УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ КОЛЕСА

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для исследования и диагностирования тормозных систем автомобилей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является измерение угловой скорости колеса автомобиля в процессе торможения, т.е. расширение области применения и оптимизация конструкции датчика.
Из средств аналогичного назначения известен датчик угловой скорости (Авторское свидетельство №794519 МКИ G01P 3/481, 07.01.81), содержащий зубчатый модуляторный диск, подключенный к блоку питания, источник света и фотоэлемент с блоком обработки сигнала, источник света выполнен в виде расположенных рядом m светодиодов, а блок питания - в виде m-фазного генератора, при этом суммарная длина излучающей зоны m светодиодов и длина светочувствительной зоны фотоэлемента равны зубцовому шагу модуляторного диска.
Недостатком данной конструкции является то, что это устройство обеспечивает измерение угловой скорости только при расположении его элементов с двух сторон светомодулирующего диска, поэтому с его помощью невозможно измерить угловую скорость колеса автомобиля.
Также известен стробоскопический тахометр (Авторское свидетельство №1290173 МКИ G01P 3/40, 15.02.87), содержащий перестраиваемый импульсный генератор, диск, закрепленный на исследуемом объекте, установленные перед диском два импульсных осветителя, подключенных к источнику питания, один из которых снабжен красным, а другой - зеленым светофильтром, поверхность диска выполнена темной с двумя одинаковыми белыми метками, расположенными на равных расстояниях от центра диска вдоль радиусов, образующих угол d=360/n, где n>>1 - целое число, при этом дополнительно введены кольцевое пересчетное устройство емкостью n импульсов и два электронных ключа, два импульсных осветителя подключены к источнику питания через электронные ключи, управляющие входы которых соединены с (n-1)-ым и n-ым выходом дешифратора кольцевого пересчетного устройства, вход которого подключен к выходу генератора.
Недостатком данного устройства является необходимость наличия оператора, находящегося в автомобиле, что делает показания зависимыми от его работоспособности, а также невозможность получения информации в реальном времени.
Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения координат лопастей вращающегося несущего винта вертолета (RU 2180122, МПК G01P 3/36, 27.02.2002), содержащее источник оптического излучения, модулятор светового потока и оптическую головку, включающую объектив, оптически связанное с ним фотоприемное устройство, последовательно соединенное с усилителем, а также узел обработки видеосигнала, включающий блоки автоматической регулировки усиления, цифровой обработки информации, селекции и выделения координаты, индикации и вывода информации, последовательно соединенные между собой, устройство снабжено вычитателем, блок цифровой обработки информации выполнен в виде последовательно соединенных между собой аналого-цифрового преобразователя, запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя, а один из выходов блока индикации и вывода информации соединен с вторым входом запоминающего устройства, выход цифроаналогового преобразователя соединен с одним из входов вычитателя, со вторым входом которого соединен выход блока автоматической регулировки усиления, а выход упомянутого вычитателя соединен со входом блока селекции и обработки видеосигнала, при этом в качестве источника оптического излучения использовано естественное освещение, в качестве модулятора светового потока использованы лопасти несущего винта вертолета, а оптическая головка размещена на фюзеляже вертолета так, что ее оптическая ось направлена на законцовки упомянутых лопастей.
Применение указанного устройства для измерения угловой скорости колеса автомобиля затруднено наличием большого количества элементов в измерительной схеме и сложностью монтажа на автомобиль.
Указанный технический результат достигается тем, устройство для измерения угловой скорости колеса, содержащее источник света, фотоприемник, реагирующий на отраженный свет, и регистрирующую аппаратуру, дополнительно содержит оптический диск, разделенный на чередующиеся черные и белые секторы, а источник света находится внутри осветителя, в плафон которого встроена бленда, формирующая поле зрения фотоприемника.
Полезная модель поясняется описанием конкретного варианта ее выполнения. На чертеже изображен главный вид датчика, разрез датчика и вид сверху.
Осветитель 1 крепится к кузову автомобиля 2 при помощи двух присосок 3 и кронштейна 4. На конце кронштейна имеется регулировочный болт 5, который позволяет выставить определенный зазор В между осветителем и диском. Излучатель представляет собой лампу накаливания 6. Фотоприемник 7 находится внутри цилиндрической бленды 8, встроенной в плафон, и реагирует на отраженный от оптического диска 9 свет. К оптическому диску с обратной стороны приклеен колпачок 10, идентичный колпачку колесного диска. Установка оптического диска осуществляется путем замены колпачков. Изменение напряжения в цепи 11 при смене секторов с черного на белый, и наоборот, регистрируется аппаратурой.
В процессе торможения автомобиля происходит перераспределение нагрузки между передней и задней осью автомобиля, вызывающее не только вертикальное, но и боковое смещение колеса относительно кузова автомобиля. В связи с этим, для адекватной работы датчика осветитель устанавливается на определенном расстоянии В равном 5-10 мм (в зависимости от конструкции подвески), а поле зрения фотоприемника сформировано блендой над осью оптического диска, поэтому изменение напряжения в момент перехода с сектора на сектор ярко выражено. Также существует проблема внешних оптических помех, которая решается при помощи плафона, ограничивающего оптический диск от внешних источников света.
Скорость автомобильного колеса является показателем, по которому можно судить о техническом состоянии тормозной системы автомобиля. Особенно это актуально при исследовании и диагностировании тормозных систем, оснащенных антиблокировочными тормозными системами и другими системами активной безопасности.
При движении колеса вращается жестко прикрепленный к нему оптический диск 9. Лампа накаливания 6 излучает свет, который, отражаясь от оптического диска, попадает на фотоприемник 7. Поле зрения фотоприемника сформировано цилиндрической блендой 8, поэтому напряжение в цепи 11 резко изменяется, при переходе с черного сектора на белый и наоборот. Изменение напряжения регистрируется аппаратурой. Максимумы полученной диаграммы соответствуют переходу поля зрения фотоприемника от белого сектора к черному, минимумы - от черного к белому. Зная время между экстремумами и число секторов на диске, можно определить угловую скорость колеса автомобиля. Точность измерения зависит от количества секторов на оптическом диске и частоты записи регистрирующей аппаратуры.