RU2786684C1 - On-board measuring system of a cargo vehicle - Google Patents
On-board measuring system of a cargo vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786684C1 RU2786684C1 RU2022108575A RU2022108575A RU2786684C1 RU 2786684 C1 RU2786684 C1 RU 2786684C1 RU 2022108575 A RU2022108575 A RU 2022108575A RU 2022108575 A RU2022108575 A RU 2022108575A RU 2786684 C1 RU2786684 C1 RU 2786684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axle
- wheel
- sensor
- pneumatic
- load
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к автотранспортной грузовой технике, и может быть использовано для взвешивания груза непосредственно на шасси транспортного средства, например в кузове грузового автомобиля или прицепа, полуприцепа, для определения нагрузки на каждую ось и колесо грузового транспортного средства, а также для оперативного дистанционного изменения нагрузки на каждую ось и колесо транспортного средства, в том числе и непосредственно при движении транспортного средства. The invention relates to motor vehicles, and can be used for weighing cargo directly on the vehicle chassis, for example, in the back of a truck or trailer, semi-trailer, to determine the load on each axle and wheel of a truck, as well as to quickly remotely change the load on each axle and wheel of the vehicle, including directly when the vehicle is moving.
Заявляемая бортовая измерительная система грузового транспортного средства служит для определения веса груза и оперативного изменения нагрузки на оси грузовых транспортных средств и содержит измерительные датчики, модуль обработки данных, исполнительные устройства для непосредственного изменения нагрузки на каждое колесо и ось транспортного средства, монитор в кабине, модули связи. Для водителя информация может быть выведена на внешние устройства по CANBUS, RS-485, WiFi, такие как: графический дисплей, цифровой индикатор, внешний бортовой компьютер, смартфон.The inventive on-board measuring system of a cargo vehicle is used to determine the weight of the cargo and to quickly change the load on the axles of cargo vehicles and contains measuring sensors, a data processing module, actuators for directly changing the load on each wheel and axle of the vehicle, a monitor in the cockpit, communication modules . For the driver, information can be displayed on external devices via CANBUS, RS-485, WiFi, such as: a graphic display, a digital indicator, an external on-board computer, a smartphone.
Уровень техникиState of the art
Известно техническое решение по патенту RU 176 599 U1 G01G 19/08 (2006.01) G01G 19/083 (2006.01) с датой приоритета 01.06.2017, по которому УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ОСЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА включает в себя измеритель деформации ходовой части транспортного средства относительно его оси под действием нагрузки. содержащий корпус, в котором размещены поворотный переменный резистор, вал которого запрессован в подшипник, а также рычажную передачу, связанную с одной стороны посредством поворотного рычага - с концом вала поворотного переменного резистора и с другой стороны - с осью транспортного средства, отличающееся тем, что в упомянутый корпус введена опорная деталь с цилиндрическим отверстием, ось которого является продолжением оси поворота поворотного рычага рычажной передачи, причем с противоположных сторон этого цилиндрического отверстия в опорной детали выполнены посадочные места, в одно из которых запрессован упомянутый подшипник с запрессованным в него валом поворотного переменного резистора, а в другое закреплен упомянутый поворотный переменный резистор, выполненный кольцевой формы.A technical solution is known according to patent RU 176 599 U1 G01G 19/08 (2006.01) G01G 19/083 (2006.01) with a priority date of 06/01/2017, according to which a DEVICE FOR DETERMINING THE LOAD ON THE AXLE OF A VEHICLE includes a gauge of deformation of the undercarriage of the vehicle with respect to its axis under load. containing a housing in which a rotary variable resistor is placed, the shaft of which is pressed into the bearing, as well as a linkage connected on the one hand by means of a rotary lever to the end of the shaft of the rotary variable resistor and on the other hand to the vehicle axle, characterized in that in said body, a support part with a cylindrical hole is introduced, the axis of which is a continuation of the axis of rotation of the rotary lever of the linkage, and on opposite sides of this cylindrical hole, seats are made in the support part, into one of which the said bearing is pressed into, with the shaft of the rotary variable resistor pressed into it, and the said rotary variable resistor, made of an annular shape, is fixed to the other.
Недостатками являются ограниченные возможности устройства, громоздкость корпуса, низкая надежность тензоизмерительных мостов, схемы обработки сигналов и низкая ремонтопригодность из-за сложности монтажа элементов электрической измерительной схемы. Недостатком указанного технического решения также является невысокая надежность и точность измерений, сложность устройства и силопередачи весовой нагрузки на датчики, невысокие функциональные возможности устройства.The disadvantages are the limited capabilities of the device, the bulkiness of the case, the low reliability of strain gauge bridges, signal processing circuits and low maintainability due to the complexity of mounting the elements of the electrical measuring circuit. The disadvantage of this technical solution is also the low reliability and accuracy of measurements, the complexity of the device and the power transmission of the weight load on the sensors, low functionality of the device.
Известно техническое решение по патенту RU 2711183 C1 G01L 1/22 (2006.01), G01G 19/12 (2006.01), G01B 7/16 (2006.01), дата приоритета 17.06.2019, по которому ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ОСЬ ГРУЗОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СИСТЕМА ДЛЯ 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-МО, 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.A technical solution is known according to patent RU 2711183 C1 G01L 1/22 (2006.01), G01G 19/12 (2006.01), G01B 7/16 (2006.01), priority date 06/17/2019, according to which SYSTEM FOR MEASURING THE LOAD ON THE AXLE OF A LOAD VEHICLE consists of an assembly containing two pairs of perpendicularly directed foil-type strain gauges based on constantan, which are a full-bridge Whitson circuit, glued in the geometric center of an arcuate, pre-polished manually or semi-mechanically to a level of at least 7 cleanliness class and then the degreased surface of the metal element of the sensor structure. The design of the sensor contains an electronic signal processing module of a strain gauge assembly integrated inside the sensor housing, including a 32-bit processor based on the Cortex-MO core, a high-precision digital temperature sensor for implementing the temperature compensation process, an NFC module that allows you to identify the sensor and transmit service information wirelessly to external wireless reader and CAN interface for wired data transfer to the system monitor for further processing and indication. The metal part of the sensor housing is made of 40CrNiMoA alloy steel. The plastic part of the body is made of impact-resistant and oil and petrol resistant glass-filled polyamide. All internal structural elements are protected by a moisture-resistant damping compound of the Etal-1480TG brand for general protection of the sensor structure from environmental influences. EFFECT: increased service life of the sensor and preservation of elastic characteristics under conditions of constant dynamic loads and critical temperatures, increased measurement accuracy.
Недостатком известного устройства является недостаточная функциональность, а также низкая надежность тензоизмерительных мостов, схемы обработки сигналов и низкая ремонтопригодность из-за сложности монтажа элементов электрической измерительной схемы.The disadvantage of the known device is the lack of functionality, as well as the low reliability of strain gauge bridges, signal processing circuits and low maintainability due to the complexity of mounting the elements of the electrical measuring circuit.
Известно техническое решение по патенту RU 134638 U1 G01G 19/00 (2006.01) дата приоритета 19.04.2013, по которому БОРТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА ГРУЗА И КОНТРОЛЯ ЗАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА содержит более одного измерительного датчика углового положения (наклономера), подключенного к бортовому вычислительному устройству, отличается тем, что, по меньшей мере, один датчик углового положения установлен в области минимального прогиба рамы транспортного средства под действием веса груза, по меньшей мере, два других датчика углового положения установлены в областях максимального прогиба рамы транспортного средства под действием веса груза, а в бортовое вычислительное устройство введен бортовой блок вычисления веса груза в кузове транспортного средства по показаниям упомянутых датчиков как суммы произведений жесткости рамы на разницу измеренных углов между точками минимального прогиба рамы и максимальных прогибов рамы. Кроме того, в нее могут быть введены распределительная коробка с вторичным источником питания датчиков, упомянутые датчики через распределительную коробку и информационную шину сети CAN соединены с бортовым блоком вычисления веса груза в кузове транспортного средства, а вторичный источник питания через шину питания подключен к бортовой электрической сети датчиков. Полезной моделью обеспечивается технический результат, который заключается в повышении надежности и уменьшения погрешности измерений при одновременном упрощении устройства и снижении его стоимости.A technical solution is known according to patent RU 134638 U1 G01G 19/00 (2006.01) priority date 04/19/2013, according to which the ON-BOARD MEASURING SYSTEM FOR MEASURING THE WEIGHT OF THE LOAD AND CONTROL OF THE LOADING OF THE VEHICLE contains more than one measuring sensor of the angular position (inclinometer) connected to the on-board computer device, characterized in that at least one angular position sensor is installed in the area of minimum deflection of the vehicle frame under the action of the weight of the load, at least two other angular position sensors are installed in the areas of maximum deflection of the vehicle frame under the action of the weight of the load, and an onboard unit for calculating the weight of the cargo in the vehicle body according to the readings of the said sensors as the sum of the products of the frame stiffness and the difference in the measured angles between the points of the minimum frame deflection and the maximum frame deflections is introduced into the onboard computing device. In addition, a junction box with a secondary power supply for the sensors can be introduced into it, the said sensors are connected through the junction box and the information bus of the CAN network to the on-board unit for calculating the weight of the load in the vehicle body, and the secondary power source is connected to the on-board electrical network through the power bus sensors. The utility model provides a technical result, which consists in increasing the reliability and reducing the measurement error while simplifying the device and reducing its cost.
Недостатком известной системы является сложность устройства и его монтажа из-за необходимости нескольких измерительных элементов и обеспечения их ориентации относительно друг друга и условно определяемых положений точек транспортного средства. Недостатком указанного технического решения также является невысокая надежность и недостаточная функциональность системы.A disadvantage of the known system is the complexity of the device and its installation due to the need for several measuring elements and ensuring their orientation relative to each other and conditionally determined positions of the points of the vehicle. The disadvantage of this technical solution is also the low reliability and lack of functionality of the system.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по патенту RU 2694449 C1, G01G 19/12 (2006.01), дата приоритета 02.11.2018, по которому БОРТОВОЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСА ГРУЗА И НАГРУЗКИ НА ОСЬ ГРУЗОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ содержит измерительные датчики, модуль обработки данных, монитор в кабине с выходом на блок оконечного оборудования CAN с возможностью передачи данных на удаленные мониторы и устройства с использованием интерфейсов CAN, RS232 и RS485, отличающийся тем, что измерительные датчики представляют собой набор струнных, тензометрических и пневматических датчиков, причем струнный датчик состоит из полого металлического стержня, внутри которого расположена струна, а на стержне размещен электронный модуль, который содержит контроллер для обработки данных, трансформаторную катушку, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), усилители сигналов, NTC термистор, драйвер шины CAN, NFC/RFID идентификационную метку, стержень прикреплен к оси транспортного средства, тензометрический датчик фольгового типа представляет собой мостовую схему Уитсона из четырех тензорезисторов, наклеенных непосредственно на боковую поверхность оси транспортного средства и имеющих наклон к линии горизонта 45 градусов, он содержит интегрированный вовнутрь датчика электронный модуль обработки с CAN интерфейсом, пневматические датчики давления установлены в индивидуальные пневмоконтуры каждой оси полуприцепа или прицепа и снабжены электронными модулями обработки данных и выводами на CAN интерфейсыClosest to the claimed is a technical solution according to patent RU 2694449 C1, G01G 19/12 (2006.01), priority date 02.11.2018, according to which the ON-BOARD HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX OF THE SYSTEM FOR DETERMINING THE WEIGHT OF THE LOAD AND THE LOAD ON THE AXLE OF CARGO VEHICLES contains measuring sensors, the module data processing, a monitor in the cockpit with access to the CAN terminal equipment unit with the ability to transmit data to remote monitors and devices using CAN, RS232 and RS485 interfaces, characterized in that the measuring sensors are a set of string, strain gauge and pneumatic sensors, and the string sensor consists of a hollow metal rod, inside of which there is a string, and on the rod there is an electronic module that contains a controller for data processing, a transformer coil, an analog-to-digital converter (ADC), a digital-to-analog converter (DAC), signal amplifiers, an NTC thermistor, CAN bus driver, NFC/RFID identification a foil-type strain gauge is a Whitson bridge circuit of four strain gauges glued directly to the side surface of the vehicle axle and having a slope of 45 degrees to the horizon line, it contains an electronic processing module integrated inside the sensor with CAN interface, pneumatic pressure sensors are installed in individual pneumatic circuits of each axle of a semi-trailer or trailer and are equipped with electronic data processing modules and outputs to CAN interfaces
Недостатком известного технического решения является низкая функциональность, невысокая надежность измерений, производимых датчиками углового положения, а также, невозможность использования на транспортных средствах со смешанной подвеской, включая дополнительные прицепы или полуприцепы. Техническое решение прототипа, как и все известные, только измеряют нагрузку в разных вариантахThe disadvantage of the known technical solution is the low functionality, low reliability of the measurements made by the angular position sensors, as well as the impossibility of using vehicles with mixed suspension, including additional trailers or semi-trailers. The technical solution of the prototype, like all known ones, only measures the load in different versions.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является необходимость высокоточного измерения нагрузки на каждой определенной оси грузового транспортного средства, и оперативного дистанционного изменения нагрузки на каждую ось и колесо транспортного средства, в том числе непосредственно при движении транспортного средства, а также, потребность в использовании весоизмерительной системы на транспортных средствах с разными типами подвески (пневматической, гидравлической, механической, смешанной) с количеством осей транспортного средства до восьми (автопоезд).The technical problem to be solved by the claimed invention is the need for high-precision measurement of the load on each specific axle of a freight vehicle, and the rapid remote change of the load on each axle and wheel of the vehicle, including directly when the vehicle is moving, as well as the need for the use of a weighing system on vehicles with different types of suspension (pneumatic, hydraulic, mechanical, mixed) with up to eight vehicle axles (road train).
Целью изобретения является повышение надежности автотранспортной грузовой техники, в возможности эксплуатации техники в более сложных дорожных условиях при преодолении различных препятствий, за счет высокоточного измерения нагрузки на каждой определенной оси грузового транспортного средства, и оперативного дистанционного изменения нагрузки на каждую ось и на каждое колесо транспортного средства.The aim of the invention is to increase the reliability of motor transport cargo vehicles, in the possibility of operating vehicles in more difficult road conditions when overcoming various obstacles, due to high-precision measurement of the load on each specific axle of a cargo vehicle, and on-line remote change of the load on each axle and on each wheel of the vehicle .
Прототип (патент RU 2694449 С1) позволяет только контролировать нагрузки на ось грузового автомобиля. Отличием заявляемого технического решения от прототипа является то, что бортовая измерительная система позволяет не только измерять нагрузку на каждую ось транспортного средства, но и оперативно, в том числе и непосредственно в движении, изменять ее за счет перераспределения между осями и колесами транспортного средства.The prototype (patent RU 2694449 C1) only allows you to control the axle load of the truck. The difference between the proposed technical solution and the prototype is that the on-board measuring system allows not only to measure the load on each axle of the vehicle, but also quickly, including directly in motion, change it due to redistribution between the axles and wheels of the vehicle.
Система состоит из следующих частей:The system consists of the following parts:
1. Микроконтроллер. Представляет собой контроллер или программируемое реле общего применения, имеющий необходимое количество дискретных и аналоговых входов для подключения датчиков и необходимое количество дискретных выходов для подключения исполнительных устройств (например: Овен ПР102 программируемое реле на 40 каналов ввода/вывода).1. Microcontroller. It is a general-purpose controller or programmable relay that has the required number of discrete and analog inputs for connecting sensors and the required number of discrete outputs for connecting actuators (for example: Aries PR102 programmable relay for 40 input / output channels).
2. Модули связи. Служат для связи микроконтроллера с модулем индикации и управления. В зависимости от типа применяемого модуля индикации и управления это могут быть типовые: устройства с использованием интерфейсов CAN, RS232 и RS485; модуль GPS/GSM; модуль WiFi; контроллер USB.2. Communication modules. Serve for communication of the microcontroller with the display and control module. Depending on the type of display and control module used, these can be typical: devices using CAN, RS232 and RS485 interfaces; GPS/GSM module; WiFi module; USB controller.
3. Модуль индикации и управления. Служит для отображения информации. Давление в контурах подвески, вес груза, нагрузка на каждую ось или колесо, режимы работы и настройки системы. А также для управления работой системы, изменение настроек. Это может быть графический дисплей, цифровой индикатор, внешний бортовой компьютер, планшет, смартфон.3. Display and control module. Used to display information. Pressure in the suspension circuits, load weight, load on each axle or wheel, operating modes and system settings. And also to control the operation of the system, change settings. It can be a graphic display, a digital indicator, an external on-board computer, a tablet, a smartphone.
4. Исполнительное устройство. Устанавливается в индивидуальные пневмоконтуры каждой оси полуприцепа (3 штуки) или каждого отдельного колеса (6 штук). Установка исполнительного устройства на каждое колесо, с одной стороны, удорожает систему, но, с другой стороны, увеличивает быстродействие и возможности системы, а также минимизирует изменения вносимые в штатную систему подвески полуприцепа. Представляет собой отдельный блок в котором смонтированы пневматический аналоговый датчик давления, который служит для измерения давления в контуре и соответственно нагрузки на ось или колесо. А также два электропневматических распределителя, включением и выключением которых, непосредственно производиться изменение давление воздуха в пневмоконтуре оси или в пневмоэлементе каждого отдельного колеса.4. Executive device. It is installed in individual pneumatic circuits of each semi-trailer axle (3 pieces) or each individual wheel (6 pieces). Installing an actuator on each wheel, on the one hand, increases the cost of the system, but, on the other hand, increases the speed and capabilities of the system, and also minimizes changes to the standard semi-trailer suspension system. It is a separate unit in which a pneumatic analog pressure sensor is mounted, which serves to measure the pressure in the circuit and, accordingly, the load on the axle or wheel. As well as two electro-pneumatic distributors, by turning them on and off, the air pressure in the pneumatic circuit of the axle or in the pneumatic element of each individual wheel is directly changed.
5. Датчик препятствия. Их назначение определить точки начала и окончания препятствия, необходимые для работы системы в автоматическом режиме. Это может быть: а) Датчик металла. Он определяет наличие металла на пути проезда колеса. Это к примеру может быть металлическая крышка люка, имеющая недостаточную прочность для того, что бы выдержать давление колеса.5. Obstacle sensor. Their purpose is to determine the start and end points of the obstacles necessary for the system to work in automatic mode. It can be: a) Metal sensor. It detects the presence of metal in the path of the wheel. This, for example, could be a metal manhole cover that is not strong enough to withstand the pressure of the wheel.
б) Ультразвуковой датчик расстояния (аналог датчика парктроника) автомобилей. Он определяет наличие любого предмета выше или ниже уровня дорожного покрытия: например бордюр, при наезде на который сильно нагруженное колесо может получить повреждение (разрыв шины), или наоборот достаточно глубокая яма, при попадании в которую так же может произойти повреждение подвески, колеса или будет сложно из нее выехать.b) Ultrasonic distance sensor (similar to parking sensors) of cars. It determines the presence of any object above or below the level of the road surface: for example, a curb, upon collision with which a heavily loaded wheel can be damaged (tire burst), or vice versa, a sufficiently deep pit, if it hits, the suspension, wheel or hard to get out of it.
в) Видеокамера. Применяется в случае когда работа системы в автоматическом режиме по показаниям датчиков невозможна из-за индивидуальных особенностей препятствия. В этом случае водитель, ориентируясь на изображение с видеокамеры, оценивает сложность препятствия и необходимость работы системы в данном случае. И если работа системы по перераспределению нагрузки необходима, то водитель с модуля управления и индикации в ручном режиме задает точки начала и окончания препятствия.c) Video camera. It is used in the case when the operation of the system in automatic mode according to the readings of the sensors is impossible due to the individual characteristics of the obstacle. In this case, the driver, focusing on the image from the video camera, evaluates the complexity of the obstacle and the need for the system to work in this case. And if the work of the system to redistribute the load is necessary, then the driver from the control and display module in manual mode sets the start and end points of the obstacle.
6. Датчик расстояния. Служит для определения расстояния между точками начала и окончания препятствия, а также расстояниями между препятствием и осями. Представляет собой установленный на одном из колес или ступице круг с выступающими металлическими элементами и установленный напротив этих выступающих элементов типовой индуктивный датчик металла. При вращении колеса металлические элементы круга проходят рядом с индуктивным датчиком металла. В этот момент в датчике появляется импульс, который поступает в микроконтроллер. То есть во время движения автомобиля, при вращении колеса и соответственно прохождении им определенного расстояния с датчика в микроконтроллер поступает определенное количество импульсов. По их количеству микроконтроллер высчитывает все необходимые расстояния и соответственно моменты срабатывания исполнительных устройств.6. Distance sensor. Serves to determine the distance between the start and end points of the obstacle, as well as the distances between the obstacle and the axes. It is a circle mounted on one of the wheels or a hub with protruding metal elements and a typical inductive metal sensor installed opposite these protruding elements. As the wheel rotates, the metal elements of the circle pass next to the inductive metal sensor. At this moment, a pulse appears in the sensor, which enters the microcontroller. That is, while the car is moving, when the wheel rotates and, accordingly, it passes a certain distance from the sensor, a certain number of pulses enter the microcontroller. According to their number, the microcontroller calculates all the necessary distances and, accordingly, the moments of actuation of the actuators.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и безопасности автотранспортной грузовой техники, в том числе в возможности эксплуатации техники в более сложных дорожных условиях за счет оперативного безопасного преодоления препятствий, которые заявляемая система позволяет преодолеть без ущерба.The technical result from the use of the proposed invention is to increase the reliability and safety of motor vehicles, including the possibility of operating vehicles in more difficult road conditions due to the prompt and safe overcoming of obstacles that the claimed system allows to overcome without damage.
Технический результат достигается конструкцией бортовой измерительной системы грузового транспортного средства, содержащей измерительные датчики, модуль обработки данных, модули связи с возможностью передачи данных на удаленные мониторы и устройства, отличающаяся тем, что содержит микроконтроллер, модули связи с возможностью связи микроконтроллера с модулем индикации и управления, исполнительные устройства для непосредственного изменения нагрузки на каждое колесо и ось транспортного средства, при этом каждое исполнительное устройство выполнено как отдельный блок, который содержит пневматический аналоговый датчик давления для измерения давления в контуре и соответственно нагрузки на ось и колесо, и электропневматические распределители, представляющие собой устройства изменения давления воздуха в пневмоконтуре оси и в пневмоэлементе каждого отдельного колеса, содержит также датчик препятствия, датчик расстояния с возможностью определения расстояния между точками начала и окончания препятствия, при этом микроконтроллер содержит систему обработки импульсов с измерительных датчиков с возможностью определения моментов срабатывания исполнительных устройств. Как частный случай датчик препятствия выполнен в виде датчика металла, датчика расстояния, видеокамеры (возможно использование других типовых датчиков при согласовании выходных сигналов). Микроконтроллер представляет собой модуль обработки данных.The technical result is achieved by the design of the onboard measuring system of a cargo vehicle, containing measuring sensors, a data processing module, communication modules with the ability to transfer data to remote monitors and devices, characterized in that it contains a microcontroller, communication modules with the ability to communicate the microcontroller with the display and control module, actuators for directly changing the load on each wheel and axle of the vehicle, while each actuator is made as a separate unit that contains a pneumatic analog pressure sensor for measuring pressure in the circuit and, accordingly, the load on the axle and wheel, and electro-pneumatic distributors, which are devices changes in air pressure in the pneumatic circuit of the axle and in the pneumatic element of each individual wheel, also contains an obstacle sensor, a distance sensor with the ability to determine the distance between the start and end points of obstacles actions, while the microcontroller contains a system for processing pulses from measuring sensors with the ability to determine the moments of actuation of actuators. As a special case, the obstacle sensor is made in the form of a metal sensor, a distance sensor, a video camera (it is possible to use other typical sensors when matching the output signals). The microcontroller is a data processing module.
Сущность технического решения поясняется изображениями на фиг. 1, 2.The essence of the technical solution is illustrated by the images in Fig. 12.
Фиг. 1. Блок-схема бортовой измерительной системы грузового транспортного средства с возможностью распределения давления.Fig. 1. Block diagram of the onboard measuring system of a cargo vehicle with the possibility of pressure distribution.
Фиг. 2. Схема исполнительного устройства.Fig. 2. Scheme of the actuator.
Где 1 - микроконтроллер;Where 1 - microcontroller;
2 - модуль связи;2 - communication module;
3 - модуль индикации и управления;3 - display and control module;
4 - исполнительное устройство;4 - executive device;
5 - датчик препятствия;5 - obstacle sensor;
6 - датчик расстояния;6 - distance sensor;
7 - ресивер штатной системы пневмоподвески полуприцепа;7 - receiver of standard semi-trailer air suspension system;
8 - пневмоэлемент подвески полуприцепа;8 - semi-trailer suspension pneumatic element;
9 - колесо полуприцепа;9 - semi-trailer wheel;
10 - препятствие;10 - obstacle;
11 - первый электропневматический распределитель (нормальное положение открытое);11 - the first electro-pneumatic distributor (normal position open);
12 - второй электропневматический распределитель (нормальное положение закрытое);12 - second electro-pneumatic distributor (normal closed position);
13 - электронный пневматический аналоговый датчик давления.13 - electronic pneumatic analog pressure sensor.
Пример осуществленияImplementation example
Бортовая измерительная система грузового транспортного средства содержит микроконтроллер 1, модуль связи 2 с возможностью связи микроконтроллера с модулем индикации и управления 3, исполнительное устройство 4, представляющее собой отдельный блок, в котором смонтированы пневматический аналоговый датчик давления 13, который служит для измерения давления в контуре и соответственно нагрузки на ось и колесо 9, а также датчик препятствия 5, датчик расстояния 6 с возможностью определения расстояния между точками начала и окончания препятствия. Микроконтроллер 1 содержит систему обработки импульсов с датчиков с возможностью определения моментов срабатывания исполнительных устройств, а электропневматические распределители 11, 12 каждого исполнительного устройства 4 представляют собой устройства изменения давления воздуха в пневмоконтуре оси и в пневмоэлементе каждого отдельного колеса.The on-board measuring system of a cargo vehicle contains a microcontroller 1, a
Бортовая измерительная система грузового транспортного средства работает следующим образом.The onboard measuring system of a cargo vehicle operates as follows.
На примере трехосного полуприцепа с пневматической подвеской.On the example of a three-axle semi-trailer with air suspension.
Препятствие - металлическая крышка люка с недостаточной механической прочностью.The obstacle is a metal manhole cover with insufficient mechanical strength.
При движении полуприцепа когда металлическая крышка попала в зону действия датчика препятствия (датчик металла) тот посылает сигнал в микроконтроллер (точка а) (фиг. 1). После выхода препятствия из зоны действия датчика (точка б) сигнал с датчика препятствия перестает поступать.When the semi-trailer is moving, when the metal cover is in the zone of action of the obstacle sensor (metal sensor), it sends a signal to the microcontroller (point a) (Fig. 1). After the obstacle leaves the sensor coverage area (point b), the signal from the obstacle sensor stops coming.
Микроконтроллер с помощью датчика расстояния (по количеству поступивших за это время импульсов) высчитывает длину препятствия, и зная расстояние от датчика препятствия до первой оси (которое задается изначально при установке и настройке системы) при приближении первого колеса к препятствию включает исполнительное устройство первой оси.The microcontroller, using a distance sensor (by the number of pulses received during this time), calculates the length of the obstacle, and knowing the distance from the obstacle sensor to the first axle (which is set initially when installing and configuring the system), when the first wheel approaches the obstacle, it turns on the actuator of the first axle.
Магистраль со сжатым воздухом от штатной системы подвески полуприцепа подключена ко входу 11 исполнительного устройства, а вход 12 остается свободным. При включении исполнительного устройства 4 срабатывают оба электропневматических распределителя 11, 12. Первый распределитель 11, который до этого находился в нормально открытом положении, закрывается и отсоединяет штатный пневмоэлемент 8 подвески полуприцепа от магистрали по которой в пневмоэлемент 8 поступал сжатый воздух. Второй распределитель 12, который до этого находился в нормально закрытом положении, открывается и начинает выпускать в атмосферу воздух из пневмоэлемента 8. Давление в нем и соответственно давления колеса на грунт начинает уменьшаться. При достижении заранее заданного давления которое определяется настройками через модуль индикации и управления 3 и контролируется пневматическим аналоговым датчиком давления 13, входящим в состав исполнительного устройства 4, второй распределитель 12 закрывается. Тем самым фиксирует нужное (пониженное) давление в пневмоэлементе 8 колеса (пневмоконтуре оси). И соответственно пониженное давление колеса 9 на препятствие 10. После прохождения колесом препятствия, которое определяется с помощью датчика расстояния 6 (по количеству поступивших импульсов), отключается первый электропневматический распределитель 11. Тем самым соединяет обратно пневмоэлемент 8 с магистралью сжатого воздуха полуприцепа. Воздух снова начинает поступать в пневмоэлемент 8 и в нем восстанавливается давление, которое было изначально установлено во всей системе пневмоподвески полуприцепа.The line with compressed air from the standard semi-trailer suspension system is connected to input 11 of the actuator, and
Затем при прохождении определенного расстояния, которое задается при настройке системы (расстояние между первой и второй осями полуприцепа) происходит срабатывание исполнительного устройства 4 второй оси, а затем и третьей оси. Процессы поочередно повторяются.Then, when passing a certain distance, which is set when setting up the system (the distance between the first and second axles of the semi-trailer), the
Датчиков препятствия 5 может быть два. Один установлен впереди (по ходу движения) от осей полуприцепа, другой сзади. Это необходимо, что система работала как при движении вперед, так и при движении задним ходом. Переключение на работу при движении задним ходом происходит автоматически. Это обеспечивается подключением определенного управляющего входа микроконтроллера 1 системы к проводу штатной системы электропитания полуприцепа, по которому подается напряжение к лампам заднего хода в задних габаритных фонарях. Также возможна установка сразу всех типов датчиков препятствия 5. Датчики могут устанавливаться в разных, наиболее удобных местах полуприцепа. Расстояние от каждого датчика до осей настраивается индивидуально после установки при начальной настройке системы. Выбор датчика, по которому будет работать система в каждом конкретном случае определяет водитель через настройки в модуле индикации и управления 3.There can be two
Система может работать в нескольких режимах, которые выбираются водителем с модуля индикации и управления.The system can operate in several modes, which are selected by the driver from the display and control module.
Режим взвешивания. В данном случае система не вмешивается в работу штатной системы подвески полуприцепа, а только отображает нагрузки на каждую ось и общий вес груза с помощью пневматических аналоговых датчиков входящих в состав исполнительных устройств. Возможности системы можно расширить установив отдельные дополнительные датчики давления на остальные оси транспортных средств входящих в состав автопоезда. В зависимости от типа подвески это могут быть пневматические аналоговые датчики аналогичные применяемым в исполнительных устройствах. Или тензометрические датчики общего применения для механической подвески. (Как в известных устройствах общий вес груза высчитывается в контроллере путем суммирования показаний всех осей).Weighing mode. In this case, the system does not interfere with the operation of the standard semi-trailer suspension system, but only displays the loads on each axle and the total weight of the load using analog pneumatic sensors included in the actuators. The capabilities of the system can be expanded by installing separate additional pressure sensors on the remaining axles of vehicles included in the road train. Depending on the type of suspension, these can be analog pneumatic sensors similar to those used in actuators. Or general purpose strain gauges for mechanical suspension. (As in known devices, the total weight of the load is calculated in the controller by summing the readings of all axles).
Автоматический режим работы. Это режим работы, который был описан выше.Automatic mode of operation. This is the mode of operation that was described above.
Полуавтоматический режим работы. Этот режим отличается от автоматического тем, что управляющий работой системы сигнал поступает не с датчика препятствия, а устанавливается вручную водителем. Например по изображению с видеокамеры.Semi-automatic mode of operation. This mode differs from the automatic one in that the signal controlling the operation of the system does not come from the obstacle sensor, but is set manually by the driver. For example, from a video camera.
Ручной режим. В этом режиме водитель в настройках предусмотренных в модуле индикации и управления может устанавливать разное давление на каждой оси или колесе (при установке исполнительных устройств на каждое колесо). Данная возможность к примеру позволяет продолжить движение при недостаточном давлении в шине или повреждении одного из колес или повреждении подшипника ступицы.Manual mode. In this mode, the driver, in the settings provided in the display and control module, can set different pressure on each axle or wheel (when actuators are installed on each wheel). This feature, for example, allows you to continue driving with insufficient tire pressure or damage to one of the wheels or damage to the hub bearing.
Выключенная система. При выключении системы, а также при отсутствии электропитания или какой то неисправности. Система не влияет, не препятствует работе штатной системы пневмоподвески полуприцепа. Это обусловлено тем, что электропневматические распределители (11, 12), входящие в состав исполнительных устройств 4, при отсутствии электропитания находятся в таком положении, которое не изменяет схему штатной подвески полуприцепа.System off. When the system is turned off, or when there is no power supply or some kind of malfunction. The system does not affect, does not interfere with the operation of the standard air suspension system of the semi-trailer. This is due to the fact that the electro-pneumatic distributors (11, 12), which are part of the
Работы системы при механической подвеске.Operation of the system with mechanical suspension.
Все компоненты системы в данном случае те же. Но для работы системы с механической (рессорной) подвеской необходимо на каждую ось или колесо дополнительно установить типовое устройство для подъема оси. Тип устройства выбирается индивидуально в каждом конкретном случаи в зависимости от конструкции подвески.All components of the system in this case are the same. But for the system to work with a mechanical (spring) suspension, it is necessary to additionally install a standard axle lifting device on each axle or wheel. The type of device is selected individually in each case, depending on the design of the suspension.
Основная работа системы происходит аналогичным образом. Отличие заключается в том, что исполнительные устройства 4 подключены и работают по другому. Магистраль со сжатым воздухом подключена ко входу 2, а вход 1 остается свободным (открытым). При включении исполнительного устройства так же срабатываю оба электропневматических распределителя. Первый распределитель, который до этого находился в нормально открытом положении, закрывается для предотвращения выхода воздуха в атмосферу. Второй распределитель, который до этого находился в нормально закрытом положении, открывается и через него начинает поступать воздух в пневмоэлемент механизма подъема оси. Давление в нем увеличивается, ось начинает приподниматься и соответственно давления оси на грунт начинает уменьшаться. При достижении заранее заданного давления которое определяется настройками через модуль индикации и управления и контролируется пневматическим аналоговым датчиком давления, входящим в состав исполнительного устройства, второй распределитель закрывается. Тем самым фиксирует нужное (высокое) давление в пневмоэлементе механизма подъема оси. И соответственно пониженное давление оси на препятствие. После прохождения колесом препятствия, которое определяется с помощью датчика расстояния (по количеству поступивших импульсов), отключается первый электропневматический распределитель 11 (открывается). Через него сжатый воздух из пневмоэлемента 8 выходит в атмосферу. Соответственно давление в пневмоэлементе 8 уменьшается, ось опускается и давление на грунт восстанавливается. То есть при работе системы с пневматической подвеской задача исполнительного устройства, при прохождении препятствия, снизить давление в штатном пневмоэлементе до нужного значения, а при работе с механической подвеской наоборот повысить (создать) давление в пневмоэлементе механизма подъема оси.The main operation of the system occurs in a similar way. The difference lies in the fact that the
Работа системы с пневмоподвеской и механизмами подъема осей.The operation of the system with air suspension and axle lifting mechanisms.
На большинстве современных полуприцепах изначально установлены (на одной - двух осях) механизмы подъема оси. Оси поднимают при движении без груза. Такая опция предназначена для сохранения покрышек от лишнего износа. Дополнительно помогает снизить нагрузку на подшипники и улучшить управляемость полуприцепом в поворотах. Если машина идет пустой, то просто так сжигается до 10% топлива, которое уходит на преодоление сопротивления трех пар колес, находящихся на полуприцепе. При подъеме «лишних» осей расход топлива соответственно снижается. Управление подьемом осей, как правило, осуществляется с помощью пневматического крана с ручным (механическим) управлением, расположенного в задней части полуприцепа. Установив исполнительные устройства 4 данной системы на пневмоэлементы 8 механизмов подъема осей возможно управление подъемом дистанционно, не выходя из кабины. А при установке механизмов подъема на все оси полуприцепа и соответственно установке исполнительных устройств на пневмоэлементы механизмов подъема осей, а также и на пневмоэлементы 8 подвески, возможности системы еще более расширяются. Так, при прохождении препятствия типа крышка люка, работа системы будет осуществляться по принципу поочередного снижения давления на каждой оси. А при прохождении препятствия, типа бордюр или яма, возможно не только снижение давления, но и поочередно поднимать оси в момент преодоления препятствия.On most modern semi-trailers, axle lifting mechanisms are initially installed (on one or two axles). The axles are lifted when moving without a load. This option is designed to save tires from excessive wear. Additionally, it helps to reduce the load on the bearings and improve the controllability of the semi-trailer in corners. If the car goes empty, then up to 10% of the fuel is burned just like that, which is spent on overcoming the resistance of three pairs of wheels located on the semi-trailer. When lifting "extra" axles, fuel consumption is correspondingly reduced. Axle lifting is usually controlled by a manually (mechanically) operated pneumatic valve located at the rear of the semi-trailer. By installing the
При возможном повреждении колеса (разрыв шины, заклинивании подшипника ступицы и т.д.) система позволяет оперативно поднять поврежденное колесо и продолжить движение.In case of possible damage to the wheel (tire rupture, jamming of the hub bearing, etc.), the system allows you to quickly raise the damaged wheel and continue driving.
Claims (5)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786684C1 true RU2786684C1 (en) | 2022-12-23 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7621538B2 (en) * | 2005-05-28 | 2009-11-24 | Bfs Diversified Products, Llc | Air spring assembly with localized signal processing, system and method utilizing same, as well as operating module therefor |
US7816613B2 (en) * | 2005-01-05 | 2010-10-19 | Sandvik Mining And Construction Oy | Arrangement for weighing transport vehicle load |
RU2456171C2 (en) * | 2006-11-29 | 2012-07-20 | ВИШЭЙ ПиЭм ОНБОРД ЛТД | System to indicate vehicle load |
RU134638U1 (en) * | 2013-04-19 | 2013-11-20 | Виктор Акиндинович Солдатенков | ON-BOARD MEASURING SYSTEM FOR MEASURING WEIGHT OF LOAD AND CONTROL OF LOADING OF VEHICLE |
WO2017222987A1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | System Integrators International, LLC | Electro-dynamically controlled leveling system |
RU2694449C1 (en) * | 2018-11-02 | 2019-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "РД Групп" | On-board hardware-software system for determining cargo weight and load on the axis of cargo vehicles |
RU201172U1 (en) * | 2020-06-10 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Весоизмерительная компания "Тензо-М" | A device for calibrating weighing systems of vehicles in motion |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7816613B2 (en) * | 2005-01-05 | 2010-10-19 | Sandvik Mining And Construction Oy | Arrangement for weighing transport vehicle load |
US7621538B2 (en) * | 2005-05-28 | 2009-11-24 | Bfs Diversified Products, Llc | Air spring assembly with localized signal processing, system and method utilizing same, as well as operating module therefor |
RU2456171C2 (en) * | 2006-11-29 | 2012-07-20 | ВИШЭЙ ПиЭм ОНБОРД ЛТД | System to indicate vehicle load |
RU134638U1 (en) * | 2013-04-19 | 2013-11-20 | Виктор Акиндинович Солдатенков | ON-BOARD MEASURING SYSTEM FOR MEASURING WEIGHT OF LOAD AND CONTROL OF LOADING OF VEHICLE |
WO2017222987A1 (en) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | System Integrators International, LLC | Electro-dynamically controlled leveling system |
RU2694449C1 (en) * | 2018-11-02 | 2019-07-15 | Общество с ограниченной ответственностью "РД Групп" | On-board hardware-software system for determining cargo weight and load on the axis of cargo vehicles |
RU201172U1 (en) * | 2020-06-10 | 2020-12-01 | Акционерное общество "Весоизмерительная компания "Тензо-М" | A device for calibrating weighing systems of vehicles in motion |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU623635B2 (en) | Vehicle mounted load indicator system | |
CA2379556C (en) | Axle pressure control system | |
US5863057A (en) | Semitrailer load balancing system | |
US4606419A (en) | Truck mounted load scale | |
US7572988B1 (en) | Method for onboard vehicle weight measurement | |
JP4671973B2 (en) | Movable tire testing machine and method therefor | |
CN100506605C (en) | A method and a system for determining the load transferred from a semi-trailer to a first axle of a towing vehicle | |
JP2007523793A (en) | Connected vehicle control system | |
EP3060453B1 (en) | A wheel steering system for controlling a steering angle of a second pair of steerable wheels of a vehicle | |
JP2010523952A (en) | Calculation method of vehicle mass | |
US11701939B2 (en) | Method and device for determining an axle load on a suspended vehicle | |
MXPA04002204A (en) | Direction/distance sensing vehicle function control system. | |
US20110036646A1 (en) | Suspension adaptation to measure load of a commercial vehicle | |
US20090289426A1 (en) | Air storage system for an air suspension system in a heavy vehicle | |
DE19918679A1 (en) | Electronic measuring system for determining mass of motor vehicle, trailer etc. has sensors which detect bearing mass as function of total mass | |
JPH04254268A (en) | Method and device calibrating angle sensor for coupling between tractor and trailer | |
RU2786684C1 (en) | On-board measuring system of a cargo vehicle | |
US6307164B1 (en) | Pneumatic load measuring device for vehicles | |
SE523352C2 (en) | Cargo calculation system for cargo vehicles | |
US20010009206A1 (en) | Vehicle load detection apparatus | |
EP3476627B1 (en) | Towing vehicle and semi-trailer | |
Keleş et al. | ECU controlled intelligent lift axle dropping and lifting system for heavy trucks | |
US20080257029A1 (en) | System for Setting a Spatial Position for a Motor Vehicle | |
CN106768212B (en) | Vehicle overload detection and information transmission device | |
JP3009098B2 (en) | Vehicle load measuring device |