SU870962A1 - Устройство дл взвешивани транспортных средств во врем движени - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к области весоизмерительной техники, в частности к устройствам дл  .взвешивани  транспортных средств, например автомобилей во врем  их движени .

Известно устройство дл  измерени  веса и скорости транспортных единиц, суммарной нагрузки на дорожное покрытие и дп  счета числа транспортных единиц, содержащее, грузоприемный узел, вихретоковый преобразователь, измерительный блок с генерат9ром синусоидальных колебаний, усилителем, выпр мителем и фазовращателем и счетно-решающий блок с дифференциатором, сумматором и логическими элементами U 1

В этом устройстве грузоприемный

узел выполнен в виде металлической плиты, шарнирно вмонтированной в дорожное покрытие, т.е.  вл етс  стационарным . Ближайшим по технической сущности  вл етс  устройство дл  взвешивани  ,

транспортных средств во врем  движени , содержащее датчик веса, подключенный к входу генератора пилообразного напр жени , сглаживающий фильтр, дифференциатор и блок регистрации| 2 |.

Это устройство не обеспечивает требуемую точность взвешивани , поскольку в нем не учитываетс  дополнительна  составл юща  нагрузки, завис ща  от скорости движени  транс10 портного средства.

Цель изобретени  - повышение точности взвешивани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство введены преобразоIS ватель врем -амплитуда, амплитудный детектор, квадратор, множитель сигПч налов и блок вычитани  сиг; алов, причем к выходу генератора пилообразного напр жени  подключены последова-.

30 тельно соединенные преобразовад-ель врем -амплитуда и сглаживающий фильтр, is выходу которого параллельно подключены первые входы амплитудного детектора и дифференциатора, выход которо го через квадратор соединен с первым входом умножител  сигналов, /.второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с первым входом блока вычитани  сигналов , второй вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а выход соединен с входом блока регист рации, к выходу которого параллельно подключены вторые входы амплитудного детектора и дифференциатора. На фиг.1 приведена блок -схема устройства} ila фиг.2,3,4,5 и 6 эпюры сигналов на выходах основных элементов устройства. Устройство (фиг.О содержит емкостный датчик веса 1, подключенный к входу генератора пилообразного напр жени  2, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь врем -амплитуда 3 и сглаживающий фильтр 4, к выходу которого параллельно подключены первые входы амплитудного детектора 5 и дифференциатора 6, выход которого через квадратор 7 соединен с первым входом умножител  сигналов 8, а к его выходу присоединен первый вход блока вычиаани  сигналов 9. К выходу амплитудного детектора 5 параллельно подключены вторые входы умножител  8 и блока вычитани  сигналов 9, выход которого подключен к входу блока регистрации 10, к выходу которого па раллельно подсоединены вторые входы амплитудного детектора 5 и дифферен .циатора 6. Устройство работает следующим образом . Емкостный датчик йеса 1 включен в врем заданную цепь генератора пилообразного напр жени  2, который вырабатывает пилообразный сигнал с посто нной амплитудой. При переезде датчика 1 колесами автомобил  измен  етс  его емкость, что вызывает соответствующее изменение длительности периода пилообразных колебаний, вырабатываемых генератором 2. ЕмкостНой датчик 1 может .быть вьтолнен, например, в виде многослойного коври ка и обеапечивает линейное изменение емкости датчика как функцию от деист вующего на датчик веса, т.е. Характер этой зависимости не мен етс  от нагрузки в широких пределах, т.е. от величины площади поверхности датчика I, покрываемрй действующим на него весом. Реально датчик 1 накладываетс  на полотно дороги поперек направлению движени  транспорта и его геометрические размеры таковы, что длина соответствует ширине полосы движени , а пшрина датчика 1 меньше средних размеров контактной площади шины автомобил  с дорогой. Толщина емкостного датчика I не превьцпает 10-15 мм. Така  конструкци  датчика 1 не требует строгого определени  места переезда его колесами автомобил  и, кроме того, до минимума уменьшает вли ние на результирующее изменение емкости датчика непосто нства величины площади контакта линз с дорогой. Результирующее изменение емкости датчика 1 при переезде его колесами автомобил  определ етс  как изменение емкости эквивалентного плоского конденсатора eSAd 41са(а-м) где S - площадь контакта шины соответствующей оси автомобил  с датчиком, т.е. часть площади поверхности датчика I, на которую действует нагрузка; d - рассто ние между токопровод щими сло м датчика 1 в исходном состо нииJ ud - изменение рассто ни  между токопровод щими сло ми датчика 1 в той его части, на которую действует нагрузка} - проницаемость диэлектрика емкостного датчика 1. Однако конструктивные особенности емкостного датчика 1 делают изменение его емкости ЛС инвариантной по отношению нагрузки, действующей на датчик, т.е. ,) p-cowst при 5 var,. -Iнагрузка на емкостный датчик 1 часть веса автомобил , котора  приходитс  на соответствующую ось. транспортного средства. Из вьпцеприведенных соотношений следует, что . M-V Г V Р d/sd 5 и, следовательно, где масштабньй коэффициент. Как видно из этого вьфажени  изменение емкости датчика I не зависит от величины контактной площади шин автомобил  с дорогой, т.е. не зависит от размеров (или ширины) шин транспортного средства, но ДС определ етс  только весом, действую щим .на датчик Г. Период колебаний релаксационного генератора пилообразного сигнала 2 имеет линейную зависимость от параметров его хронирующей RC -цепи. (Следовательно, изменение периода этих колебаний ДТ  вл етс  линейной функцией С-изменени  емкости датчик 1 и нагрузки на ось автомобил , т.е. М K,iP, Сигнал с выхода генератора 2 поступа ет на вход преобразовател  врем амплитуда 3, который формирует импульсы напр жени  с амплитудой, пр мо пропорциональной длительности периода колебаний генератора 2, учитыва , что Трр ТдррИл следовательно,, Т Т р+ТлТррДл  колебани  генератора Z, где Т - период повторени  пилообразных импульсов на выходе генератора 2, Тцри соответственно пр мой и обратнь1Й ход пилообразного сигнала на выходе генератора 2. С выхода преобразовател  3 пилообраз ный сигнал подаетс  на вход фильтра 4, который осуществл ет сглаживание пульсаций сигнала, и на его выходе формируетс  аналоговое напр жение, величина которого соответствует амплитуде импульсов на выходе преобра-зовател  3. Таки|1 образом,, при переезде емкостного датчика 1 колесами автомобил  изменению периода колебаний генератора 2 соответствует изменение амплитудыпилообразных импуль сов на вьгходе преобразовател  врем амплитуда 3 и на выходе фильтра 4 по вл етс  импульс напр жени  (см. фиг.2). Амплитуда этого импульса ДЦ пр мо пропорциональна весу, т.е. нагрузке , действующей на соответствующую ось автомобил  626 fikU K-iP; где масштабный коэффициент. Это условие полностью вьшолй етс  только в стационарном состо нии, т.е. когда колеса неподвижного транспортного средства наход тс  над датчиком 1. Если транспортное средство находитс  в движении, то определение нагрузки на его ось подобным ббразом приводит к значительным погрейност м , так как не учтено динамическое воздействие на датчик 1 нормальной составл ющей силы, обусловленной кинетической энергией движущегос  транспортного средства, т.е. у  V v/,m-, где m - масса транспортного средства: V - скорость автомобип . В описываемом устройстве при определении веса автомобил  вводитс  коррекци  в зависимости от скорости движени  автомобил  таким образомj что из и вычитаетс  составл юща , про- , . порциональна  Р V , и вес определ етс  следующим выражением: Р- U-K,V),: где К,и К. - масщтабные коэффициенАмплитудное значение импульса на выходе фильтра 4, соответствующего переезду датчика 1 колесами автомобил , фиксируетс  и на некоторое врем  запоминаетс  амплитудным детектором 5 (см.фиг.З). Дифференциатор 6 осуществл ет определение максимального значени  производной переднего фронта импульса напр жени  на выходе . ,, | dAUl фильтра, т.е.Ди -%-| которое пропорционально скорости V движущегос  автомобил , т.е. V, ибо скорость нарастани  или крутизна переднего фронта этого импульса однозначно соответствует скорости движени  автомобил , где At - врем  полного наезда колеса автомобил  на датчик (фиг.4 и 5)...Кроме того, значение иДд|.запоминаетс  схемой дифференциатора 6, котора  выполнена на трех операционных усилител х: первый включен в режиме дифференцировани , два последних используютс  в каестве фиксатора максимального значеи  ди и действуют подобно схеме мплитудного детектора. Квадратор 7 выполн ет операцию ( М/ ) т.е воз водит в квадрат значение ли на пр жение на его выходе пропо нал но квадрату скорости автомобил  пе реезжающего датчик 1, т.е. и -k W Квадратор 7 схематически мо ; тбы ь вьшолнен на микросхеме балансного модул тора. Сигналы с выходов ампли тудного детектора 5 и квадратора 7 поступают на входы умножител  сигна лов 8, который осуществл ет операцию перемножени  сигналов О,.... uu и IL -K.V.e. U,,. таль. 8 аналогично квадратору 7 выпол нен на типовой микросхеме балансного модул тора, предназначенный дл  перемиожеки  сигналов и воэведе т  их в квадрат. Сигналы с выходов умножител  8 и амплитудного детектора 5 поступают на входы блока вычитани  «4AV/jvci JSDIHJHl 1с1НИЯ 9, который выполн ет операцию О, Ч1ff fH/ r f v% Ф,. .-. -им. -км.« . и(1-к™)7и .-.v сигнал с его выхода поступает на вход блока регистрации 10, в котором результат может быть зафиксирован в цифровом виде на бумажной ленте, на перфоленте или записан в пам ть. По истечении интервала времени, необходимого дл  регистрации результа та, с выхода блока регистрации 10 на вторые входы амплитудного дйтектора 5 и дифференциатора 6 поступает сигнал, по которому в этих блоках осуществл етс  сброс информации, т.е. разр д накопителышх запоминающих емкостей, и схема предлагаемого устройства тем самым приводитс  в исходное состо ние. Экономическа  эффективность устройства заключаетс  в повышении точности взвешивани  транспортных 62 средств при их движении в широких пределах скоростей. формула изобретени  Устройство дл  взвешивани  транспортных средств во врем  движени , содержащее веса, подк™ ченньш к входу генератора пилообразного напр жени , сглаживающий фильтр, дийгФеренциатор и блок регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введе Ш преобразователь врем -амплитуда, амплитудный детектор, квадратор, умножитель сигналов и блок вычитани  сигналов, причем к выходу генератора пилообразного напр жени  подклтючены последовательно соединенные преобразователь врем -амплитуда и сглаживаюВДй фильтр, к выходу которого параллельно подключены первые входы амплитудного детектора и дифференциатора, выход которого через квадратор соединен с первым входом умножител  сигналов , второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с первым входом блока вычитани  сигналов, второй вход которого одключен к выходу амплитудного детектора , а выход соединен с входом лока регистрации, к выходу которого араллельно подключены вторые- входы мплитудного детектора и дифференциаИсточники информации, рин тые во вниматае при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 430288, кл. G 01 G 19/02, 1971. 2.Патент США № 3565195 л. G 01 G 3/12, опублик. 1975 (проотип ). лаfCueMMl L ffflocaJ Ф1Л.6 Конец p ucmpatfua результата

Claims (1)

1. Формула изобретения

   7 выполняет операцию ( AU* т.е. возводит в квадрат значение ДЦ^_акси напряжение на но квадрату реезжающего Квадратор 7 выполнен на модулятора.

   тудного детектора 5 и квадратора 7 поступают на входа умножителя сигналов 8, который осуществляет операцию перемножения сигналов ₽=AU и -К₄. V,^£T.e. υ_ΒΜχ8=*υ· K^vf Умножитель 8 аналогично квадратору 7 выполнен на типовой микросхеме балансного модулятора, предназначенный для перемножения сигналов и возведения их в квадрат. Сигналы с выходов умножителя 8 и амплитудного детектора 5 поступают на входы блока вычитания 9, который выполняет операцию Цс^с'

   -ыьк₄,№-= AUd-Κ, ν^), и сигнал с его выхода поступает на вход блока регистрации 10, в котором результат может быть зафиксирован в цифровом виде на бумажной ленте, на перфоленте или записан в память. По истечении интервала времени,

   Устройство для взвешивания транспортных средств во время движения, содержащее датчик веса, подключенный к входу генератора пилообразного напряжения, сглаживающий фильтр, дифференциатор и блок регистрации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены преобразователь время-амплитуда, амплитудный детектор, квадратор, умножитель сигналов и блок вычитания _β сигналов, причем к выходу генератора пилообразного напряжения подключены последовательно соединенные преобразователь время-амплитуда и сглаживающий фильтр, к выходу которого параллельно подключены первые входы амплитудного детектора и дифференциатора, выход которого через квадратор соединен с первым входом умножителя сигналов , второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход - с первым входом блока вычитания сигналов, второй вход которого необходимого для регистрации результа· та, с выхода блока регистрации 10 на вторые входы амплитудного детектора 5 и дифференциатора 6 поступает сигнал, по которому в этих блоках осуществляется сброс информации, т.е. разряд накопительных запоминающих емкостей, и схема предлагаемого устройства тем самым приводится в исходное состояние.

   Экономическая эффективность устройства заключается в повышении точности взвешивания транспортных подключен к выходу амплитудного детектора, а выход соединен с входом блока регистрации, к выходу которого параллельно подключены вторые· входы амплитудного детектора и дифференциатора. о