RU2711183C1 - Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства - Google Patents
Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2711183C1 RU2711183C1 RU2019108210A RU2019108210A RU2711183C1 RU 2711183 C1 RU2711183 C1 RU 2711183C1 RU 2019108210 A RU2019108210 A RU 2019108210A RU 2019108210 A RU2019108210 A RU 2019108210A RU 2711183 C1 RU2711183 C1 RU 2711183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- strain gauge
- housing
- axis
- cargo vehicle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
- G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
- G01G19/12—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles having electrical weight-sensitive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств. Сущность: тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства состоит из сборки, содержащей две пары перпендикулярно направленных тензорезисторов фольгового типа на основе константана, представляющих собой полномостовую схему Уитсона, наклеенную в геометрическом центре дугообразной, предварительно отполированной ручным или полумеханическим способом до уровня не менее 7 класса чистоты и затем обезжиренной поверхности металлического элемента конструкции датчика. Конструкция датчика содержит интегрированный во внутрь корпуса датчика электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, включающий 32-битный процессор на основе ядра Cortex-M0, высокоточный цифровой датчик температуры для осуществления процесса температурной компенсации, NFC модуль, позволяющий идентифицировать датчик и передавать служебную информацию беспроводным способом на внешнее беспроводное считывающее устройство и CAN интерфейс для проводной передачи данных на монитор системы для дальнейшей обработки и индикации. Металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA. Пластиковая часть корпуса выполнена из ударопрочного и маслобензостойкого стеклонаполненного полиамида. Все внутренние элементы конструкции защищены демпфирующим влагостойким компаундом марки "Этал-1480ТГ" для общей защиты конструкции датчика от воздействия окружающей среды. Технический результат: увеличение срока службы датчика и сохранение упругих характеристик в условиях постоянных динамических нагрузок и критических температур, увеличения точности измерений. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств.
Тензометрические датчики нашли широкое применение в различных весоизмерительных системах, испытательных стендах для измерения статических и динамических нагрузок, системах мониторинга зданий и сооружений.
Известен мультиплексный тензометрический мост, описанный в патенте США 4155263 А, опубл. 22.05.1979, в котором система измерения нагрузки тензометрическим датчиком включает в себя пару тензодатчиков, установленных на каждой из одной или нескольких опор груза, таких как оси транспортного средства. Тензодатчики соединяются в мостовой цепи постоянного тока. Мультиплексор содержит пару аналоговых переключателей, которые поочередно подают напряжение от соответствующих выходных клемм моста на усилитель, связанный с переменным током, в виде прямоугольного напряжения амплитуды, равного разности напряжений на выходных клеммах моста. Усиленное прямоугольное напряжение подается на метр как усиленный сигнал постоянного тока, пропорциональный выходному сигналу моста постоянного тока, демультиплексором, включающий дополнительную пару аналоговых переключателей, взаимодействующих с элементами фильтра нижних частот. Демультиплексированный сигнал постоянного тока через измеритель сравнивается операционным усилителем, имеющим положительную обратную связь для гистерезиса, с напряжением на делителе переменного напряжения, чтобы определить, когда было достигнуто пороговое значение нагрузки.
Известен датчик контактного давления, описанный в патенте РФ 2144177 С1 опубл. 10.01.2000 г., который содержит корпус с круглой мембраной, выполненной из металла, прочностные параметры которого повышаются при термообработке. Мембрана жестко соединена по всему периметру с корпусом. В центре мембраны со стороны прилагаемых нагрузок выполнена впадина, имеющая криволинейную форму, соответствующую форме поверхности, контактирующей с датчиком, и имеющая такую площадь, при которой при максимальной нагрузке на датчик напряжения изгиба и среза мембраны не выше допускаемых. С плоской стороны мембраны на ней расположена мостовая схема тензорезисторов. Датчик снабжен защитной лентой, приклеенной к корпусу с плоской стороны мембраны. Способ изготовления датчика заключается в том, что незакаленную мембрану устанавливают на плоскую поверхность и выполняют на одной ее стороне впадину криволинейной формы с заданными глубиной и площадью. Затем мембрану закаливают, закрепляют ее в корпусе и приклеивают на нее мостовую измерительную схему тензорезисторов. Такое выполнение датчика позволяет повысить точность измерений, уменьшить габариты датчика и упростить технологию его изготовления.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является датчик веса с тензодатчиками описанный в патенте РФ 2369845 С2 опубл. 10.10.2009 г., в котором тензодатчики нанесены толстым слоем на подложку из электроизоляционного материала, которая предварительно нанесена на металлическое рабочее тело, подвергающееся изгибу. Подложка сформирована в виде пластинки или листа и является плоской и достаточно жесткой, чтобы ее можно было брать в руки и производить манипуляции для ее переноса на рабочее тело, и нанесена на рабочее тело путем наклеивания. Подложка выполнена из керамического материала с модулем Юнга, равным или меньшим модуля Юнга металлического рабочего тела.
Недостатком перечисленных тензометрических датчиков является их чувствительность к перепадам температур, температурные погрешности при измерениях ограничивают их применение в измерительной технике.
Техническим задачей настоящего изобретения является решение этой проблемы. Технический результат изобретения - увеличение срока службы датчика, сохранение упругих характеристик в условиях постоянных динамических нагрузок и критических температур.
Технический результат достигается тем, что тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства, состоит из сборки, содержащей две пары перпендикулярно направленных тензорезисторов фольгового типа на основе константана, представляющих собой полномостовую схему Уитсона, наклеенную в геометрическом центре дугообразной, предварительно отполированной ручным или полумеханическим способом до уровня не менее 7 класса чистоты и, затем, обезжиренной, поверхности металлического элемента конструкции датчика, содержащей интегрированный во внутрь корпуса датчика электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, включающий 32-битный процессор на основе ядра Cortex-M0, высокоточный цифровой датчик температуры для осуществления процесса температурной компенсации, NFC модуль, позволяющий идентифицировать датчик и передавать служебную информацию беспроводным способом на внешнее беспроводное считывающее устройство и CAN интерфейс для проводной передачи данных на монитор системы для дальнейшей обработки и индикации, при этом, металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA и имеет геометрическую форму и пропорции, сохраняющие стабильность динамических характеристик датчика в течение периода не менее 5 лет, а пластиковая часть корпуса выполнена из ударопрочного и масло-бензостойкого стеклонаполненного полиамида и все внутренние элементы конструкции защищены демпфирующим влагостойким компаундом марки "Этал-1480ТГ" для общей защиты конструкции датчика от воздействия окружающей среды.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1а представлена схема тензометрического модуля;
На фиг. 1б - схема тензометрического модуля, вид сбоку;
На фиг. 2а - общий вид тензометрического датчика, вид сбоку и
На фиг. 2б - общий вид тензометрического датчика, вид сверху.
Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства, схематически представленный на фиг. 1а и 1б, содержит внутри тензорезисторную сборку из четырех тензорезисторов фольгового типа (2), представляющую собой полномостовую схему Уитсона и наклеенную, на, предварительно отшлифованную и обезжиренную, нижнюю дугообразную поверхность металлического элемента (4) конструкции датчика, непосредственно, в геометрическом центре.
Тензорезисторная сборка состоит из двух пар перпендикулярно направленных тензорезисторов фольгового типа на основе константана, обеспечивающего стабильную работу датчика в диапазоне температур от -75 до +175°С, в условиях динамических нагрузок не менее 108 циклов.
Металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA, которая обладает достаточной надежностью и позволяет сохранить упругие характеристики датчика на протяжении 5-7 лет в условиях постоянных динамических нагрузок.
Конструкция и геометрические пропорции металлической части датчика допускают процессы растяжения и сжатия до уровня деформации ±1500 мкм/м.
Пластиковая часть корпуса (1) выполнена из ударопрочного и масло-бензостойкого стеклонаполненного полиамида и содержит, интегрированный во внутрь датчика, электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, представляющий собой печатную плату с электронными компонентами, содержащую 32-битный процессор на основе ядра Cortex-М0 для обработки данных, температурный датчик для корректировки полученных измерений в зависимости от температуры металлического элемента датчика, NFC модуль для беспроводной передачи данных и CAN интерфейс для проводной передачи данных на монитор системы для дальнейшей обработки и индикации (на чертежах не показан).
NFC модуль представляет собой встроенный в корпус датчика компонент для осуществления коммуникации с внешним считывающим устройством на частоте 13.56 МГц на расстояние до 10 см для целей беспроводной передачи данных со скоростью не менее 212 Кбит/с об идентификационном номере датчика и другой служебной информации (номер партии, дата изготовления, наименование, производитель и др).
Все внутренние элементы конструкции заполнены, для защиты от воздействия внешних факторов в процессе эксплуатации, компаундом марки "Этал-1480ТГ", что обеспечивает рабочее функционирования датчика в условиях критических температур в диапазоне от -40 до +85°С. Также компаунд обладает необходимыми демпфирующими свойствами, что позволяет конструкции датчика выдерживать продолжительные динамические нагрузки до 20g.
Для осуществления процесса измерений уровня деформации оси, корпус датчика оснащен четырьмя крепежными отверстиями (3) и закрепляется при помощи четырех винтов к двум металлическим кронштейнам, предварительно приваренным к верхней поверхности оси транспортного средства с помощью электро-дуговой сварки. Закручивание датчика осуществляется динамометрическим ключом с усилием не более 25 Н/м.
Для обеспечения необходимой точности измерений предусмотрено, что на ось транспортного средства, в зависимости от ее типа, можно установить от 1 до 3 датчиков.
Claims (1)
- Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства состоит из сборки, содержащей две пары перпендикулярно направленных тензорезисторов фольгового типа на основе константана, представляющих собой полномостовую схему Уитсона, наклеенную в геометрическом центре дугообразной, предварительно отполированной ручным или полумеханическим способом до уровня не менее 7 класса чистоты, затем обезжиренной поверхности металлического элемента конструкции датчика, содержащей интегрированный во внутрь корпуса датчика электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, включающий 32-битный процессор на основе ядра Cortex-M0, высокоточный цифровой датчик температуры для осуществления процесса температурной компенсации, NFC модуль, позволяющий идентифицировать датчик и передавать служебную информацию беспроводным способом на внешнее беспроводное считывающее устройство и CAN интерфейс для проводной передачи данных на монитор системы для дальнейшей обработки и индикации, при этом металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA, а пластиковая часть корпуса выполнена из ударопрочного и маслобензостойкого стеклонаполненного полиамида, все внутренние элементы конструкции защищены демпфирующим влагостойким компаундом марки «Этал-1480ТГ».
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108210A RU2711183C1 (ru) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019108210A RU2711183C1 (ru) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2711183C1 true RU2711183C1 (ru) | 2020-01-15 |
Family
ID=69171624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019108210A RU2711183C1 (ru) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2711183C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201365U1 (ru) * | 2019-09-30 | 2020-12-11 | Открытое акционерное общество "МИНСКИЙ НИИ РАДИОМАТЕРИАЛОВ" | Датчик деформации |
| RU2777715C1 (ru) * | 2021-06-15 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ВЕСА Систем" | Способ измерения нагрузки на ось транспортного средства с температурной компенсацией с помощью датчиков деформации (варианты) |
| WO2022265533A1 (ru) | 2021-06-15 | 2022-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВЕСА Систем" | Способ измерения нагрузки на ось транспортного средства с температурной компенсацией с помощью датчика деформации (варианты) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4155263A (en) * | 1978-02-28 | 1979-05-22 | Eaton Corporation | Multiplexed strain gauge bridge |
| US5327791A (en) * | 1992-01-16 | 1994-07-12 | Walker Robert R | Vehicle beam load measuring system |
| US7009118B2 (en) * | 2003-05-13 | 2006-03-07 | Dynamic Datum Llc | Vehicle load weighing system and load cells for such systems |
| RU2369845C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2009-10-10 | Себ С.А. | Датчик веса |
| RU2445586C1 (ru) * | 2010-11-25 | 2012-03-20 | Виктор Акиндинович Солдатенков | Способ измерения веса груза и контроля загрузки транспортного средства и бортовая измерительная система для его осуществления |
| RU176599U1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-01-24 | Сергей Алексеевич Максимов | Устройство для определения нагрузки на ось транспортного средства |
| US20180072549A1 (en) * | 2015-04-16 | 2018-03-15 | Abbey Attachments Limited | Lifting vehicle incorporating a load monitor |
-
2019
- 2019-06-17 RU RU2019108210A patent/RU2711183C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4155263A (en) * | 1978-02-28 | 1979-05-22 | Eaton Corporation | Multiplexed strain gauge bridge |
| US5327791A (en) * | 1992-01-16 | 1994-07-12 | Walker Robert R | Vehicle beam load measuring system |
| US7009118B2 (en) * | 2003-05-13 | 2006-03-07 | Dynamic Datum Llc | Vehicle load weighing system and load cells for such systems |
| RU2369845C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2009-10-10 | Себ С.А. | Датчик веса |
| RU2445586C1 (ru) * | 2010-11-25 | 2012-03-20 | Виктор Акиндинович Солдатенков | Способ измерения веса груза и контроля загрузки транспортного средства и бортовая измерительная система для его осуществления |
| US20180072549A1 (en) * | 2015-04-16 | 2018-03-15 | Abbey Attachments Limited | Lifting vehicle incorporating a load monitor |
| RU176599U1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-01-24 | Сергей Алексеевич Максимов | Устройство для определения нагрузки на ось транспортного средства |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU201365U1 (ru) * | 2019-09-30 | 2020-12-11 | Открытое акционерное общество "МИНСКИЙ НИИ РАДИОМАТЕРИАЛОВ" | Датчик деформации |
| RU2777715C1 (ru) * | 2021-06-15 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ВЕСА Систем" | Способ измерения нагрузки на ось транспортного средства с температурной компенсацией с помощью датчиков деформации (варианты) |
| WO2022265533A1 (ru) | 2021-06-15 | 2022-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВЕСА Систем" | Способ измерения нагрузки на ось транспортного средства с температурной компенсацией с помощью датчика деформации (варианты) |
| RU2791185C1 (ru) * | 2022-01-27 | 2023-03-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Реакционный контактный датчик криволинейной формы |
| RU2784680C1 (ru) * | 2022-03-22 | 2022-11-29 | Общество с ограниченной ответственностью "РД Групп" | Датчик деформации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7441466B2 (en) | Weight sensor | |
| US6951143B1 (en) | Three-axis sensor assembly for use in an elastomeric material | |
| EP0702220B2 (en) | Load cell and weighing apparatus using the same | |
| RU2711183C1 (ru) | Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства | |
| EP2189766B1 (en) | Measurement of wheel and/or axle load of road vehicles | |
| JP7338508B2 (ja) | 測定装置及び測定システム | |
| US5090493A (en) | Load cells and scales therefrom | |
| KR940006950B1 (ko) | 압전형 가속도센서 및 압전형 가속도센서장치 | |
| US20170370789A1 (en) | Sensor Arrangement for Indirect Detection of a Torque of a Rotatably Mounted Shaft | |
| ATE47227T1 (de) | Piezoresistives kraftmesselement sowie dessen verwendung zur ermittlung von auf ein bauteil einwirkenden kraeften. | |
| US10921176B2 (en) | WIM sensor and method for producing the WIM sensor | |
| KR101808928B1 (ko) | 스트레인 전송기 | |
| US7536919B2 (en) | Strain gauge | |
| JP2003515734A (ja) | ロードセル | |
| EP1043573A1 (en) | Shear beam load cell | |
| EP4047337A1 (en) | Measuring device and measuring system | |
| US6865960B2 (en) | Capacitive microsystem for recording mechanical deformations, use and operating method | |
| WO2017033730A1 (ja) | 圧脈波センサ及び生体情報測定装置 | |
| EP2923188A2 (en) | Saw sensor arrangements | |
| KR100363681B1 (ko) | 스트레인 게이지 부착구 | |
| GB2368644A (en) | Tester for applying tensile force to a fixing | |
| US9697866B2 (en) | Device and method for measuring pitch and roll torques | |
| CN220819269U (zh) | 一种单轴微型压向测力传感器 | |
| RU2175117C1 (ru) | Датчик для измерения продольных усилий | |
| JPH03249530A (ja) | 分布型触覚センサ |