи (шайби з монокристалічного п'єзо-матеріалу, найчастіше - з монокристалічного кварцу) розташовані усередині замкнутого обсягу корпусу датчика уздовж його подовжньої осі зазвичай з однаковим просторовим кроком; їх форма може бути довільною, хоча, в більшості реалізацій, вони являють собою круглі диски (див., наприклад, патент США №5641924, опубл. 31.10.1995, сайт фірми KISTLER: www.kistler.com/ru або статтю в. І. Речицького «З життя дорожніх датчиків», журнал «Автомобільні дороги», №7, 2013, стор 61-70). Крок встановлених в корпусі такого датчика чутливих елементів зазвичай становить 5-10 см. Довжина датчика (Фіг. 16) найчастіше вибирається з умови перекриття половини смуги руху і становить 1,75-2,0 м.

На сьогодні лінійні дорожні датчики такого типу реалізують максимальну точність вимірювання ваги серед інших модифікацій (на базі пьезополимерних кабелів, гідравлічних і оптов автоматичного вагового моніторингу АТС ці датчики поки не мають конкурентів у сфері практичної реалізації відповідних вагових систем.

У процесі вихідного контролю на фініші виробничого циклу розкид показів таких датчиків по всій їхній протяжності, при послідовному додатку в кожній з точок датчика однакового за величиною нормованої зусилля в напрямку, перпендикулярному площині шайб, за інформацією виробника зазвичай вкладається в межі до 1-2%. Проте коректність цієї оцінки спростовується як теоретичним аналізом, так і результатами вимірювань в процесі вхідного контролю у споживачів.

Оцінимо метрологічну коректність процесу вихідного контролю на базі схематичної моделі датчика (Фіг. 2), чутливі елементи 2 якого розміщені між двома паралельно розташованими концентраторами (твердими обкладинками) 1. Верхній концентратор розподіляє надходить від колеса АТС зусилля між лежать навколо точки його застосування чутливими елементами 2. Природно, що в міру віддалення від точки прикладання зусилля, надходить до відповідних чутливих елементів зменшується. Саме цією обставиною і пояснюється зниження точності датчика по мірі наближення точки докладання зусиль до геометричної периферії датчика, яке ми назвемо «крайовим эффектомµт виходити із зазначених меж у бік зменшення, так як перерозподіляється зовнішнім концентратором зусилля в цьому випадку взаємодіє з периферійними чутливими елементами, розташованими ближче до центру датчика, оскільки по іншу сторону від точки докладання їх число зменшується, і для крайньої позиції додатка зусилля дорівнює нулю.

На Фіг. 3 наведено графік реакції датчика (у відсотках до середнього значення) на покрокове нормоване зусилля (див. книгу в. І. Речицький. «Весогабаритний контроль автотранспорту» - М.: Фонд «Наука і життя», 2014 р. - 196 с). На осі абсцис відкладені номери дискретних чутливих елементів по довжині цього датчика. Декларовану точність він демонструє далеко не по всій протяжності. І тільки якщо обмежити робочу зону датчика (№№3-11), проігнорувавши показники периферійних зон (№№1-2 і 12-15), то він стане реально прецизійним.

Після монтажу такого датчика в дорожнє покриття розкид показів при проходженні через нього осей АТС, формують вертикальне навантаження, розширюється вже до 11-13%.

Розкриття винаходу

Таким чином, завдання цього винаходу полягає в розробці лінійного дорожнього датчика з меншим розкидом показань, що дозволить підвищити базову точність датчика вки в дорожнє покриття.

Для вирішення цього завдання і досягнення зазначеного технічного результату у цьому винаході запропоновано лінійний дорожній датчик, призначений для зважування автотранспортного засобу (АТЗ) і розміщується в дорожньому полотні під заздалегідь визначеним кутом до напрямку переміщення згаданого АТС, що містить: лінійне підстава; сукупність дискретних чутливих елементів, розташованих на лінійному підставі по його довжині з наперед заданим рознесенням один від іншого і виконаних кожний з можливістю формувати сигнал, пропорційний величині прикладеного до нього вертикального впливу; концентратор, розташований поверх сукупності дискретних чутливих елементів, призначений для передачі на них зусилля, виникає при проїзді колеса АТС через лінійний дорожній датчик, і розподіляє зусилля між дискретними чутливими елементами, що лежать навколо точки докладання цього зусилля; при цьому рознесення між сусідніми дискретними чутливими елементами, розташованими поблизу будь-якого кінця лінійного дорожнього датчика, зменшується в напрямку кінця для компенсації зменшення величини підсумкового сигналу, формованого відпо�лія до кінця лінійного дорожнього датчика.

Особливість лінійного дорожнього датчика по справжньому винаходу полягає в тому, що дискретні чутливі елементи в середній частині лінійного дорожнього датчика можуть бути розміщені з однаковим рознесенням один від іншого, а зменшення цього рознесення по мірі зміщення до кінця лінійного дорожнього датчика вибрано у зворотній залежності по відношенню до зміни величини підсумкового сигналу, що має місце в лінійному дорожній датчику з однаковим по всій його довжині рознесенням дискретних чутливих елементів по мірі зміщення точки прикладання зусилля до кінця такого лінійного дорожнього датчика.

Короткий опис креслень

На Фіг. 1а і 1б показаний відомий лінійний дорожній датчик.

На Фіг. 2 наведена схематична модель датчика по Фіг. 1.

На Фіг. 3 наведено графік реакції датчика по Фіг. 1 на покрокове нормоване зусилля.

На Фіг. 4 наведена схематична модель частини лінійного дорожнього датчика по справжньому винаходу.

На Фіг. 5 показаний вигляд у перспективі середньої частини лінійного дорожнього датчика по справжньому винаходу з дворядним розміщенням дискретних чутливих елементів.

Детальний опис варіантів здійснення

Лінійний установи на ньому сукупності дискретних чутливих елементів 2, розташованих на лінійному підставі 3 по його довжині з наперед заданим рознесенням один від іншого. Кожен з дискретних чутливих елементів 2 виконаний з можливістю формувати сигнал, пропорційний величині прикладеного до цього елементу вертикального впливу. Для цього дискретні чутливі елементи можуть бути виконані, наприклад, з монокристалічного кварцу, як це має місце у згаданому патенті США №5641924, або будь-якого іншого матеріалу, що дозволяє отримати сигнал від такого елемента при натисканні згори, приміром, з лангасита.

На всі дискретні чутливі елементи 2 зверху накладено концентратор 4, призначений для передачі зусилля, що виникає при проїзді колеса автотранспортного засобу (АТЗ) через лінійний дорожній датчик, дискретні чутливі елементи 2 і розподіляє це зусилля між дискретними чутливими елементами 2, що лежать навколо точки докладання цього зусилля.

Як лінійне підставу 3, так і концентратор 4 можуть бути виконані, наприклад, як описано в патенті РФ на корисну модель №127913 (опубл. 10.05.2013).

Відмітна особливість лінійного дорожнього датчика по справжньому винаходу полягає в тому, чт�решт лінійного дорожнього датчика, зменшується в напрямку цього кінця, щоб компенсувати зменшення величини підсумкового сигналу, який формується відповідною сукупністю дискретних чутливих елементів по мірі зміщення точки прикладання зусилля до даного кінця лінійного дорожнього датчика.

Зокрема, таке зменшення рознесення між дискретними чутливими елементами 2 можна реалізувати наступним чином. У середній частини лінійного дорожнього датчика дискретні чутливі елементи 2 розміщені з однаковим рознесенням H0один від іншого (Фіг. 4). На кінцях ж лінійного дорожнього датчика це рознесення, по мірі зміщення до кінця лінійного дорожнього датчика, вибрано у зворотній залежності по відношенню до зміни величини підсумкового сигналу, що має місце в лінійному дорожній датчику з однаковим по всій його довжині рознесенням Але дискретних чутливих елементів по мірі зміщення точки прикладання зусилля до кінця такого лінійного дорожнього датчика. Як показано на Фіг. 4, починаючи з деякої відстані перед кінцем лінійного дорожнього датчика, рознесення Hi(i=1, 2, ..., k; Hk=Hmin) починає зменшуватися по мірі наближення до цього кінця, так що H1>H2>...>Hmin.

В принципі, скорочення величини рознесення між сусідніми дискретними чутливими елементами 2 по мірі наближення до кінця датчика може здійснюватися й іншим чином. Наприклад, при розміщенні дискретних чутливих елементів 2 у двох або більше поздовжніх рядах (Фіг. 5) рознесення H дискретних чутливих елементів 2 може змінюватися як в одному, так і в обох (декількох) лавах.

Лінійний дорожній датчик по справжньому винаходу працює аналогічно вищезазначеному найближчого аналогу.

Лінійний дорожній датчик по справжньому винаходу має підвищену точність вимірювання за рахунок зменшення розкиду показанто підвищення базової точності датчика і призведе до відповідного зростання підсумкової точності, реалізується і оцінюваної вже після його установки в дорожнє покриття. Отже, даний винахід дозволяє принципово підвищити точність вимірювань лінійного дорожнього датчика при його роботі в конкретних дорожніх умовах.

1. Лінійний дорожній датчик, призначений для зважування автотранспортного засобу (АТЗ) і розміщується в дорожньому полотні під заздалегідь визначеним кутом до напрямку переміщення згаданого АТС, що містить:
- лінійне підстава;
- сукупність дискретних чутливих елементів, розташованих на згаданому лінійному підставі по його довжині з наперед заданим рознесенням один від іншого і виконаних кожний з можливістю формувати сигнал, пропорційний величині прикладеного до нього вертикального впливу;
- концентратор, розташований поверх згаданої сукупності дискретних чутливих елементів, призначений для передачі на них зусилля, що виникає при проїзді колеса згаданого АТС через згаданий лінійний дорожній датчик, і розподіляє згадане зусилля між згаданими дискретними чутливими елементами, що лежать навколо точки докладання цього зусиль;
- при цьому зазначене рознесення між�го дорожнього датчика, зменшується в напрямку згаданого кінця для компенсації зменшення величини підсумкового сигналу, який формується відповідною сукупністю дискретних чутливих елементів по мірі зміщення точки прикладання згаданого зусилля до згаданого кінця лінійного дорожнього датчика.

2. Лінійний дорожній датчик з п. 1, в якому згадані дискретні чутливі елементи в середній частині згаданого лінійного дорожнього датчика розміщені з однаковим рознесенням один від іншого, а згадане зменшення цього рознесення по мірі зміщення до згаданого кінця лінійного дорожнього датчика вибрано у зворотній залежності по відношенню до зміни величини згаданого підсумкового сигналу, що має місце в лінійному дорожній датчику з однаковим по всій його довжині рознесенням дискретних чутливих елементів по мірі зміщення точки прикладання зусилля до кінця такого лінійного дорожнього датчика.



 

Схожі патенти:

Система для визначення, чи правильно розташоване транспортний засіб під час зважування, система даних вагових сертифікатів та способи їх використання

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і призначене для зважування транспортних засобів. Спосіб передбачає підрахунок числа осей транспортного засобу до та після зважування розвантаженого транспортного засобу (ТЗ), щоб визначити, розташоване розвантажене ТЗ правильно під час зважування. Для цього на вагах для ТЗ, що мають зону зважування для зважування розвантажених ТЗ, що має край в'їзду і край виїзду ТЗ, передбачається перший лічильник осей, який використовують для підрахунку числа осей ТЗ, які повністю пройшли за край в'їзду, перед зважуванням розвантаженого ТЗ, і другий лічильник осей ТЗ, який використовують для підрахунку числа осей ТЗ, які пройшли за край виїзду ТЗ, після зважування ТЗ. При цьому створюється ваговий сертифікат для реєстрації даних підрахунку вісей ТЗ системи зважування ТЗ для випадків, коли ТЗ правильно розташоване в зоні зважування і коли ТЗ неправильно розташоване в зоні зважування. Технічний результат полягає в підвищенні точності зважування ТЗ. 20 з.п. ф-ли, 9 іл.

Спосіб і комплект для статичного зважування автотранспортного засобу

Група винаходів відноситься до ваговимірювальної техніки і може бути використана для зважування автотранспортних засобів. Спосіб включає в себе етапи, на яких забезпечують вимірювальний комплект, що містить статичні підкладні ваги, число яких дорівнює подвоєному максимальному числу осей найбільшою за кількістю осей з вхідних в склад будь-якого з зважуваних АТС багатовісних візків; розміщують по черзі для кожної з багатовісних візків зважується АТС під кожним з коліс даної многоосной візки статичні підкладні ваги з вимірювального комплекту. Після цього фіксують показання всіх статичних підкладних ваг, встановлених під колесами даної многоосной візки; розміщують частину статичних підкладних ваг з вимірювального комплекту під колесами одиночних осей АТС, після чого фіксують показання всіх статичних підкладних ваг, встановлених під відповідними колесами АТС. Пристрій включає в себе статичні підкладні ваги, число яких дорівнює подвоєному максимальному числу осей найбільшою за кількістю осей з вхідних в склад будь-якого з зважуваних АТС багатовісних візків. Ваги призначені для розміщення по черзі для кожної з упоксации показань всіх статичних підкладних ваг, встановлених під колесами даної многоосной візка, і для розміщення їх частини під колесами одиночних осей згаданого АТС і подальшої фіксації показань всіх статичних підкладних ваг, встановлених під відповідними колесами зважується АТС. Технічний результат полягає в скороченні числа підкладних ваг в комплекті пересувних постів при збереженні точності проводиться зважування. 2 н. і 10 з.п. ф-ли, 5 іл.

Датчик ваги автотранспортного засобу

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, а саме до датчиків ваги автотранспортного засобу. Завдяки заявленому винаходу досягається такий технічний результат, як забезпечення надійної фіксації положення чутливого елемента строго по осі датчика при збереженні механічної цілісності датчика і суміжного з ним шару дорожнього покриття. Заявлений датчик ваги автотранспортного засобу, призначений для укладання в дорожнє покриття автотраси під кутом до її осьової лінії, містить щонайменше один лінійний чутливий елемент і підкладку, на якій закріплені лінійні чутливі елементи, причому в якості матеріалу підкладки обраний матеріал, коефіцієнт лінійного теплового розширення якого близький до коефіцієнта лінійного теплового розширення матеріалу, який утворює шар дорожнього покриття, в якому повинен бути покладений датчик. 16 з.п. ф-ли, 10 іл.

Автомобилеразгрузочний ваговий комплекс

Винахід відноситься до ваговимірювальної техніки і може бути використана для зважування сипучих продуктів

Спосіб визначення маси автомобіля

Винахід відноситься до способу визначення маси транспортного засобу для здійснення перемикання автоматизованої коробки передач

Зважуючий панельний елемент

Винахід відноситься до вимірювальних пристроїв і може бути використане в сило - та силовимірювальних системах для зважування автотранспорту тощо

Ваги для зважування автомобілів

Винахід відноситься до ваговимірювальної техніки та направлено на спрощення конструкції, підвищення надійності та транспортабельності ваг для зважування автомобілів, розширення їх функціональних можливостей, що забезпечується за рахунок того, що ваги для зважування автомобілів містять платформи, виконані у вигляді колейних направляючих, жорстко з'єднаних між собою, вхідна сторона однієї платформи спирається через кулькові опори на одні встановлені на фундаменті датчики ваговимірювальні, обмежувачі попутного зміщення платформи, один з яких виконаний у вигляді сережки, один кінець якого шарнірно прикріплений до платформи, а інший - до фундаменту, виконаний у вигляді сережки елемент стабілізації платформи розташований в площині, перпендикулярній площині колейних напрямних, і встановлений на вхідній стороні платформи, вихідні кінці платформ забезпечені поздовжніми напрямними з кульковими опорами, що спираються на інші встановлені на фундаменті датчики ваговимірювальні, вхідні кінці інших платформ забезпечені опорними кронштейнами, комплементарними поздовжніх направляючих вихідних кінців попередніх платформ і встановленими в них з можливістю продоль�ци сережок шарнірно прикріплені до фундаменту по подовжньої осі симетрії ваг, а інші - до колейним напрямних на вихідній стороні кожної платформи відповідно, кут між сережками кожної пари становить 20-65 кутових градусів

Платформні ваги для зважування транспортних засобів

Винахід відноситься до ваговимірювальної техніки і може бути використана для зважування великогабаритних виробів і транспортних засобів

Ваговимірювальне пристрій

Винахід відноситься до пристроїв для зважування вантажів спеціального призначення, переважно для захисту від перевантажень люльки підйомника

Пристрій для визначення ваги автомобіля

Винахід відноситься до області виміру ваги, переважно автомобілів
Up!