ES2229155T3 - Dispositivo y procedimiento para el registro y procesamiento de las fuerzas de pesos que actuan sobre un asiento de un vehiculo. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para el registro y procesamiento de las fuerzas de pesos que actuan sobre un asiento de un vehiculo.Info
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Abstract
Dispositivo para el registro y evaluación del peso ejercido por una persona que se sienta en el asiento de un vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que recibe y procesa las señales de pesaje, y produce una señal de salida que se basa en las señales de pesaje, caracterizado porque los sensores son células dinamométricas, porque existen al menos tres células dinamométricas que están dispuestas en componentes del asiento del vehículo, que soportan la carga, en vértices de una superficie poligonal imaginaria, y porque el circuito electrónico de evaluación comprende una función de evaluación, con la que a partir de las señales individuales de pesaje de las al menos tres células dinamométricas, puede realizarse una localización del baricentro del peso que actúa sobre el asiento del vehículo, comprendiendo el circuito de evaluación una función de corrección con la que pueden tenerse en cuenta las derivaciones de fuerza en la formación de la señal de salida, comprendiendo el circuito de evaluación una función para la corrección automática de la deriva del punto cero, de la señal de pesaje, y comprendiendo la función para la corrección automática de la deriva, un discriminador para diferenciar la deriva de la señal de pesaje, de pequeñas cargas limitadas en el tiempo.
Description
Dispositivo y procedimiento para el registro y
procesamiento de las fuerzas de pesos que actúan sobre un asiento de
un vehículo.
La invención se refiere a un dispositivo para el
registro y procesamiento de los pesos que actúan en el asiento de un
vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del
vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje
correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que
recibe las señales de pesaje.
Se conoce un dispositivo semejante, por ejemplo,
por el documento US 5,739,757.
En el curso de la implantación en serie de
airbags para el asiento del acompañante en los automóviles, se
plantea el problema del reconocimiento de la ocupación del asiento,
de manera que el airbag del acompañante sólo esté desbloqueado para
el encendido en aquellos casos en los que esté ocupado el asiento.
Un encendido del airbag del acompañante con el asiento del
acompañante no ocupado, no sólo tiene como consecuencia que en caso
de un accidente, se ocasiona innecesariamente en el vehículo, una
subida adicional de la presión por el encendido del airbag del
acompañante, sino que por la integración del airbag del acompañante
en el salpicadero, a continuación de un encendido del airbag, son
también necesarias notables medidas de reparación en el espacio
interior del vehículo.
Distintos problemas que se han observado en el
encendido de airbags cuando se llevan niños pequeños o incluso
jóvenes en el asiento del acompañante, han conducido finalmente a
que en el caso de un accidente, el airbag tiene que ponerse en
funcionamiento adaptado a la persona que se sienta en el asiento del
vehículo.
Por tanto, se plantea el problema de la
determinación de los datos necesarios para un encendido pertinente
del airbag.
Un posible punto de partida consiste en registrar
el peso de cada ocupante del vehículo, deduciéndose después a partir
de una determinación del peso, el tamaño y robustez corporal del
ocupante.
La patente US 5,739,757 propone determinar
mediante sensores incorporados en los almohadones del asiento de un
vehículo, el peso del ocupante del vehículo, y solamente en el caso
de que se rebase un límite inferior de peso, encender el airbag en
caso de accidente. Además, puede determinarse la posición del
ocupante en el asiento, de manera que el airbag pueda desconectarse
en caso de que el ocupante se mantenga demasiado cerca del airbag
para un encendido sin peligro. Como sensores se recomiendan aquí
elementos ferromagnéticos que modifican su permeabilidad magnética
en caso de que aparezca aquí una carga horizontal de tracción.
En esta solución es desventajoso que las
variaciones en la constante de los muelles de la suspensión del
asiento (envejecimiento, uso), conducen a una deriva adicional del
punto cero de la señal de pesantez de los elementos sensores.
Además, aparecen notables errores de medición durante la aceleración
del vehículo o durante su frenado, que tienen que corregirse con
mucho coste. Marcadamente negativo se hace en estos errores de
medición que corresponden a señales perturbadoras con un periodo
largo / baja frecuencia. En el resultado tiene que efectuarse una
corrección más prolija que hace perezoso desde su origen, el sistema
de medición. En caso de que el vehículo esté inclinado, se obtiene,
además, un gran error de medición que sólo podría corregirse con un
gasto notable.
Sobre la disposición de los sensores de peso en
la zona del carril del asiento del vehículo, el documento DE 38 09
074 A1 propone determinar la posición del asiento o la posición del
centro de gravedad del ocupante del vehículo, y en cada caso según
la posición del asiento, decidir si el airbag se enciende parcial o
totalmente en una situación de accidente, y se provoca su
despliegue. De forma muy general se recomiendan aquí sensores
inductivos, no dándose ninguna recomendación sobre la estructura
propiamente dicha de los sensores.
En esta solución es desventajoso sobre todo que
aquí los carriles del asiento tienen que disponerse más altos sobre
el suelo del vehículo de lo que sería necesario sin los sensores.
Pero esto perjudica la libertad de movimiento de la cabeza del
ocupante del vehículo.
En la técnica del pesaje se conoce una multitud
de distintas células dinamométricas que procesan su señal de pesaje
y provocan su indicación.
Las células dinamométricas comprenden un
transductor de fuerza y un elemento sensor que suministra una señal
de medición al cargar el transductor de fuerza.
Los transductores conocidos de fuerza se basan en
muchos casos en que la deformación se registra como dilatación
superficial. Representantes típicos son transductores de calibres
extensométricos, en los que la dilatación superficial que aparece en
la deformación, se transforma en una variación de la resistencia
eléctrica.
Estos transductores de calibres extensométricos
alcanzan exactitudes muy altas, pero se protegen tan sólo con un
alto gasto, contra las influencias ambientales, puesto que los
elementos sensores sensibles a la dilatación, se encuentran
directamente sobre la pieza que se deforma elásticamente, y una
cobertura de los sensores está vinculada con derivaciones de fuerza,
que actúan directamente en forma negativa sobre las características
del transductor.
En células dinamométricas que trabajen
capacitivamente, mediante la deformación elástica de la pieza
deformable, se modifica la distancia de dos placas de condensador y,
por tanto su capacidad, mientras que en los transductores de fuerza,
descritos en el preámbulo, que trabajan inductivamente, mediante la
deformación se modifica la distribución espacial de un campo
magnético alterno, lo cual conduce a una modificación de la
inductividad de una bobina del transductor del elemento sensor.
Por el documento DE 44 20 691 C1 se conocen
células dinamométricas que trabajan inductivamente, que están
concebidas especialmente para aplicaciones en la técnica del pesaje.
Estas se muestran como inapropiadas en condiciones ambientales
extremas como las que se presentan, por ejemplo, en un automóvil,
puesto que son demasiado propensas a averías.
Visto metrológicamente, el interior de un
vehículo es extremadamente problemático, puesto que se presentan y
hay que eliminar con la técnica de las señales, no sólo señales
perturbadoras del encendido del motor (campos electromagnéticos con
altas intensidades de campo) en cantidad notable, sino también con
respecto a la capacidad funcional de los sensores a emplear con
vibraciones extremas, hay que tener en cuenta las condiciones de
temperatura en una gama de, por ejemplo, -40ºC a +85ºC, cambio
rápido de temperaturas, así como la humedad del aire, que llega
hasta el punto de rocío.
Además, hay que tener en cuenta que sobre el
asiento no sólo actúan los pesos de los ocupantes, sino que al
acelerar y en especial al frenar repentinamente el vehículo,
aparecen fuerzas que son muchas veces mayores, por no hablar de las
fuerzas que se presentan en una situación de accidente, que asimismo
no deben de conducir a un comportamiento defectuoso de los
sensores.
Además, están las distintas posibilidades de
ajuste, previstas en los automóviles actuales, para el asiento de un
vehículo, que también deben influir el resultado de la medición
solamente dentro de límites definidos.
Por consiguiente es misión de la invención
configurar un dispositivo del tipo descrito en el preámbulo, de
manera que este pueda emplearse sobre todo en circunstancias
metrológicamente muy difíciles, y en especial, en las demás
particularidades del ambiente dentro de un vehículo, y cuya señal de
pesaje no esté influenciada por estas, y pueda suministrar un
parámetro seguro para el mando del airbag durante largos intervalos
de tiempo.
Esta misión se resuelve según la invención, en el
dispositivo citado en el preámbulo, haciendo que los sensores sean
células dinamométricas, que existan al menos tres células
dinamométricas que estén dispuestas en componentes que soportan la
carga del asiento del vehículo, en vértices de una superficie
poligonal imaginaria, y que el circuito electrónico de evaluación
comprenda una función de evaluación, con la que a partir de las
señales individuales de pesaje de las al menos tres células
dinamométricas, pueda realizarse una localización del baricentro del
peso que actúa sobre el asiento del vehículo, y comprendiendo el
circuito de evaluación una función de corrección con la que puedan
tenerse en cuenta las derivaciones de fuerza en la formación de la
señal de salida, comprendiendo el circuito de evaluación una función
para la corrección automática de la deriva del punto cero, de la
señal de pesaje, y comprendiendo la función para la corrección
automática de la deriva, un discriminador para diferenciar la deriva
de la señal de pesaje, de pequeñas cargas limitadas.
Condicionados por la aceleración, el frenado, los
golpes ocasionados por irregularidades de la carretera, o por
vibraciones, los valores del peso registrados por la célula
dinamométrica individual en un vehículo, están sometidos a
modificaciones permanentes. El circuito de evaluación asume aquí la
tarea de valorar las señales suministradas por las células
dinamométricas, de la mano de criterios predefinidos. En la
valoración influyen valores medios a largo plazo, mínimos y máximos,
así como el decurso temporal de las modificaciones.
La determinación o localización del baricentro,
proporciona importantes puntos de orientación para la postura del
ocupante en el asiento, y una posible situación de peligro del mismo
en caso de encendido del airbag.
El resultado de la determinación del baricentro,
se aprovecha por la función de corrección del circuito de
evaluación, para tener en cuenta durante la formación de la señal de
salida, la influencia de derivaciones de fuerza por las piernas
apoyadas en el suelo del vehículo, y/o por los brazos del ocupante,
puestos en el volante o en los reposabrazos.
Al apoyar las piernas en el suelo del vehículo, o
al poner los brazos en el volante o en los reposabrazos, se
modifican tanto el peso total registrado por las células
dinamométricas, como también la distribución del peso, a causa del
desplazamiento del baricentro. Mediante las fuerzas parciales que
actúan en cada una de las células dinamométricas, puede demostrarse
pues el desplazamiento del baricentro.
Cuanto más se desplace, por ejemplo, el
baricentro hacia delante en la dirección del borde del asiento,
tanto mayor será la parte del peso que no podrá registrarse ya más
por las células dinamométricas, por el apoyo de las piernas en el
suelo del vehículo. Si se determina la relación entre posición del
baricentro, geometría del asiento y distribución del peso, en las
células dinamométricas individuales, de la mano de tales datos puede
llevarse a cabo una corrección aproximada de tales derivaciones de
fuerza.
Las células dinamométricas que trabajan
inductivamente, utilizadas de preferencia en el marco de la presente
invención, se pueden construir muy poco propensas a averías, y sobre
todo también, muy robustas, lo cual es de especial importancia, por
ejemplo, en una instalación en el asiento de un automóvil, puesto
que sobre el asiento pueden actuar grandes fuerzas ya en marcha
normal, al acelerar y al frenar. En el caso de un accidente se
multiplican las fuerzas que actúan sobre la célula
dinamométrica.
Como quiera que el dispositivo tiene que estar
instalado durante años en el asiento de un vehículo, y mantenerse
apto funcionalmente, el circuito de evaluación tiene que estar
provisto con una corrección funcionalmente automática de la deriva
del punto cero, de manera que, también después de años, puedan
obtenerse señales de pesaje no influenciadas por ello.
Es de importancia a este respecto que el
dispositivo presente un circuito de evaluación con un discriminador
que sirva para diferenciar la deriva de la señal de pesaje y las
pequeñas cargas limitadas en el tiempo como, por ejemplo, el apoyo
de carteras de documentos, etc., sobre el asiento del vehículo.
De preferencia se utiliza un elemento sensor que
trabaja según el principio de las corrientes de Foucault. Más
preferentes son aquellos elementos sensores en los que las señales
de pesaje resultan de frecuencia analógica, puesto que aquí se
obtiene una señal especialmente grande y segura contra
perturbaciones. Estos elementos sensores tienen la ulterior ventaja
de que las señales de pesaje pueden evaluarse fácilmente y pueden
seguir procesándose.
Los elementos sensores de las células
dinamométricas, se disponen de preferencia en una escotadura en la
parte de medición del transductor de fuerza, con lo que se obtiene
una protección contra la acción mecánica sobre el elemento sensor.
Puesto que el transductor de fuerza por lo regular está fabricado,
además, de un material metálico, por ejemplo, acero o aluminio, se
produce de esta manera también un apantallamiento contra campos
electromagnéticos perturbadores.
Mediante el encapsulamiento se pueden refrenar o
incluso excluir completamente las influencias de temperatura y
humedad atmosférica.
De preferencia se dispone la escotadura en la
parte del transductor de fuerza, que no se deforma. Esto permite una
conducción sencilla de los cables de señales de la célula
dinamométrica, y reduce una influencia de la señal de pesaje por los
mismos. La superficie transmisora de señales está dispuesta pues en
la parte que se deforma elásticamente en la zona de la parte de
medición.
Para el encapsulamiento del elemento sensor, se
ofrecen distintas soluciones.
En una variante preferente, se sella el elemento
sensor dispuesto en la escotadura, con un material que puede
endurecerse.
En otra variante preferente se encapsula el
elemento sensor aparte en una carcasa separada, y se inserta y fija
junto con la carcasa en la escotadura.
Para un montaje sencillo y fiable, incluso en el
caso de un cambio eventual necesario, se provee la escotadura con un
tope que permite un posicionamiento exacto del elemento sensor
respecto a la distancia a la superficie que proporciona la
señal.
Una solución sencilla desde el punto de vista
técnico de fabricación, presenta la configuración de la escotadura
como taladro pasante, presentando la carcasa del elemento sensor un
tope para el posicionamiento exacto dentro del taladro.
Este tope puede ser, por ejemplo, un collar que
sobresale de la carcasa del elemento sensor.
La carcasa del elemento sensor se configura de
preferencia, esencialmente cilíndrica, y se provee en su pared
cilíndrica con una rosca exterior, proveyendo el taladro de la
escotadura con una rosca interior complementaria.
El diseño del propio elemento sensor todavía no
se había tratado hasta ahora en detalle. Se recomienda, en especial
con vistas a la buscada insensibilidad contra factores
perturbadores, estructurar el elemento sensor con un núcleo de
ferrita, y con una bobina del sensor dispuesta en el núcleo de
ferrita, estando configurado el núcleo de ferrita en el lado que
mira en estado montado hacia la superficie que proporciona la señal,
abierto para el paso de campos magnéticos. Junto a un buen
apantallamiento de la bobina del sensor, además, se optimiza el
rendimiento de la medición.
Aquí el núcleo de ferrita puede estar configurado
como núcleo monocasco configurado abierto, como núcleo en E o como
núcleo en U.
Para la conversión de la deformación que se
presenta al cargar el transductor de fuerza, y la variación de
inductividad concomitante con ella, en una señal apropiada de
medición para su ulterior evaluación, se puede utilizar o bien un
procedimiento de medición en puente, o bien sin embargo, de
preferencia, un circuito oscilador, que está dispuesto
preferentemente contiguo al elemento sensor, y está dispuesto
encapsulado en la escotadura, junto con el elemento sensor. De
preferencia el elemento sensor representa una parte del circuito
oscilador, que determina la frecuencia.
De los efectos resultantes del sensor en forma de
modificaciones de la permeabilidad compleja, se evalúa solamente la
parte real, puesto que esta, al contrario que la parte imaginaria,
es insensible a las perturbaciones. Esto es de especial importancia
con vistas a las señales perturbadoras electromagnéticas de hasta
200 V/m, que aparecen en el interior del vehículo.
Mediante la variación de inductividad para carga
alterna de la célula dinamométrica, se producen en este
procedimiento, modificaciones de la frecuencia del oscilador. Así se
produce una señal analógica de frecuencia en la que puede llevarse a
cabo la ulterior transmisión de la señal con niveles de ruido muy
seguros contra perturbaciones (por ejemplo, TTL [lógica transistor -
transistor]). Este procedimiento permite también un procesamiento
ulterior muy sencillo de la señal, puesto que para la representación
de un valor de medición, sólo son necesarios contadores que pueden
ser leídos fácilmente por microcontroladores de uso corriente. Tales
contadores pueden encontrarse ya como parte del circuito de conexión
en la escotadura del transductor de fuerza, de preferencia
integrados en un bloque llamado ASIC [circuito integrado específico
del usuario].
Para conseguir calidades fácilmente reproducibles
de la superficie que proporciona la señal, se forma esta de
preferencia, de una lámina compuesta de ferrita - polímero, que se
dispone en la parte de medición del transductor de fuerza, opuesta
al elemento sensor. En el caso de la fabricación del transductor de
fuerza, de una aleación de aluminio, se obtiene aquí todavía una
cierta amplificación de la señal, mientras que la ventaja de la hoja
compuesta de ferrita en transductores de fuerza de acero, se
fundamenta más bien en que, en este material se compensan las
diferencias frecuentemente observadas en el comportamiento
magnético.
Además, en la lámina compuesta ferrita - polímero
se unen las características de las ferritas (alta señal de medición)
con la sencilla manejabilidad (deformabilidad, adaptabilidad) de las
láminas de plástico.
Para proteger el transductor de fuerza contra
sobrecarga mecánica, la parte que no se deforma del transductor de
fuerza, puede configurarse como tope mecánico para una deformación
de la parte que deformable del transductor de fuerza. En caso de
rebasar la carga límite permisible del transductor de fuerza de
fuerza, la parte deformable elásticamente se aplica a la parte que
no se deforma, y se apoya allí. Con ello se evita una carga
demasiado alta y, por tanto, una deformación demasiado grande de la
parte para introducción de la fuerza. Esta medida se puede efectuar
doblemente, a saber, con vistas a posibles fuerzas de tracción y de
compresión.
En una forma de realización, especialmente
preferente, se dispone finalmente en la escotadura, no sólo el
elemento sensor y en su caso, partes del circuito de conexión, sino
la disposición del sensor en su totalidad. Si se encapsula toda la
disposición del sensor en una carcasa separada, se puede cambiar en
la forma más sencilla, comparable a la de una bujía.
A causa del acondicionamiento según la invención
de las células dinamométricas, se pueden disponer estas entre el
marco del asiento y el bastidor portante del asiento de un vehículo,
pudiendo obtener una señal del peso que sea independiente de en qué
posición se encuentre el asiento del vehículo, visto en la dirección
longitudinal del vehículo, y pudiendo permitirse también otras
posibilidades de ajuste del asiento, por ejemplo, el ajuste de la
altura, el ajuste de la inclinación del respaldo, el giro de la
superficie del asiento alrededor de un eje transversal a la
dirección longitudinal del vehículo, etc., sin que por ello se
falsee la señal de medición en una cantidad no permisible.
En la utilización de las células dinamométricas
según la invención para la determinación del peso en el asiento de
un vehículo, puede unirse pues, o bien el marco del asiento con la
parte que no se deforma del transductor de fuerza, y el bastidor
portante, con la deformable elásticamente, o bien al revés, el marco
del asiento con la parte deformable elásticamente, y el bastidor
portante, con la parte que no se deforma del transductor de fuerza,
de manera que el transductor de fuerza cree de preferencia una unión
directa con el marco del asiento y el bastidor portante.
Para realizar una exactitud relativamente grande
para la medición del peso y para la determinación del baricentro, el
marco del asiento se une con el bastidor portante, preferentemente
mediante cuatro células dinamométricas.
La utilización de al menos tres células
dinamométricas en relación con la presente invención, tiene
adicionalmente la ventaja de que entonces los transductores de
fuerza pueden disponer de manera que no se eleve el llamado punto H
de la posición del asiento en el vehículo, o en todo caso lo haga en
forma insignificante.
En la posibilidad de montaje, antes propuesta
como preferente, a saber, montar el marco del asiento por una parte
y el bastidor portante por otra parte, directamente en la parte que
no se deforma del transductor de fuerza, o en la parte que se
deforma elásticamente del transductor de fuerza, incluso se ofrece
frecuentemente la ventaja de que se puede poner el punto H algo más
bajo.
El punto H es pues de interés porque representa
una parte integrante de la autorización de un vehículo, y una medida
indirecta para la libertad de movimiento de la cabeza del vehículo.
Una modificación del punto H, en una medida fijada -según el tipo de
vehículo- significa forzosamente que se efectúa una modificación que
hace necesaria una nueva autorización de todo el vehículo.
El dispositivo según la invención presenta de
preferencia uno o varios sensores de temperatura, cuyas señales de
medición son recibidas por el circuito de evaluación, y se utilizan
para la corrección de temperatura de las señales de pesaje en la
elaboración de la señal de salida.
Para un control funcional seguro, en cada célula
dinamométrica se utilizan de preferencia dos sensores de temperatura
que trabajan con independencia uno de otro.
Precisamente en automóviles que se estacionan
frecuentemente al aire libre, se modifica la temperatura ambiente de
las células dinamométricas dentro de grandes zonas, y con rapidez,
por ejemplo, cuando en invierno se arranca a temperaturas por debajo
del punto de congelación, y por la calefacción del vehículo, se
calienta el espacio interior en pocos minutos a 20ºC y más, o cuando
en verano el vehículo está expuesto directamente a la radiación
solar y se alcanzan en el interior temperaturas de más de 60ºC, y
después del arranque del vehículo, el aire en el espacio interior,
desciende en un tiempo muy corto a 20ºC, mediante ventilación y/o
conexión de la instalación de aire acondicionado.
En determinados casos de aplicación puede
conseguirse una exactitud mayor de la corrección de las derivaciones
de fuerza, haciendo que en el espacio de los pies del vehículo
(coordinado a cada asiento individual del vehículo) se disponga un
sensor que produce una señal de pesaje de derivaciones de fuerza,
correspondiente a las fuerzas de apoyo de las piernas en esta
superficie, cuya señal se suministra al circuito de evaluación y es
recibida y valorada por este.
De preferencia, el circuito de evaluación,
comprenderá una función para la formación de un valor medio
flotante, con cuya ayuda se eliminan oscilaciones del peso que se
producen por influencias ambientales en el vehículo, como la
aceleración o el frenado del vehículo, o incuso puntas de carga
debidas a choques, que proceden de irregularidades de la carretera,
vibraciones y similares, y puede obtenerse un resultado de pesaje
ampliamente libre de influencias ambientales.
La formación flotante del valor medio tiene la
ventaja de que se dispone permanentemente de un valor medio a largo
plazo y, por tanto, puede ponerse a disposición en todo momento como
señal de salida, una señal de pesaje libre de influencias
ambientales.
En formas preferentes de realización del
dispositivo según la invención, el circuito de evaluación
comprenderá una unidad funcional para el cálculo de valores de
aceleración del vehículo, la cual evalúa exclusivamente
modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas. Esto permite el ahorro de sensores separados de la
aceleración, de la electrónica de evaluación coordinada si no a
estos, y en especial también el ahorro del cableado
correspondiente.
Además, el circuito de evaluación puede
comprender una función para diferenciación, que basándose en
modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas, diferencia entre pesos que se ejerzan sobre el
asiento del vehículo, por una parte por personas vivas, y objetos
inanimados, por otra parte, y suministra una señal correspondiente
de salida. Con ello pueden reconocerse también objetos pesados
depositados en el asiento del vehículo, y se prohíbe un disparo del
airbag.
En una serie de vehículos, se ponen a disposición
datos del vehículo, mediante un sistema de bus mediante el cual se
intercambian informaciones todos los aparatos de mando que se
encuentran en el vehículo. Por consiguiente, el dispositivo según la
invención presenta de preferencia una interfaz para la recepción de
tales datos del vehículo, de manera que estos puedan ser utilizados
conjuntamente por el circuito de evaluación en el procesamiento de
los datos de medición.
Por motivos de seguridad se recomienda comprobar
el funcionamiento de las células dinamométricas a intervalos
regulares de tiempo y/o al presentarse determinados sucesos, como
por ejemplo, al abrir con llave el automóvil o al poner en marcha el
motor.
Por consiguiente, el circuito de evaluación
comprenderá de preferencia una función de diagnosis, mediante la
cual pueda comprobarse la capacidad de funcionamiento de las células
dinamométricas.
El circuito de evaluación comprenderá de
preferencia una memoria de datos en la que puedan almacenarse
señales de pesaje, señales de salida y/u otras señales de medida
recibidas por el circuito de evaluación, o señales de salida
producidas por este durante un intervalo predefinido de tiempo. Esta
memoria de datos tiene no sólo la llamada función de un tacógrafo,
sino que puede estar también a disposición del propio circuito de
evaluación, para poder realizar pruebas de plausibilidad de señales
de pesaje recibidas actualmente, etc. Además, de la mano de estos
datos puede realizarse una valoración del estado funcional de los
transductores de fuerza, lo cual satisface otro aspecto de la
seguridad.
En una forma preferente del circuito de
evaluación, se subdivide la zona de carga de cada uno de los
transductores en intervalos de la zona de carga, y se totaliza
durante un intervalo de tiempo, cuántas cargas se han presentado
hasta ahora, a lo largo de cada uno de los intervalos. De aquí se
puede calcular entonces una distribución de frecuencias, y de esta
manera pueden registrarse situaciones de sobrecar-
ga.
ga.
De preferencia, los resultados de tales pruebas
se almacenan después en otra sección de la memoria de datos.
La deriva a largo plazo de la señal cero es una
función continua, es decir, una función en la que no se modifican a
saltos los valores individuales. A causa de este hecho, el circuito
de evaluación está en condiciones de diferenciar mediante el
análisis del decurso temporal de las señales cero, una deriva
semejante, de modificaciones repentinas como las que proceden de
objetos depositados en el asiento y, por tanto, de corregir la
deriva del punto cero, así como los errores de medición vinculados
con ella.
Momentos apropiados para el registro de las
señales cero con el subsiguiente almacenamiento para el control de
la deriva a largo plazo, son acaso el momento de la apertura con
llave o del cierre con llave del vehículo. Si permanece aquí un
objeto sobre el asiento, se muestra esto como modificación brusca
respecto al estado anteriormente anotado, y se suprime durante la
observación de la deriva a largo plazo mediante el
discriminador.
Mediante la anotación de los datos a lo largo de
un intervalo predefinido de tiempo, en especial de los datos que
suministran las células dinamométricas individuales, se pueden
representar y almacenar estos, como distribución de frecuencias, y
permiten de este modo una valoración de todas las situaciones de
carga, presentadas en el pasado, de manera que el circuito de
evaluación asume una llamada función de anotación en el cuaderno de
navegación. Para el cálculo de la distribución de frecuencias, se
subdivide la zona de carga en intervalos, como ya se ha descrito
antes, y se define adicionalmente una zona de sobrecarga, y el
circuito de evaluación totaliza con qué frecuencia aparecen los
valores de carga en cada uno de los intervalos, o con qué
frecuencia, las situaciones de sobrecarga. Este tipo de evaluación
sólo necesita poco espacio de memoria, y permite el análisis de los
datos durante intervalos muy largos de tiempo. Esto es de gran
importancia, en especial, para la comprobación de la capacidad
funcional total de los transductores de fuerza, y del circuito de
evalua-
ción.
ción.
El registro de los valores individuales de los
transductores de fuerza, y la comparación de estos valores con datos
recibidos anteriormente, permite una consideración de la
plausibilidad, y hace posible así al circuito de evaluación, un
reconocimiento de errores funcionales de todo el dispositivo. Si
durante esta prueba se reconoce una perturbación funcional, se hará
llegar un código correspondiente de error a un aparato de mando,
conectado a continuación, por ejemplo, a la electrónica del vehículo
y a su ordenador central.
La invención se refiere también a un asiento de
un vehículo en el que está instalado el dispositivo según la
invención descrito precedentemente.
La invención se refiere de aquí en adelante a un
procedimiento para la evaluación de señales de pesaje que se reciban
con ayuda del dispositivo antes descrito.
Este procedimiento para el registro y
procesamiento de los pesos que actúan sobre el asiento de un
vehículo, para la determinación de la masa de un ocupante que se
siente en la superficie de un asiento del vehículo, comprende los
pasos:
- -
- Registro mediante un circuito electrónico de evaluación, de señales de pesaje de al menos tres células dinamométricas dispuestas en las partes portantes de la carga, del asiento del vehículo, en los vértices de una superficie poligonal imaginaria.
- -
- Formación de una señal absoluta total de pesaje a partir de las señales de pesaje, que corresponda al peso ejercido por la masa del ocupante sobre el asiento.
- -
- Determinación de la posición del baricentro del peso ejercido por la masa del ocupante sobre la superficie del asiento, a partir de las señales de pesaje.
- -
- Correlación de la señal absoluta total de pesaje, con la posición del baricentro, determinando un parámetro de corrección.
- -
- Para la corrección de derivaciones de fuerza en función del parámetro de corrección, llamada de un valor de corrección de las masas, de una memoria de datos, que contiene valores de corrección de masas para señales absolutas totales de pesaje, y para posiciones del baricentro correlacionados con ellas, y
- -
- Cálculo de la masa del ocupante a partir de la señal absoluta total de pesaje y del valor de corrección de las masas.
Se conoce un procedimiento según el preámbulo de
la reivindicación 17, por el documento US 5,739,757.
El procedimiento según la invención comprende un
paso con el que, basándose en señales de pesaje de las células
dinamométricas con asiento descargado del vehículo, se efectúa una
corrección del punto cero de las señales de pesaje.
La corrección del punto cero en el dispositivo
según la invención y en el procedimiento según la invención, es de
notable importancia, puesto que el sistema de medición que contiene
los transductores de fuerza, permanece durante años en el vehículo,
junto con el asiento del vehículo, y en este espacio de tiempo se
producen según la experiencia, claros desplazamientos del punto cero
de los elementos sensores individuales o de las células
dinamométricas.
La corrección de la deriva del punto cero se
efectúa según la invención, de manera que para cada célula
dinamométrica se almacena en memoria una señal W_{L} de pesaje,
válida en último término con el asiento descargado del vehículo, y
se compara con la señal W_{N} de pesaje de la siguiente medición
válida con el asiento descargado, que se forma una diferencia
D = W_{N} -
W_{L}
y se comprueba seguidamente si esta
está situada dentro de una zona predefinida de valores de deriva del
punto cero, que en caso de que la diferencia D esté situada dentro
de la zona predefinida, se suma aquella a un valor almacenado en una
memoria de valores de la diferencia, y que en caso de que la
diferencia D esté situada fuera de la zona predefinida, se desecha
esta, y se mantiene constante el valor almacenado en la memoria de
valores de la
diferencia.
El sistema de medición diferencia aquí en forma
sencilla cargas pequeñas, de una deriva del puno cero, incluso
cuando la carga pequeña se mantenga largo tiempo, como en el caso de
una funda de asiento estirada sobre el asiento. Aquí durante la
primera comprobación de la variación del punto cero, se constatará
una subida brusca de la señal de pesaje del punto cero, se desecha
esta variación, y durante la siguiente medición se utiliza como
W_{L} el valor del punto cero con la funda de asiento estirada
sobre él, de manera que a partir de este momento, puede seguir
comprobándose y seguirse la deriva del punto cero, aunque en un
nivel desplazado paralelamente.
También el caso de un periódico o una cartera de
documentos que quedan colocados sobre el asiento, no puede conducir
a ninguna corrección errónea, cuando permanezcan allí un tiempo más
largo, y no se retiren de nuevo hasta más tarde. Aquí mientras el
objeto permanezca en el asiento, se efectuará la corrección del
punto cero para el asiento por lo demás no más cargado. Si más tarde
se retira el objeto, entonces el sistema observa una caída brusca de
la señal del punto cero, desechando entonces de nuevo la diferencia
D, aunque sigue utilizando la misma señal de pesaje como W_{L}, y
se sigue comprobando de nuevo en el nivel original.
Los datos depositados en la memoria para la
corrección de las masas, se determinan de preferencia empíricamente
para un determinado tipo de asiento del vehículo. Así se obtienen
los valores más exactos de la corrección.
Por lo regular las señales de pesaje de las
células dinamométricas individuales, se someten antes del
procesamiento mediante el circuito electrónico de evaluación, a una
formación del valor medio, para así eliminar señales perturbadoras
de alta frecuencia, que se hacen presentes ocasionadas, por ejemplo,
por vibraciones del vehículo, o por golpes ocasionados por malas
condiciones de la carretera. La totalización a lo largo de un
intervalo de tiempo de, por ejemplo, 1 s es ya suficiente a este
respecto. De este modo se suprimen ya las señales perturbadoras que
se encuentran más frecuentemente, sin que por ello el sistema se
haga de reacción lenta.
De preferencia las células dinamométricas están
dispuestas de manera que transformen las fuerzas que actúan
verticalmente, en una deformación en un plano vertical, de manera
que las fuerzas perturbadoras activas en la horizontal, como por
ejemplo, fuerzas de aceleración o de frenado, y que son de baja
frecuencia, en todo caso, secundarias, puedan despreciarse
frecuentemente para los resultados esperados según la invención.
Esto impide el tener en cuenta forzosamente estas fuerzas
perturbadoras, sobre todo para la decisión de si un ocupante adopta
una posición en la que puede encenderse el airbag sin peligro.
Puesto que esto depende de la postura momentánea
del ocupante en el asiento, es esencial a este respecto no depender
de ningún sistema pasivo, puesto que este puede modificar
momentáneamente su postura en el asiento.
Con ello el procedimiento según la invención no
sólo pone a disposición un valor exacto de la masa del respectivo
ocupante, teniéndose en cuenta mediante el valor de corrección de la
masa, junto al valor medido de la masa, también la parte de la masa
apoyada en el suelo del vehículo, que no puede medirse sobre el
asiento por las derivaciones de la fuerza, sino que ofrece también
un sistema en el que están suprimidas las señales perturbadoras sin
que por ello el sistema sea lento.
El registro de las señales de pesaje con el
asiento descargado del vehículo, se efectuará de preferencia a
intervalos predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos
predefinidos, en los que por lo regular puede partirse de un asiento
descargado.
Este es, por ejemplo, el caso cuando el vehículo
se abre o se cierra con llave. Un intervalo prudente de tiempo para
la realización de la corrección del punto cero, es por ejemplo, uno
o varios días. En estos intervalos de tiempo, se mantienen pequeñas
las derivas del punto cero, y se diferencian claramente de cargas
pequeñas.
En otro procedimiento preferente está previsto
que este comprenda un modo de diagnosis, en el que se pruebe la
capacidad funcional de las células dinamométricas a intervalos
predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos predefinidos, por
ejemplo, al cargar de carburante el vehículo.
En el modo de diagnosis se registra
preferentemente la actuación de una diferencia D en caso de una
señal de pesaje por fuera de la zona predefinida, y en el caso de
que esto sólo sea válido para la señal de pesaje de una de las
células dinamométricas, se produce una señal de alarma. Un suceso
semejante se puede coordinar inequívocamente a un funcionamiento
defectuoso de la célula dinamométrica que produce la señal de
pesaje, puesto que las células dinamométricas son sensibles y
suficientemente exactas para detectar cualquier carga pequeña,
incluso cuando actúe excéntricamente.
En un dispositivo preferente se utilizan cuatro
células dinamométricas que están dispuestas en los vértices de un
cuadrilátero. Si falla una de las células dinamométricas, el
circuito de evaluación todavía puede proseguir su funcionamiento en
un modo funcional de emergencia, aunque con menor exactitud. Las
consideraciones de seguridad ofrecían, sin embargo, que en un caso
semejante, el circuito de evaluación produzca una señal de alarma,
que avise de la circunstancia del fallo de una célula
dinamométrica.
Para condicionar las medidas de reparación o el
cambio, con el menor coste posible, se prevé de preferencia que el
circuito de evaluación con su función de diagnosis, produzca otra
señal junto a la señal de alarma, que indique qué célula
dinamométrica está reconocida como discrepante.
En otro procedimiento preferente, el circuito de
evaluación registrará en una zona de la memoria de datos, en un modo
de registro a largo plazo de señales de pesaje, señales de salida
y/u otras señales recibidas y/o producidas durante un intervalo
flotante predefinido. Esta memoria trabaja según el principio FIFO
[primera entrada - primera salida], de manera que en cada caso según
la amplitud de la zona prevista de memoria, puede llevarse una
especie de cuaderno de navegación, que contiene los acontecimientos
del intervalo de tiempo, últimamente transcurrido.
Para la diagnosis y el control funcional de las
células dinamométricas es importante conocer el número de cambios de
carga y, en especial, el número de casos de sobrecarga, puesto que
derivada de ellos se puede predecir una avería probable de la célula
dinamométrica y reclamar a tiempo su recambio.
Para ello el procedimiento según la invención se
provee de preferencia con una función estadística mediante la cual
se clasifican y cuentan las señales de pesaje de las células
dinamométricas individuales en sucesos regulares de medición y en
casos de sucesos irregulares de medición, que representen una
sobrecarga, produciéndose al alcanzar un número predefinido de
sucesos de sobrecarga, una señal indicadora.
Para realizar un control funcional más amplio, se
amplía la función estadística, clasificando los sucesos regulares de
medición en varias categorías, contándose para cada una de las
categorías de peso, los sucesos de medición coordinados a ella.
En el modo de registro a largo plazo para el
registro de las respectivas señales, se registran de preferencia en
una memoria de datos, las señales horarias correlativas con ellas,
de manera que pueda llevarse a cabo un análisis detallado de los
datos, también en su correlación en el tiempo.
En un procedimiento preferente según la
invención, se reciben mediante una interfaz, datos del vehículo
transmitidos por un sistema de bus en el vehículo. Típicamente estos
datos del vehículo, comprenden la velocidad instantánea del
vehículo, el accionamiento de la llave de encendido, la apertura y
cierre con llave del vehículo, así como informaciones sobre la hora
y fecha.
De preferencia, de los datos del vehículo, se
evalúan los datos de velocidad del vehículo, y a partir de ellos se
determinan los valores de aceleración, que en su caso se comparan
con los valores de aceleración, calculados a partir de las
variaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas.
De la comparación pueden deducirse conclusiones
sobre la pendiente de la carretera, y sobre su influencia en las
señales de medición de las células dinamométricas.
Mediante consideraciones a largo plazo pueden
deducirse conclusiones sobre la capacidad funcional de las células
dinamométricas.
Mediante la transmisión de la información
relativa a la apertura y cierre con llave del vehículo, puede
derivarse una señal de arranque para la realización de la corrección
del punto cero.
En el procedimiento preferente según la
invención, a partir de los datos del vehículo, se evalúa y utiliza
la fecha, de manera que, por ejemplo, al realizar una corrección del
punto cero, se almacena en memoria la corrección conseguida como
suceso, con la fecha correspondiente, y se compara la fecha recibida
actualmente con la fecha de la última corrección efectuada del punto
cero. De aquí puede reconocerse fácilmente si un vehículo estuvo
parado por un tiempo muy largo, o si no se utilizó. El
desplazamiento del punto cero reconocido para el instante posterior,
puede comprobarse entonces acto seguido para saber si se trata de
una deriva del punto cero que hay que corregir, o si el
desplazamiento del punto cero hay que coordinarlo a una variación
fija de la carga previa del asiento del vehículo.
Estas y otras ventajas de la invención se
explican todavía particularmente en detalle a continuación, de la
mano de los dibujos.
En detalle se muestran:
Figura 1: Un dispositivo para registro y
evaluación del peso, según la invención.
Figura 2A/B: El asiento de un vehículo en alzado
frontal y lateral, con un dispositivo según la invención.
Figura 3: Una vista esquemática en detalle del
asiento del vehículo de la figura 2B.
Figura 4: Una vista lateral parcialmente cortada
de una célula dinamométrica de un dispositivo según la
invención.
Figura 5: Una vista en corte de un elemento
sensor de una célula dinamométrica de un dispositivo según la
invención, y
Figura 6: Una representación esquemática del
procedimiento de registro y evaluación del peso, según la
invención.
La figura 1 muestra esquemáticamente un
dispositivo 10 según la invención para registrar y evaluar un peso,
que actúa sobre el asiento 12 de un vehículo (aquí solamente
bosquejado).
El dispositivo 10 según la invención comprende en
el ejemplo presente cuatro células 14, 15, 16 y 17 dinamométricas
que están dispuestas en la zona de los cuatro vértices de la
superficie del asiento 12 del vehículo.
Las células 14 a 17 dinamométricas están unidas
mediante líneas 18, 19, 20 y 21 de señales, con un circuito 22 de
evaluación, que recibe y procesa las señales de pesaje suministradas
por las células dinamométricas. Después de acabado el procesamiento,
que en lo que sigue todavía habrá de describirse, el circuito de
evaluación facilita a través de una línea 24 de salida de señales,
una señal de salida para un circuito de mando o para la electrónica
del vehículo, que asume la continuación de la señal a la electrónica
de mando del airbag, en su caso en forma procesada
adicionalmente.
La línea 24 de salida de señales puede ser parte
de un sistema de bus de señales, propio del vehículo, mediante el
cual se intercambian datos del vehículo entre distintas unidades de
mando del vehículo.
Las figuras 2A y 2B muestran con mayor detalle,
el asiento 30 de un vehículo en un alzado frontal o lateral, con un
marco 32 del asiento y un bastidor 34 portante. El bastidor 34
portante está fijado desplazable en la dirección longitudinal del
vehículo, en carriles 36 en el suelo 38 de un vehículo. En el
ejemplo presente de realización el bastidor 34 portante puede
ajustarse en altura, y sujeta el marco 32 del asiento en cuatro
puntos. La unión entre bastidor 34 portante y marco 32 del asiento,
se hace mediante células dinamométricas con un transductor de
fuerza, presentando el transductor de fuerza una parte que no se
deforma y una parte deformable elásticamente. Una de las dos partes
está montada en el marco 32 del asiento, la otra parte respectiva en
el bastidor 34 portante. En el marco 32 del asiento está sujeta una
superficie 42 del asiento, así como un respaldo 44. Si ahora actúa
un peso en el sentido de las flechas 46 sobre el asiento 30 del
vehículo, la señal de pesaje producida por las células 40
dinamométricas, permanece independiente del ajuste en altura de la
superficie 42 del asiento.
Gracias a la disposición de las células 40
dinamométricas entre el bastidor portante y el marco del asiento, se
impide que el llamado punto H se desplace hacia arriba. En una
multitud de diseños de asientos, puede ganarse así una cierta altura
para el punto H, es decir, este se coloca más bajo que en el diseño
original del asiento. Con ello se evita la necesidad de una nueva
autorización de un vehículo, o incluso solamente la modificación de
la autorización de un vehículo.
Tampoco un desplazamiento del asiento 30 del
vehículo en el sentido de la doble flecha 48 (figura 2B) asume
ninguna influencia sobre las señales de pesaje, determinadas por las
células 40 dinamométricas.
Si se inclina la superficie 42 del asiento hacia
delante, es decir, la regulación en altura del bastidor 34 portante,
se efectúa menor delante que en la zona posterior, o viceversa, se
desplaza así automáticamente el centro de gravedad de la persona
sentada en el asiento 30. A causa de la disposición de cuatro
células dinamométricas en el asiento 30, puede establecerse este
desplazamiento del peso como desplazamiento del centro de gravedad,
y basándose en él, en su caso, tenerse en cuenta en la evaluación,
derivaciones modificadas de fuerza.
Acerca de la configuración de las células
dinamométricas que según la invención se disponen entre el marco del
asiento y el bastidor portante del asiento del vehículo, no se ha
realizado todavía hasta ahora nada detallado.
A causa de las influencias perturbadoras que
frecuentemente afectan a los automóviles, son apropiados en
especial, los llamados transductores inductivos de fuerza, como
parte integrante de las células dinamométricas. Un ejemplo de un
transductor semejante de fuerza, está representado esquemáticamente
en la figura 3, que al mismo tiempo sirve también para la ulterior
explicación del montaje preferente de la célula dinamométrica entre
el marco del asiento y el bastidor portante. La disposición mostrada
en la figura 3, corresponde en principio a la disposición de la
figura 2A/B.
La célula 40 dinamométrica comprende aquí un
transductor 50 de fuerza, que trabaja inductivamente. El transductor
50 de fuerza contiene una parte 52 que no se deforma, y una parte 54
deformable elásticamente. En el presente ejemplo de realización, la
parte 52 que no se deforma, está fijada al marco 32 del asiento
mediante pasadores roscados, mientras la parte 54 deformable
elásticamente, está unida en la zona del punto de giro de un
mecanismo de ajuste del bastidor 34 portante. Como se puede explicar
fácilmente en la figura 3, el principio de montaje entre marco del
asiento - transductor 50 de fuerza y bastidor 34 portante, puede
realizarse también a la inversa, estando fijada entonces la parte 52
que no se deforma del transductor 50 de fuerza, al punto 56 de giro
del bastidor portante, o de su mecanismo de ajuste en altura, y
estando unida directamente con el marco 52 del asiento, la parte 54
que se deforma elásticamente.
La figura 4 muestra la célula dinamométrica de la
figura 3, provista globalmente con el símbolo 40 de referencia, con
un transductor 50 de fuerza y con una disposición 60 de sensor que
trabaja inductivamente.
El transductor 50 de fuerza comprende una parte
52 que puede montarse estacionaria, y que presenta dos taladros 62
con los que, mediante pasadores 53 roscados (aquí no representados)
puede llevarse a cabo el montaje estacionario del transductor 50 de
fuerza.
De la parte 52 del transductor 50 de fuerza, que
puede montarse estacionaria, se extienden dos salientes 64, 66
esencialmente paralelos, a una distancia a definida uno de
otro. Estos salientes 64, 66 están configurados como partes que no
se deforman, del transductor 50 de fuerza.
Entre los dos salientes 64, 66 paralelos, se
extiende desde la parte 52 estacionaria, una parte 54 deformable
elásticamente (llamada también barra de flexión), que presenta en su
extremo libre una sección 68 de montaje con un taladro 70.
Globalmente la parte 54 deformable elásticamente y la sección 68 de
montaje, se designan en lo que sigue, como parte para introducción
de la fuerza.
En estado libre de carga, los dos salientes 64,
66 que no se deforman, y la parte 54 deformable elásticamente,
discurren a distancia a constante unos de la otra.
Si una fuerza actúa en la pieza para introducción
de la fuerza, se mueve la sección 68 de montaje, en cada caso según
la dirección de la introducción de la fuerza, en el sentido de la
doble flecha 72, hacia abajo o hacia arriba. De este modo se
modifica el entrehierro existente entre la parte 54 deformable
elásticamente, y la parte 64 ó 66 que no se deforma, es decir, se
aumenta o disminuye la distancia a de la parte 54 deformable
elásticamente a las partes 64, 66 que no se deforman.
Esta variación de distancia se detecta en una
disposición 60 de sensor dispuesta en una sección de medición, y
suministra una señal de pesaje correspondiente a la fuerza
actuante.
Para ello la disposición 60 de sensor presenta un
elemento sensor que trabaja inductivamente, con un núcleo 76
monocasco de ferrita y una bobina dispuesta en el núcleo monocasco.
A causa de la deformación de la pieza 54 deformable elásticamente,
al actuar la fuerza en la sección 68 de montaje, se aumenta o
disminuye la distancia del sensor 74 a la superficie opuesta (=
superficie transmisora de señales) de la parte 54 deformable
elásticamente, con lo que en la bobina se induce una señal
eléctrica.
Esta señal puede amplificarse disponiendo en la
superficie transmisora de señales de la parte 54 deformable
elásticamente una lámina 80 compuesta, de ferrita.
La propia disposición 60 de sensor, está
dispuesta en una escotadura 82 de la parte (saliente 64) que no se
deforma del transductor 50 de fuerza, y así la protege ya de
desperfectos mecánicos. Al mismo tiempo, la envuelta metálica actúa
como protección contra campos electromagnéticos perturbadores.
Como se representa en la figura 4, de preferencia
se dispone en la escotadura 82 otra parte de la disposición de
sensor, a saber, un oscilador. En ciertos casos, puede disponerse
toda la electrónica de la disposición del sensor, en la escotadura
82, de manera que la célula 40 dinamométrica únicamente tiene que
proveerse todavía con un conductor eléctrico (no representado), para
unir esta con un circuito de evaluación (no representado), para la
señal de pesaje.
Una vez que el sensor 74 y la electrónica del
sensor (en especial el oscilador), están dispuestos en la escotadura
82, el espacio que todavía queda por encima, puede ser rellenado con
una masa que puede endurecerse, de manera que el sensor 74 y la
electrónica del sensor, esté protegida y encapsulada, no sólo contra
influencias mecánicas, sino también contra las de temperatura y
humedad.
La figura 5 muestra en vista en corte, un
elemento 88 sensor que está encapsulado en una carcasa 90 separada.
Aquí se reconoce la disposición de un núcleo 92 monocasco de forma
anular, que en una escotadura abierta por un lado, aloja una bobina
94. La cara abierta del núcleo 92 monocasco, mira hacia el extremo
libre abierto de la carcasa 90. La carcasa 90 está obturada
herméticamente en su extremo 91, contra influencias ambientales,
pero es permeable para campos magnéticos.
La bobina 94 está unida mediante una conducción
95 eléctrica, con una electrónica 96 del sensor, que contiene un
oscilador, la cual por la parte de fuera, mediante un cable 97, pone
a disposición globalmente la señal de pesaje propiamente dicha del
sensor o del transductor de fuerza. En su segundo extremo, la
carcasa 90 está cerrada con una masa 98 fundida, y así está
encapsulada contra influencias ambientales. En su cara exterior, la
carcasa 90 presenta una rosca 100, y con ella puede atornillarse en
un taladro de un transductor de fuerza.
En la descripción precedente queda claro que el
asiento de vehículo según la invención, no sólo es apropiado para
automóviles, sino también es apropiado, por ejemplo, como asiento en
aviones, proporcionándose allí entonces la posibilidad de efectuar
una estimación muy exacta de la masa total de los pasajeros
transportados. Esto tiene ventajas en la estimación de las reservas
de carburante a llevar consigo, o evaluada de otro modo, en el
cálculo de una posible recarga adicional de flete.
El cable 97 de señales se une mediante la unión
de enchufe (no mostrada), con una electrónica de evaluación (véase
figura 1), que procesa la señal de pesaje del sensor 88 o del
transductor de fuerza, en su caso con otras señales de pesaje de
otras células dinamométricas montadas en el asiento del vehículo, y
pone a disposición de la electrónica del vehículo, una señal que,
por ejemplo, es una señal que diferencia distintas categorías de
peso, y así puede utilizarse para el mando de airbags de encendido
múltiple.
La figura 6 contiene una representación
esquemática del procedimiento según la invención para el registro y
evaluación del peso, que al mismo tiempo ilustra una estructura
interna de un dispositivo preferente para la realización de este
procedimiento. Esta representación parte de que el dispositivo
dispone de cuatro sensores, que envían señales 110, 111, 112 y 113
de pesaje al circuito electrónico de evaluación. En un paso de
entrada del dispositivo, se filtran primeramente estas señales
brutas en un primer paso en unidades 114, 115, 116 y 117 filtrantes,
para eliminar señales perturbadoras de alta frecuencia, como las que
se provocan, por ejemplo, al transitar por carreteras desiguales (en
especial con badenes), así como por vibraciones del vehículo.
En un paso sucesivo se rastrean por los sensores
de temperatura coordinados a cada una de las células dinamométricas,
las temperaturas predominantes en el lugar, y en un paso ulterior,
corrige en las funciones 118 a 121 de corrección, los errores por
temperatura.
Las señales 122 a 125 de pesaje, así corregidas,
se transfieren después a una unidad 128 de diagnosis, en la que en
un primer paso se realizan pruebas de plausibilidad, de la mano de
las cuales se comprueba el funcionamiento correcto de las células
dinamométricas individuales. Si en esta prueba se encuentra, por
ejemplo, en una célula dinamométrica, una señal de pesaje, que
corresponde, por ejemplo, a una masa de 1 kg, mientras las otras
células dinamométricas indican una señal de pesaje con el valor
correspondiente a la masa de 0 kg, esto indica el fallo de esta
única célula dinamométrica. En este paso se produce entonces por la
unidad 128 de diagnosis una señal 130 de error, que se hace llegar a
una unidad 132 para el tratamiento de notificaciones de
perturbaciones. En el caso de que la prueba de plausibilidad se
realice correctamente por la unidad 128 diagnosis, se hacen llegar
las señales 122 a 125 de pesaje, corregidas por temperatura a una
unidad 134 de corrección para la corrección de la deriva del cero.
En esta función se prueba primeramente si en las señales de pesaje
se trata de señales de pesaje de un asiento descargado del vehículo,
y en caso de que sea éste el caso, se efectúa entonces una
comparación con la señal W_{L} de valor cero últimamente
almacenada, y en caso de que se encuentre una diferencia D, se hace
llegar esta para totalización, a una memoria de deriva del punto
cero. La señal W_{N} actual del valor cero se almacena entonces
como nueva señal W_{L} de pesaje, de manera que tan sólo mediante
la utilización de dos posiciones de memoria por célula
dinamométrica, a saber, la posición de memoria para el valor W_{L}
del cero medido últimamente, de la señal de pesaje, así como la
memoria de adición de la deriva del punto cero, se puede realizar un
seguimiento continuo de la deriva del cero de las señales de
pesaje.
Después de la corrección de la deriva del cero en
la unidad 134 de corrección, las señales de pesaje se hacen llegar
individualmente a diversas funciones que a continuación deben de
describirse brevemente.
Una de las funciones a las que se alimentan las
señales 122 a 125 es la función 136 para la formación del valor
medio, tratándose aquí de una función para la formación de un valor
medio flotante. Esto quiere decir que las nuevas señales alimentadas
de pesaje, sustituyen a las señales de pesaje más antiguas tenidas
en cuenta hasta ahora en la formación del valor medio, de manera que
flotando, se actualice permanentemente el valor medio. La señal 138
proporcionada por la función del valor medio, reúne los valores 122
a 124 de las señales de pesaje, y se hace llegar una señal total de
pesaje a una unidad para la corrección de derivaciones de
fuerza.
Asimismo las señales 122 a 125 de pesaje se hacen
llegar a una función 142 para el cálculo de la posición del centro
de gravedad del ocupante en la superficie del asiento. La posición
determinada del centro de gravedad, se hace llegar como señal 144 a
la unidad 140 de corrección de la derivación de fuerza. La unidad
para el cálculo de la derivación de fuerza, forma entonces a partir
de la señal 138 total de pesaje y de la corrección aquí efectuada de
la derivación de fuerza, un valor 146 final que en lo esencial
corresponde a la masa corporal del ocupante. Este valor final se
recaba por último para el dictamen de la robustez corporal del
ocupante, o también de su tamaño, para así influir sobre el mando
del airbag.
La determinación de la posición del centro de
gravedad (señal 144) se utiliza además (aquí no representada) para
reconocer situaciones peligrosas para el ocupante al encender el
airbag, y en tales situaciones peligrosas, poner fuera de
funcionamiento el mando del airbag. Este es, por ejemplo, el caso
cuando el centro de gravedad está desplazado muy hacia delante, de
manera que hay que suponer que el ocupante se encuentra muy cerca
del lugar de montaje del airbag, una situación en la que el
encendido del airbag puede tener consecuencias mortales.
Finalmente las señales 122 a 125 agrupadas de
pesaje, se envían a una unidad 148 de estadística, en la que las
señales de pesaje se clasifican según distintas categorías de peso,
así como según la sobrecarga, y en la que se realiza un recuento de
los sucesos de medición, para obtener una distribución de
frecuencias. Esta distribución de frecuencias permite un dictamen de
la fiabilidad de las células dinamométricas o de sus transductores
de fuerza, que descansa en el conocimiento de las llamadas curvas de
Wöhler para el material de los transductores de fuerza.
La unidad 148 de estadística asume casi una
segunda función de diagnosis, y controla en último término el cambio
de carga en el transductor de fuerza de la célula dinamométrica, en
función de las fuerzas que aparecen en los cambios de carga, para
así poder producir oportunamente una señal 150 que indique que el
transductor de fuerza afectado de una célula dinamométrica, ha
alcanzado el final de su duración útil a causa de los resultados
acumulados de la medición, por ejemplo, de resultados irregulares de
medición, que corresponden a una situación de sobrecarga.
Los resultados regulares de esta función
estadística, pueden hacerse llegar después mediante la línea 152 de
señales a una llamada función 154 de cuaderno de navegación, en la
que están almacenados estos sucesos y se tienen preparados para la
lectura por la electrónica del vehículo, por ejemplo, durante los
trabajos de mantenimiento en el vehículo.
De la misma forma la unidad 132 que es competente
para el tratamiento de las señales 130 y 150 perturbadoras o
erróneas, producirá señale de salida, que van directamente a la
electrónica del vehículo (no está representado), y allí hacen notar
al usuario del vehículo, que se ha presentado una función errónea
y/o el fin de la utilidad de una célula dinamométrica,
La notificación que se entrega a la electrónica
del automóvil, se emite paralelamente a ella como señal 156, y se
anota en el cuaderno 154 de navegación. Es especialmente preferente
vincular la entrada de cada uno de los datos en el cuaderno de
navegación, con una señal horaria (por ejemplo, la hora y/o la
fecha, tal como la pone a disposición el sistema de bus, propio del
vehículo), de manera que posteriormente pueda efectuarse claramente
el desarrollo temporal de la presentación de situaciones distintas,
de la mano del cuaderno 154 de navegación.
Claims (31)
1. Dispositivo para el registro y evaluación del
peso ejercido por una persona que se sienta en el asiento de un
vehículo, comprendiendo sensores dispuestos en el asiento del
vehículo, cada uno de los cuales produce una señal de pesaje
correspondiente al peso, y un circuito electrónico de evaluación que
recibe y procesa las señales de pesaje, y produce una señal de
salida que se basa en las señales de pesaje, caracterizado
porque
- -
- los sensores son células dinamométricas,
- -
- porque existen al menos tres células dinamométricas que están dispuestas en componentes del asiento del vehículo, que soportan la carga, en vértices de una superficie poligonal imaginaria, y
- -
- porque el circuito electrónico de evaluación comprende una función de evaluación, con la que a partir de las señales individuales de pesaje de las al menos tres células dinamométricas, puede realizarse una localización del baricentro del peso que actúa sobre el asiento del vehículo,
- -
- comprendiendo el circuito de evaluación una función de corrección con la que pueden tenerse en cuenta las derivaciones de fuerza en la formación de la señal de salida,
- -
- comprendiendo el circuito de evaluación una función para la corrección automática de la deriva del punto cero, de la señal de pesaje,
- -
- y comprendiendo la función para la corrección automática de la deriva, un discriminador para diferenciar la deriva de la señal de pesaje, de pequeñas cargas limitadas en el tiempo.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque las células dinamométricas están
dispuestas de manera que la introducción de la fuerza se lleva a
cabo verticalmente.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque las células dinamométricas comprenden un
transductor de fuerza que trabaja inductivamente.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el transductor de fuerza que trabaja
inductivamente, es un transductor de fuerza que trabaja según el
principio de las corrientes de Foucault.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque el transductor de fuerza que trabaja
según el principio de las corrientes de Foucault, es accionado de
manera que se pueden producir señales de pesaje de frecuencia
analógica.
6. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo
comprende uno o varios sensores de temperatura, cuyas señales de
medición son recibidas por el circuito de evaluación, y se utilizan
para la corrección de temperatura de las señales de pesaje en la
elaboración de la señal de salida.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque, el dispositivo comprende un sensor que
se dispone en el espacio de los pies del vehículo, y que produce una
señal de pesaje de derivaciones de fuerza, correspondiente a las
fuerzas de apoyo de las piernas, cuya señal se recibe por el
circuito de evaluación.
8. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
circuito de evaluación, comprende una función para la formación de
un valor medio flotante.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque la función del circuito de evaluación
para la formación de un valor medio flotante, comprende una función
filtrante para reconocer valores punta de las señales de pesaje,
provocadas por aceleración, frenado y/o vibraciones del vehículo y/o
por movimientos de la persona en el asiento del vehículo, y
correspondientemente desechar o valorar según criterios
predefinidos.
10. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el circuito de
evaluación comprende una unidad funcional para el cálculo de valores
de aceleración del vehículo, la cual evalúa exclusivamente
modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas.
11. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el circuito de
evaluación comprende una función para diferenciación, que basándose
en las modificaciones temporales de las señales de pesaje de las
células dinamométricas, diferencia entre pesos que se ejercen sobre
el asiento del vehículo, por una parte por personas vivas, y objetos
inanimados, por otra parte, y suministra una señal correspondiente
de salida.
12. Dispositivo según la reivindicación 10 u 11,
caracterizado porque el circuito de evaluación presenta una
interfaz mediante la cual pueden recibirse datos del vehículo que
están disponibles en el vehículo.
13. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
circuito de evaluación comprende una función de diagnosis, mediante
la cual puede comprobarse la capacidad de funcionamiento de las
células dinamométricas.
14. Dispositivo según alguna de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
circuito de evaluación comprende una memoria de datos en la que
puedan almacenarse señales de pesaje, señales de salida y/u otras
señales de medida recibidas por el circuito de evaluación, durante
un intervalo predefinido de tiempo.
15. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque a la memoria de datos está coordinada
una zona de la memoria, en la que pueden almacenarse señales
horarias correspondientes a las señales almacenadas.
16. Asiento de un vehículo comprendiendo un
dispositivo según una o varias de las reivindicaciones 1 a 15.
17. Procedimiento para el registro y
procesamiento de los pesos que actúan sobre el asiento de un
vehículo, para la determinación de la masa de un ocupante que se
siente en la superficie de un asiento del vehículo, comprendiendo
los pasos:
Registro de señales de pesaje por sensores
dispuestos en el asiento de un vehículo, y formación de una señal
absoluta total de pesaje a partir de las señales de pesaje, la cual
corresponda al peso ejercido sobre el asiento por la masa del
ocupante, caracterizado porque
- -
- El registro de señales de pesaje contiene el registro de señales de pesaje de al menos tres células dinamométricas dispuestas en las partes portantes de la carga, del asiento del vehículo, en los vértices de una superficie poligonal imaginaria, mediante un circuito electrónico de evaluación; y porque el procedimiento comprende además los pasos:
- -
- Determinación de la posición del baricentro del peso ejercido por la masa del ocupante sobre la superficie del asiento, a partir de las señales de pesaje.
- -
- Correlación de la señal absoluta total de pesaje, con la posición del baricentro, determinando un parámetro de corrección.
- -
- Para la corrección de derivaciones de fuerza en función del parámetro de corrección, llamada de un valor de corrección de las masas, de una memoria de datos, que contiene valores de corrección de masas para señales absolutas totales de pesaje, y para posiciones del baricentro, correlacionadas con ellas, y
- -
- Cálculo de la masa del ocupante a partir de la señal absoluta total de pesaje y del valor de corrección de las masas, y
- -
- Corrección del punto cero de las señales de pesaje, basándose en señales de pesaje de las células dinamométricas con el asiento descargado del vehículo;
- -
- efectuándose la corrección del punto cero, de manera que para cada célula dinamométrica se almacena en memoria una señal W_{L} de pesaje, válida en último término con el asiento descargado del vehículo, y se compara con la señal W_{N} de pesaje de la siguiente medición válida con el asiento descargado;
- que se forma una diferencia D = W_{N} - W_{L}, y seguidamente se comprueba si esta está situada dentro de una zona predefinida de valores de deriva del punto cero;
- que en el caso de que la diferencia D esté situada dentro de la zona predefinida, se suma aquella a un valor almacenado en una memoria de valores de la diferencia;
- y que en caso de que la diferencia D esté situada fuera de la zona predefinida, se desecha aquella, y se mantiene constante el valor almacenado en la memoria de valores de la diferencia.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque a intervalos predefinidos de tiempo y/o
al presentarse eventos predefinidos, se manda el paso del
procedimiento para la corrección del punto cero.
19. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 17 ó 18, caracterizado porque el
procedimiento comprende un modo de diagnosis, en el que se prueba la
capacidad funcional de las células dinamométricas a intervalos
predefinidos de tiempo, y/o al presentarse eventos predefinidos.
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque en el modo de diagnosis la presentación
de una diferencia D en caso de una señal de pesaje por fuera de la
zona predefinida, y en el caso de que esto sólo sea válido para la
señal de pesaje de una de las células dinamométricas, se produce una
señal de alarma.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque en el modo de diagnosis, junto a la
señal de alarma, se produce una señal que identifica la célula
dinamométrica discrepante.
22. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 17 a 21, caracterizado porque el circuito de
evaluación registra en un modo de registro a largo plazo de señales
de pesaje, señales de salida y/u otras señales recibidas y/o
producidas durante un intervalo flotante predefinido, en una zona de
la memoria de datos.
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque el modo de registro a largo plazo
comprende una función estadística mediante la cual se clasifican y
cuentan las señales de pesaje de las células dinamométricas
individuales en sucesos regulares de medición y en casos de sucesos
irregulares de medición, que representen una sobrecarga,
produciéndose una señal indicadora al alcanzar un número predefinido
de sucesos de sobrecarga.
24. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado porque las señales de pesaje, correspondientes
a sucesos regulares de medición, se subdividen en varias categorías
de peso, y porque para cada categoría de peso, se cuentan los
sucesos de medición asignados a ella.
25. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque en el modo de
registro a largo plazo, para el registro de las respectivas señales,
se registran adicionalmente en una memoria de datos, las señales
horarias correlativas con ellas.
26. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 17 a 25, caracterizado porque a partir de
modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas, se calculan valores de la aceleración del
vehículo.
27. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 17 a 26, caracterizado porque a partir de
modificaciones temporales de las señales de pesaje de las células
dinamométricas, teniendo en cuenta los valores de la suma de las
señales de pesaje, se llega a una diferenciación de si un peso se
ejerce sobre el asiento del vehículo por una persona viva, o por un
objeto inanimado, y porque se produce una señal de salida con
independencia de esta diferenciación.
28. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 17 a 27, caracterizado porque por una
interfaz se reciben datos del vehículo.
29. Procedimiento según la reivindicación 28,
caracterizado porque los datos recibidos del vehículo,
comprenden datos de velocidad del vehículo, y porque a partir de los
datos de velocidad del vehículo, se determinan valores de
aceleración, que en su caso se comparan con los valores de
aceleración, calculados a partir de las modificaciones temporales de
las señales de pesaje de las células dinamométricas.
30. Procedimiento según la reivindicación 28 ó
29, caracterizado porque los datos del vehículo contienen
datos que indican la apertura con llave y/o el cierre con llave del
vehículo, y porque la recepción de estos datos arranca el proceso de
la corrección del punto cero.
31. Procedimiento según alguna de las
reivindicaciones 28 a 30, caracterizado porque los datos del
vehículo comprenden la fecha, porque al realizar una corrección del
punto cero, se almacena en memoria la corrección conseguida como
suceso, con la fecha correspondiente, y porque se compara la fecha
recibida actualmente con la fecha de la última corrección efectuada
del punto cero.
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