Устройство определения факта наличия действия на транспорте для обслуживания покрытия дорожного полотна

Заявляемая полезная модель относится к средствам контроля и может применяться для определения факта наличия действия на транспорте для обслуживания покрытия дорожного полотна, такого как подметание или посыпание.
Широко известен транспорт для обслуживания покрытия дорожного полотна, основным назначением которого является подметание или посыпание (например, противогололедной смесью) дорожного покрытия. Для этого важно знать, действительно ли присутствует факт воздействия прутьев щетки устройства подметания на покрытие дорожного полотна или факт наличия реагента (песка, соли, песко-соляной смеси) на устройстве разбрасывателя твердых реагентов на покрытие дорожного полотна.
Известна подметальная установка [US 6678912, опубл. 20.0.2004 г.], которая может быть прикреплена к транспортному средству или прицепу, содержит опорную раму и по меньшей мере одну вращающуюся щетку с приводом от двигателя, установленную с возможностью вращения вокруг ее продольной оси. Опорная рама снабжена опорными колесами, причем вертикальное расстояние этих колес от оси вращающейся щетки может изменяться с помощью регулировочного устройства, содержащего по меньшей мере один регулировочный элемент и блок управления. Предусмотрен датчик для определения крутящего момента или мощности привода вращающейся щетки или соответствующей переменной, посредством чего сигнал от указанного датчика переключается на блок управления. Блок управления определяет рабочее положение регулировочного элемента, соответствующее оптимальной поверхности контакта щетки с землей, в зависимости от положения контакта регулировочного элемента с землей, характеризующееся резким увеличением сигнала указанного датчика при повороте кисть опущена.
Известно подметательное устройство [CN 107190679, опубл. 22.09.2017], содержащее несущую часть, соединенную с подвижной подметательной плитой, которая перемещается вверх и вниз в вертикальном направлении так, что подметальная пластинчатая часть имеет стабильное давление относительно земли.
Известна интеллектуальная автоматическая подметальная машина [CN 108345296, опубл. 31.07.2018 г.], которая содержит корпус машины, приводное устройство, рулевую систему, подметально-уборочное устройство, обнаруживающее устройство и фильтрующую систему, расположенные на корпусе машины. Обнаруживающее устройство включает периферийные датчики обнаружение расстояния препятствия или человеческого тела реализованные и обнаруженные данные могут быть переданы в систему центра обработки информации для обработки; а питание устройства обеспечивается батарейным блоком, так что вторичного загрязнения, вызванного пилотируемой уборочной машиной, можно избежать.
Известен метод контроля опрыскивания для снеготаяния [JPH 03228906 A, опубл. 09.10.1991г.], целью которого является прекратить ненужное распыление воды, а также предотвратить бесполезный расход подземных вод и мощности водораспыления путем определения температуры земли в точке распыления воды для каждой мощности водораспылительного насосного агрегата водораспылителя для снега. Датчик температуры встроен в тело дорожного покрытия, такое как асфальт и т.п., а теплопроводное тело, такое как медный стержень, встроено в точку выхода воды, а также сопло для распыления воды. Он устроен так, что даже если начинается снегопад, опрыскивание мощного водораспылительного насоса не начинается, пока температура в месте расположения датчика становится менее 4 град.С. Далее, когда снегопад становится слабым, а температура в месте расположения датчика становится выше 4 град.С из-за повышения температуры поверхности земли в точке посадки, мощность водораспылительного насоса останавливается. Таким образом можно избежать ненужной откачки грунтовых вод и бесполезного расхода электроэнергии.
Известно устройство для автоматического дозирования химических реагентов при нанесении их на поверхность искусственного покрытия [RU 2487971, опубл. 20.07.2013], содержащее подрамник шасси спецоборудования, на котором размещают: бак с химическими реагентам и систему подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. При этом подрамник шасси спецоборудования установлен на раму шасси базового автомобиля, а бак подключен к системе подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. В устройство дополнительно включены: система автоматического управления, устройство определения коэффициента сцепления, процессор. При этом первый выход системы автоматического управления подключен к второму входу системы подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. Устройство измерения коэффициента сцепления подключено к первому входу процессора, выход которого соединен с входом системы автоматического управления, а второй выход системы автоматического управления соединен с вторым входом процессора. Причем устройство измерения коэффициента сцепления механически соединено с бампером базового автомобиля, а систему автоматического управления и процессор размещают в кабине водителя базового автомобиля.
Известно разбрызгивающее устройство [JP 2015215126A, опубл. 03.12.2015 г.], целью которого является обеспечить разбрызгивающее устройство свободным от риска подачи воды больше, чем необходимо, и слива воды. В разбрызгивающем устройстве вода капается на коврик, установленный с наветренной стороны теплообменника холодильной машины через клапан подачи воды, тепло испарения отводится от воздуха, проходящего через мат в соответствии с испарением воды, и конденсационная нагрузка уменьшается. Дождевальное устройство включает в себя: датчик наружной температуры для измерения наружной температуры; и датчик температуры воздуха установлен с подветренной стороны теплообменника и предназначен для измерения температуры воздуха, проходящего через мат. Он также включает в себя блок управления для открытия/закрытия клапана подачи воды на основе разности температур между температурой, обнаруженной датчиком наружной температуры, и температурой, обнаруженной датчиком температуры воздуха.
Известна спринклерная машина [JP 2017024541 A, опубл. 02.02.2017], целью которого является обеспечить использование нужное количество воды в баке, не создавая нагрузки на оператора при дождевальной операции на заданном участке. Устройство управления спринклерной машины включает в себя: блок идентификации оставшейся секции для определения расстояния до оставшейся секции полива от текущего положения, определенного сигналом GPS, принятым приемником GPS, и положения конечной точки дорожки поливки, выбранной устройством выбора дорожки поливки; и часть управления количеством разбрызгивания для управления количеством разбрызгивания устройства на основе количества воды в резервуаре, определяемого датчиком уровня воды, и расстояния до оставшейся секции орошения, определяемой блоком идентификации оставшейся секции.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является определение факта наличия действия на транспорте для обслуживания покрытия дорожного полотна, а именно наличия подметания дорожного полотна, т.е. реального воздействия прутьев щетки устройства подметания на покрытие дорожного полотна, а также наличия факта разбрасывания реагента (песка, соли, песко-соляной смеси) на устройстве разбрасывателя твердых реагентов на покрытие дорожного полотна.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство определения факта наличия действия на транспорте для обслуживания покрытия дорожного полотна включает последовательно соединенные аттенюатор, выполненный с возможностью получения входного сигнала от датчика действия и дальнейшей настройки его уровня, основной усилитель, выполненный с возможностью обеспечения дальнейшего выделение высокочастотной составляющей сигнала, детектор огибающий, первый компаратор, выполненный с возможностью формирования дискретного сигнала при превышении разности пиковых сигналов на своих входах порогового значения, причем детектор огибающий выполнен с возможностью формирования на входах первого компаратора сигналов с амплитудами, пропорциональными положительному и отрицательному пиковым значениям сигнала за его период, интегратор, выполненный с возможностью формирования аналогового сигнала, пропорционального по своему уровню общей длительности дискретного сигнала на выходе первого компаратора за заданный период времени, второй компаратор, выполненный с возможностью формирования на своем выходе прямого дискретного сигнала при превышении проинтегрированным сигналом на своем входе порогового значения, инвертор выходного сигнала.
Датчик действия может представлять собой датчик подметания, который включает микрофон и предварительный усилитель, или датчик пьезоэлектрический.
На фиг. 1 приведена блок схема заявляемого устройства, применяемого в транспорте для подметания.
На фиг. 2 приведена блок схема заявляемого устройства, применяемого в транспорте для посыпания.
Устройство 1 определения факта наличия действия на транспорте для обслуживания покрытия дорожного полотна (фиг. 1, 2) получает сигнал от датчика действия, в качестве которого применяется датчик 2 подметания (фиг. 1) или датчик 3 посыпания (фиг. 2).
Датчик 2 подметания представляет собой микрофон 4 с предварительным усилителем 5, совмещенным с полосовым фильтром. Датчик 2 подметания выполнен в виде электрической платы, размещенной в цилиндрическом пластиковом корпусе, открытым с одного торца и имеющего электрический кабель с разъемом, выходящий через кабельный ввод, на другом торце. Датчик 2 устанавливается открытым торцом вниз в непосредственной близости от подметающей щетки. Назначением датчика 2 является преобразование акустических колебаний, возникающих при воздействии прутьев щетки на дорожное полотно, в электрический сигнал и выделение из него высокочастотной составляющей с основной частотой 9 кГц.
Датчик 2 подметания соединен с устройством 1 с помощью проводной связи, а именно электрического кабеля, вставляемого в разъем устройства 1.
Датчик 3 пьезоэлектрический выполнен в виде пластикового корпуса в виде шайбы, верхний торец которой закрыт металлической пластиной. К металлической пластине внутри корпуса закреплен пьезоэлектрический преобразователь, к выводам которого подключены провода кабеля. К наружной части металлической пластины скобой прижат одним своим концом проволочный элемент, другой конец которого находится в зоне вылета разбрасываемого реагента.
Датчик 3 устанавливается на кожухе разбрасывателя песко-соляной смеси. Назначением датчика 13 является преобразование механического напряжения (вибрации), возникающего при воздействии частиц смеси на датчик 3, в электрический сигнал и выделение из него высокочастотной составляющей с основной частотой 3.5-7кГц.
Датчик 3 пьезоэлектрический соединен с устройством 1 с помощью проводной связи, а именно электрического кабеля, вставляемого в разъем устройства 1.
Устройство 1 предназначено для выделения и обработки сигналов, представляет собой плату с электронными компонентами, размещенную в корпусе со съемной крышкой. Устройство 1 подключается к бортовой сети транспортного средства и к датчику действия. Выходной дискретный сигнал с устройства 1 (прямой или инверсный) может быть подключен к бортовому навигационно-связному оборудованию (БНСО), для удаленной регистрации и контроля работы техники.
Устройство 1 включает последовательно соединенные аттенюатор 6, основной усилитель 7, детектор 8 огибающий, первый компаратор 9, интегратор 10, второй компаратор 11, инвертор 12 выходного сигнала.
Аттенюатор 6 выполнен с возможностью получения входного сигнала от датчика действия и настройки его уровня.
Основной усилитель 7 представляет собой усилитель-полосовой фильтр четвертого порядка, выполнен с возможностью обеспечения дальнейшего выделение высокочастотной составляющей сигнала с основной частотой 9 кГц (для подметания) или 3.5-7кГц (для посыпания) и его усиление (в 3-4 раза).
Детектор 8 огибающей выполнен с возможностью формирования на входах компаратора 9 сигналов с амплитудами, пропорциональными положительному и отрицательному пиковым значениям сигнала за его период.
Первый компаратор 9 выполнен с возможностью формирования дискретного сигнала при превышении разности пиковых сигналов на своих входах порогового значения. Первый компаратор 9 может быть соединен с индикатором 13 амплитуды сигнала, который является визуальным критерием правильного положения аттенюатора 6 при настройке устройства 1.
Интегратор 10 выполнен с возможностью формирования аналогового сигнала, пропорционального по своему уровню общей длительности дискретного сигнала на выходе первого компаратора 9 за период времени. Постоянная времени интегратора 10 составляет 3 сек. Данный узел позволяет исключить влияние случайных кратковременных процессов на выходной сигнал устройства 1.
Второй компаратор 11 выполнен с возможностью формирования на своем выходе прямого дискретного сигнала при превышении проинтегрированным сигналом на своем входе порогового значения. Данный сигнал является выходным для устройства 1 и может быть использован для подключения к БНСО. Второй компаратор 11 может быть соединен с индикатором 14 дискретного сигнала, который служит для визуального контроля сигнала на выходе устройства 1.
Инвертор 12 выходного сигнала выполнен с возможностью формирования выходного сигнала типа "с общим коллектором". Данный сигнал может быть использован при необходимости для подключения к БНСО или другому регистрирующему устройству.
Заявляемое устройство может применяться на комбинированных дорожных машинах в качестве датчика процесса очистки дорожного полотна от снега, грязи, мусора и т.д. Устройство преобразует энергию звуковых колебаний прутьев щетки в электронный сигнал и на его основании формирует выходной электрический сигнал, сигнализирующий о факте подметания дорожного полотна в текущий момент времени.
Заявляемое устройство может применяться на комбинированных дорожных машинах в качестве датчика противогололедной обработки. Устройство преобразует энергию механических вибраций датчика 3 в электронный сигнал и на его основании формирует выходной электрический сигнал.
Устройство требует внешнее питание от бортовой сети транспортного средства.
Заявляемое устройство может быть реализовано следующим образом.
Датчик 2 подметания представляет собой направленный микрофон 4 с предварительным усилителем 5, установленные внутри корпуса в виде пластиковой трубы на расстоянии 50 - 150 мм от ее открытого торца. На другом торце корпуса смонтирован кабельный ввод, через который выведен кабель, подключаемый через разъем к устройству 1. Датчик 2 подметания размещается на специальном кронштейне позади вращающейся цилиндрической щетки открытым торцом корпуса вниз на расстоянии 300-400 мм от дорожного полотна в зоне, исключающей попадание грязи от щетки в открытый торец блока, но в непосредственной близости от места соприкосновения прутьев щетки с дорожным полотном.
Датчик 3 пьезоэлектрический представляет собой преобразователь механических колебаний в электрический сигнал. Датчик 3 жестко соединен с проволочным элементом для непосредственной передачи механической энергии. Проволочный элемент представляет собой проволоку их нержавеющей стали диаметром 3 мм специальной формы. Рабочая часть элемента находится в активной зоне вылета реагента с крыльчатки разбрасывающего устройства. При попадании реагента по проволочному элементу ему передается кинетическая энергия, вызывающая механические колебания, что регистрируется электронной схемой через сенсорный элемент.
Устройство 1 представляет собой аналоговую электронную схему обнаружения и преобразования электрических сигналов от датчика действия.
Используется два регулировочных потенциометра:
R24 - регулирует чувствительность обнаружения сигнала;
R16 - регулирует время интегрирования.
Возможен вариант применения только одного потенциометра, т.к. время интегрирования будет зафиксировано около 3х секунд.
Рабочий режим настраивается при первичной установке датчика действия.
Устройство 1 оснащено двумя выходами для подключения к блокам различными типами входов.
Выходной сигнал NEG устройства 1 имеет типа «Открытый коллектор», предназначен для подключения к дискретным входам электронных блоков и при отсутствии входного сигнала на устройстве 1 соответствует напряжению питания. Допустимое отклонение от напряжения питания не более 500 мВ. Активный сигнал NEG соответствует нулевому потенциалу (массе).
Монтаж датчика 2 подметания выполняется на специальный кронштейн, закрепленный на раме устройства в соответствии с техническими требованиями. Монтаж в этом случае следует осуществлять в следующей последовательности. Закрепить датчик 2 подметания металлическими хомутами на специальном кронштейне торцом корпуса вниз на расстоянии 300-400 мм. от дорожного полотна. Проложить и закрепить бронированный кабель до места крепления устройства 1 на раме или внутри кабины транспортного средства. При креплении устройства 1 на раме, устанавливать его в месте, защищенном от прямого попадания реагента. Проложить и закрепить неразрезную гофрированную трубу с проводами или кабелем от места установки датчика 2 подметания до места крепления устройства 1.
Монтаж в случае с датчиком 3 посыпания следует осуществлять в следующей последовательности. Закрепить датчик 3 пьезоэлектрический на виброопорах с помощью винтов в соответствии с техническими требованиями. Проложить и закрепить бронированный кабель до места крепления устройства 1 на раме транспортного средства. При креплении устройства 1 на раме, устанавливать его в месте, защищенном от прямого попадания реагента. Проложить и закрепить неразрезную гофрированную трубу с проводами или кабелем от места установки датчика 3 до места крепления устройства 1.