БОРТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА ГРУЗА И КОНТРОЛЯ ЗАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к оборудованию транспортных средств, в частности к дополнительному оборудованию, преимущественно для взвешивания груза непосредственно на платформе транспортного средства, например, в кузове грузового автомобиля.
Известно взвешивающее устройство, представленное в виде монолитной калиброванной плоскости, размещенной, например, на грузоподъемной платформе специального грузового автомобиля, в котором взвешивающее устройство выполнено из одной несущей рамы и консолями четырех составляющих частей этой несущей рамы (1) и расположенных друг против друга однотипных отверстий по углам прямоугольной несущей рамы (1) и консоли (2), образованных гибкими подвесами (3), поддерживающих взвешивающую платформу (4), при этом по периметру несущей рамы (1) предусмотрен промежуток (зазор) (5) между несущей рамой (1) и взвешивающей платформой (4), и которое включает в каждом подвесе (3) один электрический регистрирующий аппарат веса (6), а именно такого рода, что сила тяжести должна быть преобразована гибкими подвесами (3) в электрические сигналы электронного преобразующего вес аппарата (6), при этом эти аппараты устойчиво фиксируют изменение веса. Электрические регистрирующие аппараты веса (6) снабжены силовой камерой с элементом растяжения, где фиксируемая сила тяжести посредством гибких подвесок (3) преобразуется на вертикальную составляющую силы, которая растягивает силовую камеру. Электрические регистрирующие аппараты веса (6) снабжены силовой камерой с элементом растяжения, где фиксируемая сила тяжести посредством гибких подвесок (3) преобразуется на вертикальную составляющую силы, которая растягивает силовую камеру. Электрические регистрирующие аппараты веса включены в гибкие подвесы (3) и размещены между консолью (2) и взвешивающей платформой (4). Электрические регистрирующие аппараты веса (6) укреплены на консолях (2) и гибких подвесах (3), которые одним концом укреплены с регистрирующими аппаратами веса [1] (Заявка ФРГ N 3501667, кл. G01G 19/12, 1986).
Описанное устройство обладает следующими существенными недостатками. Выступающие части Г-образных кронштейнов основания рамы над четырьмя углами грузовой платформы занимают полезную площадь грузовой платформы транспортного средства, что неприемлемо для грузового автомобиля, связанного с перевозками любого вида груза. Для повышения чувствительности элементов растяжения, например стержней, необходимо их выполнить как можно меньшего диаметра, но в этом случае снижается верхний предел грузоподъемности. При увеличении диаметра стержня снижается величина упругой деформации материала элемента растяжения и этим увеличивается порог нечувствительности, а также относительная погрешность измерений.
Известно устройство учета веса лесоматериалов при проведении транспортных работ, включающее средство определения веса лесоматериалов, которое смонтировано на транспортном агрегате, содержащем ходовую часть и бортовую электросеть, средство определения веса лесоматериалов выполнено в виде измерительной системы, образованной смонтированными на верхних пластинах рессор каждой оси ходовой части агрегата тензоизмерительными мостами и связанным с ними усилителем, а также регистрирующим прибором, который в свою очередь электрически связан с усилителем, при этом блоки питания усилителя и регистрирующего прибора связаны с бортовой электросетью транспортного агрегата (Полезная модель РФ №86135, В27В 31/00, 09.04.2009).
Недостатком этого устройства является низкая надежность тензоизмерительных мостов, схемы обработки сигналов и недостаточные функциональные возможности устройства.
Известен способ и устройство взвешивания полезного груза транспортного средства, содержащего кузов, погрузочную платформу, множество колес, подвеску колес для поддержания каждого колеса относительно кузова, причем подвеска колес содержит, по меньшей мере, одну конструкцию тележки, включающую, по меньшей мере, два моста, соединенных друг с другом на каждой стороне транспортного средства посредством горизонтального рычага, который соединен с кузовом посредством вертикального рычага, заключающийся в том, что измеряют вертикальные нагрузки, действующие на подвеску колес, по меньшей мере, на трех участках измерения, причем каждый участок снабжен по меньшей мере одним датчиком, передают данные измерения от датчиков, по меньшей мере, в одно вычислительное устройство взвешивания, определяют вес груза в вычислительном устройстве на основании данных измерения, полученных с участков измерения, и расчетных параметров вычислительного устройства, измеряют вертикальные напряжения, действующие на горизонтальный рычаг посредством, по меньшей мере, одного датчика, обрабатывают данные горизонтального рычага в качестве одного участка измерения в вычислительном устройстве, измеряют напряжения, действующие на горизонтальный рычаг, посредством, по меньшей мере, двух датчиков, располагают датчики на противоположных и, по существу, вертикальных боковых поверхностях горизонтального рычага, рассчитывают суммарное значение результатов измерений, полученных от датчиков на противоположных сторонах горизонтального рычага, и используют рассчитанное значение в качестве результата измерения, посредством чего исключают влияние поперечных сил (Патент на изобретение РФ №2373501, MПК G01G 19/12, 04.01.2006).
Недостатком указанного технического решения является невысокая надежность и точность измерений, сложность устройства и силопередачи весовой нагрузки на датчики, невысокие функциональные возможности способа и его низкая информативность.
В качестве наиболее близкого технического решения (прототипа) выбрана бортовая измерительная система для измерения веса груза и контроля загрузки транспортного средства, содержащая более одного измерительного датчика, размещенного на подвеске колес и подключенного к бортовому вычислительному устройству, подвеска колес выполнена в виде, по меньшей мере, одной рессоры, измерительный датчик - в виде датчика углового положения, а бортовое вычислительное устройство состоит из блока управления и индикации, источника бесперебойного питания, вторичного источника питания, блока оконечного оборудования CAN, модуля GPS/GSM, Flash-памяти и микроконтроллера, при этом выход источника бесперебойного питания подключен ко входу вторичного источника питания, один выход которого подключен ко входу блока управления и индикации, второй - к блоку оконечного оборудования CAN, модулю GPS/GSM, Flash-памяти и - через контроллер питания - к микроконтроллеру, третий - к измерительным датчикам, причем источник бесперебойного питания и вторичный источник питания подключены к бортовой электрической сети. Кроме того, блок управления и индикации содержит лицевую панель бортовой информационно-измерительной системы, включающую в себя дисплей, зуммер, индикаторы, кнопки, крышку USB коннектора, крышку CAN коннектора. Кроме того, микроконтроллер дополнительно содержит контроллер дисплея для связи с дисплеем блока управления и индикации, контроллер USB для связи с USB коннектором, контроллер Flash-ПЗУ для связи с Flash-памятью, контроллер GPS/GSM для связи с модулем GPS/GSM, контроллер сети CAN для связи с сетью CAN, порт ввода-вывода для связи с индикаторами и зуммером, контроллер клавиатуры для связи с кнопками (Патент РФ №2445586 МПК G01G 19\00 20.03.2012.)
Недостатком указанного технического решения является сложность устройства, невысокая надежность и высокая погрешность измерения.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности и уменьшения погрешности измерений при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.
Указанный технический результат достигается тем, что бортовая измерительная система для измерения веса груза и контроля загрузки транспортного средства, содержащая более одного измерительного датчика углового положения (наклономера), подключенного к бортовому вычислительному устройству, отличается тем, что, по меньшей мере, один датчик углового положения установлен в области минимального прогиба рамы транспортного средства под действием веса груза, по меньшей мере, два других датчика углового положения установлены в областях максимального прогиба рамы транспортного средства под действием веса груза, а в бортовое вычислительное устройство введен бортовой блок вычисления веса груза в кузове транспортного средства по показаниям упомянутых датчиков как суммы произведений жесткости рамы на разницу измеренных углов между точками минимального прогиба рамы и максимальных прогибов рамы.
Кроме того, в нее могут быть введены распределительная коробка с вторичным источником питания датчиков, упомянутые датчики через распределительную коробку и информационную шину сети CAN соединены с бортовым блоком вычисления веса груза в кузове транспортного средства, а вторичный источник питания через шину питания подключен к бортовой электрической сети датчиков.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 показана блок- схема системы измерения веса груза и контроля загрузки транспортного средства.
На фиг.2 показана схема расположения датчиков углового положения (наклономеров) на раме транспортного средства.
На фиг.1 обозначено:
1. Наклономер периферийный передний;
2. Наклономер базовый;
3. Наклономер периферийный задний;
4. Распределительная коробка;
5. Вторичный источник питания (ВИЛ);
6. Бортовой блок;
7. Бортовая сеть питания;
8. Сеть CAN и вторичного напряжения питания;
9. Шина питания;
На фиг.2. Обозначено:
10. Кузов транспортного средства;
11. Центр масс груза в кузове транспортного средства;
12. Задняя опора кузова;
13. Передняя опора кузова;
14. Задняя точка распределения груза в кузове;
15. Передняя точка распределения груза в кузове;
16. Рама транспортного средства;
17. Линия плоскости горизонта;
18. Точка минимального прогиба рамы;
19. Задняя точка максимального прогиба рамы;
20. Передняя точка максимального прогиба рамы;
21. Задняя подвеска рамы;
22. Передняя подвеска рамы;
23. Плоскость стоянки транспортного средства;
24. Кабина транспортного средства.
Система измерения веса, представленная на фиг.1 состоит из наклономера периферийного переднего 1, наклономера базового 2 и наклономера периферийного заднего 3, распределительной коробки 4, вторичного источника питания 5, бортового блока 6 и бортовой сети питания 7. Наклономеры 1, 2 и 3 через шину сети CAN и шину вторичного питания 8 через распределительную коробку 4 и информационную шин CAN соединены с бортовым блоком 6. Напряжение бортовой электрической сети 7 по шине питания 9 поступает на вторичный источник питания 5. Далее это напряжение преобразуется в напряжение питания наклономеров и через распределительную коробку 4 поступает через шину питания на наклономеры 1, 2 и 3. Такой набор конструктивных элементов и прямых связей между ними повышает надежность и уменьшает погрешность измерений при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.
Схема расположения наклономеров на раме транспортного средства показана на Фиг.2. Наклономер периферийный передний 1 установлен на раме 16 в точке переднего максимального прогиба 20, а наклономер периферийный задний 3 в задней точке максимального прогиба рамы 19. Базовый наклономер 2 устанавливается в точке минимального прогиба рамы 18. Положение рамы 16 относительно полотна дороги 23 определяется передней 22 и задней подвеской автомобиля 21. В кузове 10 транспортного средства располагается груз с центром массы в точке 11. Вес груза распределяется между задней 14 и передней 15 точками распределения веса груза 11 в кузове 10. Кузов 10 соединен с рамой 16 посредством передней 13 и задней 12 опоры кузова. Бортовой блок 6 располагается в кабине 24 транспортного средства. Там же могут находится распределительная коробка 4 и вторичный источник питания 5. Во время работы устройства измерения веса и контроля загрузки транспортного средства напряжение бортовой сети 7 автомобиля по шине питания 9 поступает на вторичный источник питания 5 и через распределительную коробку 4 и сеть CAN и вторичного напряжения питания 8 поступает на наклономеры 1,2 и 3. При помещении груза 11 в кузове 10 транспортного средства, на стоянке 23, вес груза распределится между передней 15 и задней точками распределения груза 11 в кузове 10 и через переднюю 13 и заднюю 12 опору кузова 10. Давление распределенного веса груза приведет к прогибу рамы 16 относительно передней 22 и задней 23 подвески. При этом, значения углов, измеряемых относительно плоскости местного горизонта, наклономерами изменятся и поступят через сеть CAN и вторичного напряжения питания 8 и распределительную коробку 4 в бортовой блок 6. В бортовом блоке 6 происходит вычисление веса груза 11 в кузове 10 транспортного средства по показаниям наклономеров 1,2 и 3 как суммы произведений жесткости рамы на разницу измеренных углов между точками минимального прогиба 18 рамы и максимальных прогибов рамы в точках 19 и 20.
Таким образом, полезной моделью получен технический результат, который заключается в повышении надежности и уменьшения погрешности измерений при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.