NL1025834C2 - Transportmiddel voorzien van een beladingsmeter. - Google Patents

Description

TRANSPORTMIDDEL VOORZIEN VAN EEN BELADXN6SMETER

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een transportmiddel voorzien van een beladingsmeter. Toepassingen 5 bevinden zich in de transportwereld, het personenvervoer en bij overige voertuigen eventueel voorzien van aanhangers voor het bepalen van de belading daarvan.

Uit EP-0285689-Al is een inrichting bekend voor het bepalen van het gewicht van een door een landbouwmachine 10 getransporteerde lading. De bekende inrichting maakt gebruik van een snelheidssensor die de relatieve versnelling meet tussen een beginsnelheid en een eindsnelheid ten opzichte van de met een ijkgewicht gemeten versnelling. Een dezgelijke bekende inrichting is echter relatief ingewikkeld en 15 functioneert alleen naar behoren op een vlakke weg.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een transportmiddel te verschaffen waarbij bovengenoemde nadelen zijn ondervangen en de belading op een eenvoudigere manier te meten is.

20 De onderhavige uitvinding verschaft daartoe een transportmiddel, voorzien van een beladingsmeter omvattende: - een gravitatiesensor; - een werkzaam met de gravitatiesensor gekoppelde processor voor het verwerken van de van de sensor ontvangen 25 gegevens; - invoer-/uitvoermiddelen die werkzaam met de processor gekoppeld zijn voor het in- en uitvoeren van gegevens.

Een dergelijke transportmiddel kan zijn belading tijdens gebruik bepalen door de ingebouwde beladingsmeter. Verder 30 kunnen het vermogen, de versnelling etc. bepaald worden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm meet de sensor gravitatiekrachten in een eerste richting en in een tweede richting, welke tweede richting hoofdzakelijk loodrecht op de 1025834 2 eerste richting staat. Zodoende kan de meter tevens werken wanneer het transportmiddel zich op een hellende ondergrond bevindt.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het 5 transportmiddel een lengte-as, waarbij de eerste en de tweede richting ongeveer in het vlak van de lengte-as liggen. Zo blijkt de nauwkeurigheid groter te zijn.

Volgens een tweede aspect verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het meten van de belading van 10 een transportmiddel, omvattende de stappen van: - het in het transportmiddel aanbrengen van een beladingsmeter omvattende een gravitatiesensor, een met de gravitatieeensor gekoppelde processor en met de processor gekoppelde in-/uitvoermiddelen; 15 - het met vol vermogen optrekken van het onbeladen transportmiddel voor het uitvoeren van een ijkmeting; - het opslaan van de ijkmeting in een geheugen van dé processor; - het met vol vermogen optrekken van het beladen 20 transportmiddel voor het uitvoeren van een meting; en - het bepalen van de belading van het transportmiddel uit de meting en de ijkmeting.

Met een dergelijke werkwijze kan op relatief eenvoudige wijze de belading van een transportmiddel bepaald worden, 25 alsmede de begin- en eindsnelheid van een meting, de afgelegde weg, de af gelegde weg per tijdseenheid, de versnelling en het vermogen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm meet de gravitatiesensor de gravitatiekracht in een eerste en in een tweede richting 30 die ongeveer loodrecht op elkaar staan. Hierdoor is de sensor bijvoorbeeld geschikt voor metingen waarbij het transportmiddel op een hellende ondergrond staat.

1025834 3

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze het meten van de positie van de versnellingssensor ten opzichte van het transportmiddel na het aanbrengen daarvan, welke positie wordt opgeslagen in het geheugen van 5 de processor ter compensatie van metingen. Zodoende kan de sensor met een willekeurige oriëntatie in het transportmiddel worden aangebracht, aangezien een compensatie£actor bepaald kan worden, zodat de werkwijze en de beladingsmeter gebruiksvriendelijker zijn.

10 In weer een verdere voorkeursuitvoeringsvorm meet de beladingsmeter voor een meting de hoek waaronder het transportmiddel zich bevindt, voor het compenseren van de meting. Zo wordt gecompenseerd voor een hellende ondergrond, j waardoor de metingen nauwkeuriger zijn en de beladingsmeter 15 gebruikersvriendelijker dan bekende meters.

Verdere voordelen en kenmerken van de onderhavige uitvinding worden beschreven aan de hand van de bij gevoegde figuren, waarin: - figuur 1 een zijaanzicht van een transportmiddel 20 volgens de onderhavige uitvinding toont; - figuur 2 een schematisch overzicht toont van de beladingsmeter volgens de onderhavige uitvinding in een eerste voorkeursuitvoeringsvorm; - figuren 3a tot 3c een opengewerkt zijaanzicht tonen van 25 een versnellingssensor volgens de onderhavige uitvinding in drie gebruikstoestanden; - figuur 4a tot 4c de bij figuur 3a tot 3c behorende grafieken van de temperatuursgradiênt tonen; - figuur 5 een grafiek toont van de versnelling van het 30 transportmiddel tegen de tijd en twee bij verschillende belading gemeten curven; en - figuur 6 een blokschema toont van de versnellingssensor volgens de onderhavige uitvinding.

1025834 4

De onderhavige uitvinding verschaft een transportmiddel voorzien van een inrichting 1 voor het meten van een aantal statische en dynamische eigenschappen. Het transportmiddel is bij voorkeur een voertuig, zoals een vrachtwagen 2, maar kan 5 evenzeer een vaartuig of vliegtuig zijn. De inrichting 1 kan de begin- en eindsnelheid, de af gelegde weg, de af gelegde weg per tijdseenheid, koppel, de versnelling, het vermogen en de belading van het transportmiddel bepalen. Door de mogelijkheid op een relatief eenvoudige wijze de belading te 10 meten is inrichting 1 met name geschikt voor lastvoertuigen zoals de getoonde vrachtwagen 2 (fig. 1) of overeenkomstige voertuigen zoals personenauto's eventueel voorzien van een aanhanger, landbouwvoertuigen of vrachtvoertuigen in een fabriek.

15 De vrachtwagen 2 omvat een aantal wielen 3 waarmee deze gepositioneerd is op een willekeurige ondergrond 4. De inrichting 2 blijft naar behoren functioneren zelfs wanneer het voertuig 2 zich op een hellende ondergrond bevindt, die bijvoorbeeld in de lengterichting a en de hoogterichting b 20 een hoek « maakt.

De inrichting 1 voor het meten van al de voorgenoemde voertuigeigenschappen omvat in een eerste voorkeursuitvoeringsvorm een sensor 10 voor het in twee of meer richtingen meten van een gravitatiekracht. De sensor 10 25 is werkzaam gekoppeld met een processor 11 voor het verwerken van meetgegevens afkomstig van sensor 10. De processor 11 is voorzien van een geheugen en is verder gekoppeld met invoer-/uitvoermiddelen 12 die een scherm 13 omvatten voor het weergeven van gegèvens en een aantal toetsen 14 voor het 30 ingeven van gegevens (fig. 2).

De sensor 10 voor het meten van gravitatiekrachten in twee loodrecht op elkaar staande richtingen x en y omvat een behuizing 20 die in zijaanzicht een cilindrisch gedeelte 22 1025834 5 omvat opgebouwd uit een silicium substraat waarop besturingselektronica is aangebracht. Op het substraat 22 is een half-bolvormige kamer 24 aangebracht die gevuld is met een gas. In het substraat is een uitsparing 26 aangebracht 5 die gescheiden is van de kamer 24 door een temperatuurseneor 28 en een relatief lage luchtdruk heeft om warmteoverdracht te voorkomen. Aan de zijde van de uitsparing 26 is een verwarmingselement 30 tegen de temperatuurseneor aangebracht voor het verhitten van het gas dat zich in de kamer 24 10 bevindt (fig. 3a).

De warmtebron 30 is gecentreerd aangebracht ten opzichte van kamer 24. Op gelijke afstanden ten opzichte van het verwarmingselement 30 zijn aan vier zijden daarvan temperatuursensoren (32, 33, 34 en 35) aangebracht voor het 15 meten van de temperatuur (fig. 5). De temperatuursensoren zijn bij voorkeur gevormd door thermokoppels opgebouwd uit aluminium en polysilicium.

De gravitatièsensor 10 is een twee-assig bewegingsmeetsysteem dat gebaseerd is op warmte-overdracht 20 door natuurlijk convectie in het gas van kamer 24. De sensor meet de veranderingen van deze convectie die veroorzaakt worden door versnellingen of een gravitatiekracht in x-richting of in y-richting. Functioneel is deze inrichting gelijk aan bekende versnellingsmeters die gebaseerd zijn op 25 de traagheid van een ijkmassa.

Indien de sensor 10 geen versnelling ondervindt, zal de temperatuursgradiênt symmetrisch zijn ten opzichte van de warmtebron 30 zodat de temperatuur bij de vier thermokoppels 32-35 hetzelfde is, zodat zij hetzelfde voltage uitvoeren. De 30 temperatuursgradiënten behorende bij de figuren 3a tot 3c staan weergegeven in de figuren 4a tot 4c, waarbij op de verticale as de temperatuur T en op de horizontale as de 1025834 6 afstand s ten opzichte van het warmte-element 30 staat aangegeven.

I Figuur 3a en figuur 4a tonen de situatie waarbij het I verwarmingselement 30 uitgeschakeld is. Wanneer de sensor 5 aangeschakeld wordt en geen versnelling ondervindt, bevindt I de sensor zich in de situatie getoond in figuur 3b. Een wolk verwarmd gas 40 bevindt zich symmetrisch rondom het verwarmingselement 30 en levert de temperatuursgradiënt getoond in figuur 4b. Wanneer de sensor een versnelling 10 ondervindt zal de wolk 40 door het verschil in dichtheid van het gas een verplaatsing ondervinden (fig. 3c) resulterend in een asymmetrische temperatuursgradiënt (fig. 4c) . Het verschil Δ in een gemeten temperatuur en het resulterende verschil in voltage tussen twee tegenover elkaar gelegen 15 temperatuursensoren (bijvoorbeeld de thermokoppels 32 en 34) is evenredig met de versnelling in de richting van de as door het paar thermokoppels. Aangezien de sensor 20 uitgerust is met twee paren thermokoppels, namelijk 32/34 en 33/35, kan de sensor de versnelling op de x-as en op y-as meten.

20 In gebruik werkt de inrichting volgens de onderhavige uitvinding als volgt. Het is van belang dat bij het monteren van de inrichting in het voertuig 2 het voertuig op een vlakke niet-hellende ondergrond staat. De inrichting wordt op een willekeurige positie in het voertuig gemonteerd. Voor een 25 zo groot mogelijke nauwkeurigheid liggen de x-as en y-as ongeveer in het vlak gevormd door de lengte- en breedterichting van het voertuig. Na het inschakelen van de inrichting zal de processor aan de hand van de door de zwaartekracht op de verwarmde gaswolk 40 uitgeoefende 30 gravitatiekracht de positie van de sensor ten opzichte van de ondergrond bepalen. Deze gegevens worden opgeslagen om daarmee metingen te corrigeren. Dat wil zeggen dat de x-as en de y-as niet precies loodrecht op de in figuur 1 getoonde b- ---——i 1025834 7 as hoeven te staan aangezien er voor beide assen een constante correctiefactor bepaald wordt.

Als ijking wordt het ledige gewicht van het voertuig ingegeven via invoer-/uitvoermiddelen 12 en vervolgens wordt 5 een ijkmeting verricht. Daarbij wordt het transportmiddel in de eerste of tweede versnelling gezet en nadat het voertuig tenminste enigszins in beweging is gekomen wordt vol gas gegeven. Daarbij wordt de versnelling bepaald tot het moment waarop het voertuig niet verder versnelt. Deze ijkmeting is 10 aangegeven als curve 50 in figuur 5 en het punt waarbij het onbeladen voertuig niet verder versnelt is aangegeven als tijdstip tl. In figuur 5 staat de versnelling a op de verticale as en de tijd t op de horizontale as. De gegevens die bepaald worden tijdens deze ijkmeting zijn de begin- en 15 eindsnelheid, de afgelegde weg, de afgelegde weg per tijdseenheid, de versnelling, het vermogen van het voertuig en de geleverde arbeid.

Na het uitvoeren van de ijkmeting kan de inrichting gebruikt worden als beladingsmeter. Dit gebeurd door een 20 overeenkomstige meting uit te voeren waarbij het beladen voertuig in dezelfde versnelling, de eerste of de tweede, gezet wordt als bij de ijkmeting. Voordat de meting verricht wordt, bekijkt de processor 11 in welke positie de sensor 10 zich in het ab-vlak bevindt en gebruikt dit gegeven voor het 25 corrigeren van de verrichte meting. Wanneer het voertuig enigszins in beweging is gekomen wordt weer vol gas gegeven. Bij het met vol gas optrekken wordt de versnelling gemeten en deze staat als curve 52 uitgezet in figuur 5, waarbij t2 het tijdstip is waarop de maximale versnelling bereikt is.

30 De massa m van het voertuig wordt berekend uit: 1025834 8 “ ^|θ) rr \ lö^U'mxm-e waarin c een constante is, atl de versnelling op tijdstip tx is, at0 de versnelling op tijdstip t0, het tijdstip waarop de maximale versnelling bereikt wordt, t0 de starttijd is en 5 f(a) een correctiefunctie is. Over het algemeen zal f(a) een constante zijn. Het kan echter voorkomen dat afhankelijk van een voertuig deze functie afhankelijk is van de versnelling. Over het algemeen is dit dan een kwadratische functie.

De belading L van het transportmiddel wordt nu bepaald 10 door de massa ju, in onbeladen. toestand af te trekken van de uit de bovengenoemde formule bepaalde massa m van het beladen transportmiddel:

L = m- mQ

Aangezien de versnellingssensor 10 warmtegevoelig is, kan 15 tevens gebruik gemaakt worden van een temperatuursensor, zodat de processor 11 de gegevens afkomstig van de versnellingssensor 10 voor temperatuurschommelingen kan corrigeren. Verder zijn in de processor 11 filters opgenomen voor het uitfilteren van ruis en pieken in het meeteignaal.

20 In een praktische voorkeursuitvoeringsvorm wordt bijvoorbeeld een gravitatiesensor gebruikt zoals geleverd door MEMSIC onder typenummer MXA2312U. Een dergelijke sensor heeft een ruisgevoeligheid waarmee versnellingen kleiner dan 0,01 m/s3 gemeten kunnen worden. De frequentierespons is 25 ongeveer 30 Hz en kan uitgebreid worden tot groter dan 160

Hz, Een typisch blokdiagram is getoond in figuur 6. De sensor omvat kamer 28 met het verwarmingselement 30 en de thermokoppels 32 tot 35 die aangesloten zijn op twee versterkers 60, 62 voor de x-as en de y-as respectievelijk.

30 Verder omvat de sensor een verwarmingscontrole-element 64, laagdoorlaatfilters 66, 68 en een correctie-element 70 om 1025834 9 vooraf voor afwijkingen te kunnen corrigeren. Met schakelelement 72 kan gekozen worden tussen een interne klok 74 of een extern op contactpunt 76 aan te sluiten klok.

Verder heeft de sensor een continue zelftest 78, verschaft 5 deze een referentievoltage bij 80, 81 en is een temperatuursensor 82 voor het meten van de externe temperatuur ingebouwd met uitgang 84.

Een gebruikte processor is bijvoorbeeld de Micro Converter met 12-bits ADC's en DAC's zoals geleverd door 10 Analog Devices onder typenummer AduC832.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvorm daarvan waarin velerlei modificaties denkbaar zijn, doch de uitvinding wordt bepaald door de strekking van de bijgevoegde conclusies.

1025834

Claims (9)

1. Transportmiddel, voorzien van een beladingsmeter omvattende: 5. een versnellingssensor; - een met de sensor werkzaam gekoppelde processor voor het verwerken van de van de sensor ontvangen gegevens; - invoer-/uitvoermiddelen die werkzaam met de processor gekoppeld zijn voor het in- en uitvoeren van gegevens.

1°

2. Transportmiddel volgens conclusie 1, waarbij de sensor een versnelling meet in een eerste richting en in een tweede richting, welke tweede richting hoofdzakelijk loodrecht op de eerste richting staat. 15

3. Transportmiddel volgens conclusie 1 of 2, waarbij het transportmiddel een lengte-as heeft en waarbij de eerste en . de tweede richting ongeveer in het vlak van de lengte-as liggen. 20

4. Werkwijze voor het meten van de belading van een transportmiddel, omvattende de stappen van: - het aanbrengen van een beladingsmeter omvattende een versnellingssensor, een met de versnellingssensor gekoppelde 25 processor en met de processor gekoppelde in-/uitvoermiddelen in het transportmiddel; - het met vol vermogen optrekken van het onbeladen transportmiddel voor het uit voeren van een ijkmeting; - het opslaan van de ijkmeting in een geheugen van de 30 processor; - het met vol vermogen optrekken van het beladen transportmiddel voor het uitvoeren van een meting; en 1025834 - het bepalen van de belading van het transportmiddel uit de meting en de ijkmeting.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de 5 versnellingssensor de versnelling meet in een eerste en in een tweede richting die ongeveer loodrecht op elkaar staan.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5 omvattende het meten van de positie van de versnellingssensor ten opzichte 10 van het transportmiddel na het aanbrengen daarvan, welke positie wordt opgeslagen in het geheugen van de processor ter compensatie van metingen.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, 15 waarbij de beladingsmeter voor een meting de hoek waaronder het transportmiddel zich bevindt meet, voor het condenseren van de meting.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 4 tot 7, 20 waarbij de processor de belading bepaalt aan de hand van de formule: - <*,„) „ , ——-«ƒ(«)«»= c "V,, “ tto) waarin m de massa van het transportmiddel is, c een constante, att de versnelling op tijdstip ttt is, at0 de 25 versnelling op tijdstip tt0, ttt het tijdstip waarop de maximale versnelling bereikt wordt, te0 de starttijd is en f (a) een correctiefunctie ie.

9. Beladingsmeter geschikt voor gebruik in een 30 transportmiddel of met een werkwijze hoofdzakelijk volgens . een van de voorgaande conclusies. 1025834