Устройство контроля подметания дорожного полотна

Заявляемая полезная модель относится к средствам контроля и может применяться для определения факта воздействия прутьев щетки устройства подметания 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 обнаружения 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.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является определение факта подметания дорожного полотна, т.е. реального воздействия прутьев щетки устройства подметания на покрытие дорожного полотна.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для контроля подметания дорожного полотна содержит датчик подметания, соединенный с блоком обработки сигналов, при этом датчик подметания включает микрофон и предварительный усилитель, а блок обработки сигналов включает последовательно соединенные аттенюатор, основной усилитель, детектор огибающий, первый компаратор, интегратор, второй компаратор, инвертор выходного сигнала.
Таким образом, за счет указанной совокупности существенных признаков удалось фиксировать факт подметания за счет регистрации высокочастотной составляющей шума, производимого щеткой при подметании дорожного полотна как отличительного признака самого факта подметания.
На фиг. 1 приведена блок-схема заявляемого устройства.
Устройство (фиг. 1) для контроля подметания содержит датчик 1 подметания, соединенный с блоком 2 обработки сигналов.
Датчик 1 подметания представляет собой микрофон 3 с предварительным усилителем 4, совмещенным с полосовым фильтром. Датчик 1 подметания выполнен в виде электрической платы, размещенной в цилиндрическом пластиковом корпусе, открытом с одного торца и имеющем электрический кабель с разъемом, выходящий через кабельный ввод, на другом торце. Датчик 1 устанавливается открытым торцом вниз в непосредственной близости от подметающей щетки. Назначением датчика 1 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 1 подметания соединен с блоком 2 обработки сигналов с помощью проводной связи, а именно электрического кабеля, вставляемого в разъем блока 2 обработки сигналов.
Блок 2 обработки сигналов предназначен для выделения и обработки сигналов, представляет собой плату с электронными компонентами, размещенную в корпусе со съемной крышкой. Блок 2 подключается к бортовой сети транспортного средства и к датчику 1 подметания. Выходной дискретный сигнал с блока 2 (прямой или инверсный) может быть подключен к бортовому навигационно-связному оборудованию (БНСО), для удаленной регистрации и контроля работы техники.
Блок 2 обработки сигналов включает последовательно соединенные аттенюатор 5, основной усилитель 6, детектор 7 огибающий, первый компаратор 8, интегратор 9, второй компаратор 10, инвертор 11 выходного сигнала.
Аттенюатор 5 выполнен с возможностью настройки уровня входного сигнала.
Основной усилитель 6 представляет собой усилитель-полосовой фильтр четвертого порядка, который выполнен с возможностью обеспечения дальнейшего выделение высокочастотной составляющей сигнала с основной частотой 9 кГц и его усиление (в 3, 4 раза).
Детектор 7 огибающий выполнен с возможностью формирования на входах компаратора 8 сигналов с амплитудами, пропорциональными положительному и отрицательному пиковым значениям сигнала за его период.
Первый компаратор 8 выполнен с возможностью формирования дискретного сигнала при превышении разности пиковых сигналов на своих входах порогового значения. Первый компаратор 8 может быть соединен с индикатором 12 амплитуды сигнала, который является визуальным критерием правильного положения аттенюатора 5 при настройке блока 2.
Интегратор 9 выполнен с возможностью формирования аналогового сигнала, пропорционального по своему уровню общей длительности дискретного сигнала на выходе первого компаратора 8 за период времени. Постоянная времени интегратора 9 составляет 3 с. Данный узел позволяет исключить влияние случайных кратковременных процессов на выходной сигнал блока 2.
Второй компаратор 10 выполнен с возможностью формирования на своем выходе прямого дискретного сигнала при превышении проинтегрированным сигналом на своем входе порогового значения. Данный сигнал является выходным для блока 2 и может быть использован для подключения к БНСО. Второй компаратор 10 может быть соединен с индикатором 13 дискретного сигнала, который служит для визуального контроля сигнала на выходе блока 2.
Инвертор 11 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 применяется 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.
Устройство требует внешнее питание от бортовой сети транспортного средства.
Заявляемое устройство может быть реализовано следующим образом.
Датчик 1 подметания представляет собой направленный микрофон 3 с предварительным усилителем 4, 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 электронному блоку 2 обработки. Датчик 1 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.
Электронный блок 2 обработки представляет собой аналоговую электронную схему обнаружения и преобразования электрических сигналов от датчика 1 подметания.
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 3 с.
Рабочий режим настраивается при первичной установке датчика 1.
Блок 2 оснащён двумя выходами для подключения к блокам различными типами входов.
Выходной сигнал NEG электронного блока 2 имеет тип «Открытый коллектор», предназначен для подключения к дискретным входам электронных блоков и при отсутствии входного сигнала на блоке 2 соответствует напряжению питания. Допустимое отклонение от напряжения питания не более 700 мВ. Активный сигнал NEG соответствует нулевому потенциалу (массе).
Выходной сигнал POS электронного блока 2 при отсутствии входного сигнала на блоке 2 имеет напряжение около 0 вольт и предназначен для подключения на аналоговые входы электронных блоков. Активный сигнал POS соответствует напряжению 12В, с допустимым отклонением не более 500мВ.
Монтаж датчика 1 подметания выполняется на специальный кронштейн, закрепленный на раме устройства в соответствии с техническими требованиями.
Монтаж устройства следует осуществлять в следующей последовательности. Закрепить датчик 1 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 электронного блока 2 на раме или внутри кабины транспортного средства. При креплении электронного блока 2 на раме устанавливать его в месте, защищённом от прямого попадания реагента. Проложить и закрепить неразрезную гофрированную трубу с проводами или кабелем от места установки датчика 1 подметания до места крепления электронного блока 2.