УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1998 года по МПК G07C5/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытаниях, исследованиях и эксплуатации мобильных сельскохозяйственных агрегатов, автотранспортных средств, гусеничных машин и других подвижных объектов.

Известно устройство для контроля и регистрации работы транспортных средств, содержащее датчик расхода топлива, датчик пути, элементы И, формирователи импульсов, дополнительные элементы И элемент ИЛИ, блок записи информации, элементы НЕ:
-триггеры по числу контролируемых операций [1]. Однако данное устройство не может работать в полностью автономном режиме без вмешательства водителя, отсутствие воздействий которого снижает точность измерений, что сужает область его применения. Кроме того, он обладает низкой информативностью и недостаточно надежно в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для регистрации эксплуатационных показателей автотранспортных средств, содержащее датчик топлива, датчик пути, датчик массы, первичные преобразователи, коммутатор, генератор импульсов, блок памяти, блок сопряжения, счетчики, аналого-цифровой преобразователь, источник опорного напряжения, элементы НЕ: триггер, элементы И, формирователи импульсов, элемент ИЛИ, блоки элементов ИЛИ, регистр, таймер и блок управления, при этом первые выходы датчиков топлива и пути соединены соответственно с входами первого и второго первичных преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с первым и вторым входами коммутатора, выходы которого подключены к первым выходам первого блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с первыми входами блока памяти, второй выход датчика пути через первый элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего счетчика, выходы которого подключены к третьим входам коммутатора, выход источника опорного напряжения и первый выход датчика массы подключены соответственно к первому и второму входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которого соединены с четвертым входом коммутатора, второй выход датчика массы подключен к входу первого формирователя импульсов и через второй элемент НЕ - к входу второго формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу триггера. Первый выход таймера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход последнего из которых подключен к первому входу четвертого счетчика, выходы которого соединены с пятыми входами коммутатора, выход генератора импульсов подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя и к первому входу таймера, второй выход которого соединен с четвертым входом аналого-цифрового преобразователя и с первым входом блока управления, первый выход которого подключен к первому входу пятого счетчика, выходы которого соединены с первыми входами второго блока элементов ИЛИ, выходы которого подключены к первым входам регистра, выходы которого соединены с вторыми входами блока памяти, второй выход блока управления подключен к вторым входам счетчиков, элемента ИЛИ и таймера, третий выход которого соединен с вторым входом блока управления, третьи выходы которого подключены к шестым входам коммутатора. Первые и вторые выходы блока сопряжения соединены соответственно с вторыми входами первого и второго блоков элементов ИЛИ, третий и четвертый выходы блока сопряжения подключены соответственно к второму и третьему входам регистра, с пятого по восьмой выходы блока сопряжения соединены соответственно с входами с третьего по шестой блока управления, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока памяти. Данное устройство позволяет фиксировать информацию во времени и в виде, пригодном для ввода в ЭВМ, о показателях и режимах работы транспортного средства [2].

Однако данное устройство не позволяет автоматизировать процесс управления эксплуатацией транспортных средств и производить регистрацию эксплуатационных показателей в полном объеме.

Кроме того, недостатком устройства являются также сложность конструкции и недостаточная надежность в эксплуатации из-за несовершенства системы энергоснабжения, которое не обеспечивает работу прибора при случайном отключении аккумуляторной батареи.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости измерений, повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее датчик топлива и датчик пути, соединенные входами первого и второго первичного преобразователей соответственно, счетчики инвертор, первый и второй элементы И, в устройство введены детекторы, делители, датчик оборотов коленчатого вала двигателя, третий первичный преобразователь, генератор временных импульсов, блок идентификации транспортного средства, третий, четвертый и пятый элементы И, программируемый интерфейс, состоящий из приемопередатчика, блока управления приемопередатчика, регистра адреса, дешифратора адреса, блоки ключей, блоки согласования уровней сигналов. Выход датчика оборотов коленчатого вала двигателя соединен с входом третьего первичного преобразователя, выходы первичных преобразователей через соответствующие делители подключены к первым входам второго, четвертого и пятого элементов И, выходы первого и третьего первичных преобразователей подключены ко входам первого и второго детекторов соответственно, выход первого из которых соединен с входом генератора временных импульсов, выход второго подключен к второму второго элемента и через инвертор к второму третьего элемента И. Один выход генератора, временных импульсов соединен с первыми входами первого элемента И и блока управления приемопередатчиком программируемого интерфейса, первый выход которого соединен с вторыми входами, первого, четвертого и пятого и третьими входами второго и третьего элемента И, второй и третий выходы подключены к управляющим входам регистра адреса и приемопередатчика соответственно, входы группы и выходы которого подключены соответственно к первому и второму блокам согласования уровней сигналов. Шина данных приемопередатчика соединена с выходами блоков ключей и информационными входами регистра адреса, выходы которого подключены к входам дешифратора адреса, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И соответственно через счетчик времени, счетчик оборотов коленчатого вала двигателя в движение, счетчик оборотов коленчатого вала двигателя на месте, счетчик пройденного пути и выход блока идентификации транспортного средства непосредственно подключены к входам одноименных блоков ключей, программируемого интерфейса, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора адреса, запускающий вход блока управления приемопередатчиком объединен с одним из выходов первого блока согласования уровней сигналов.

Отличительным признаком устройства для определения эксплуатационных параметров транспортных средств по сравнению с известным является расширенная информативность за счет регистрации эксплуатационных характеристик транспортных средств в тесной взаимосвязи между собой.

Максимальное упрощение структуры в информативной части устройства обеспечивают повышенную эксплуатационную надежность.

Изменения, внесенные в устройство, позволяют при использовании его на некоторых типах транспортных средств полностью отказаться от каких-либо специальных датчиков- необходимые параметры снимаются в этом случае непосредственно с контрольно-измерительных приборов транспортного средства.

Кроме того, расширены функции генератора временных импульсов за счет формирования им частоты 32 кГц, поступающей на интерфейс для организации информационного обмена в цепи "устройство-ЭВМ".

Применение программируемого интерфейса, непосредственно введенного в устройство, позволяет значительно снизить трудоемкость измерений, хранения и обработки полученной информации.

Одним из преимуществ созданного устройства для определения эксплуатационных параметров транспортных средств является также возможность ручного ввода в него идентификаторов водителя и транспортного средства /фамилия, имя, отчество водителя, марка транспортного средства, государственный номерной знак, другая служебная информация/, в результате чего имеется возможность полной автоматизации процесса управления эксплуатацией транспортных средств.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения эксплуатационных параметров транспортных средств содержит датчик 1 оборотов коленчатого вала двигателя, датчик 2 пути /для транспортных средств с электроприводом тахометра и спидометра могут отсутствовать/, датчик 3 топлива, первичные преобразователи 4, 5 и 6, детекторы 7 т 9, делители 8, 10 и 11, генератор 12 временных импульсов, инвертор 13, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И 14-18, блок 19 управления приемопередатчиком, счетчик 20 времени, счетчик 21 оборотов коленчатого вала двигателя в движении, счетчик 22 оборотов коленчатого вала двигателя на месте, счетчик 23 пройденного пути, счетчик 24 расхода топлива, блок 25 идентификации, транспортного средства регистр 26 адреса, дешифратор 27 адреса, ключи 28-33, приемопередатчик 34, блоки согласования 35, 36 уровней сигналов. При этом выход датчика 1 оборотов соединен через первичный преобразователь 4 с входами детектора 7 и делителя 8, выход детектора 7 подключен к входу генератора 12 временных импульсов, а выход делителя 8 подключен к первым входам второго и третьего буферных элементов 15 и 16, выходы которых соединены соответственно со счетчиком 21 оборотов в движении и со счетчиком 22 оборотов на месте, первый выход генератора 12 временных импульсов подключен к входу первого буферного элемента 14, выход которого соединен с входом счетчика 23 времени, второй выход генератора 12 временных импульсов подключен к второму входу блока 19 управления приемопередатчиком. Выход датчика 2 пути через первичный преобразователь 5 подключен к входам детектора 9 и делителя 10, выход детектора 9 соединен с входом инвертора 13 и с вторым входом второго буферного элемента 15, выход делителя 10 соединен с входом элемента 17, выход которого подключен к входу счетчика 23 пройденного пути. Выход датчика 3 топлива соединен через первичный преобразователь 6 с входом делителя 11, выход которого подключен к входу элемента И 18, выход которого соединен с входом счетчика 24 расхода топлива, вход и выход блока 25 идентификации транспортного средства соединены соответственно через ключ 33 и шину соединения с приемопередатчиком 34, первый вход приемопередатчика 34 соединен с первым выходом блока 19 управления приемопередатчиком, второй вход приемопередатчика 34 подключен к выходу блока 35. Первый выход приемопередатчика 34 соединен с блоком 36, выход которого является выходом устройства, второй и третий выходы приемопередатчика 34 подключены соответственно к первому входу регистра 26 адреса и через ключ 33 к входу блока 25 идентификации транспортного средства, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы приемопередатчика 34 подключены к выходам соответственно первой, второй, третьей, четвертой, ключей 28-33, первый вход блока 19 управления приемопередатчиком соединен с выходом блока 35 уровней. Второй и третий выходы блока 19 управления приемопередатчиком соединены соответственно со вторым входом регистра 26 адреса и с управляющими входами пяти элементов И 14-18, выход регистра 26 адреса соединен с входом дешифратора 27 адреса, шесть выходов которого подключены соответственно к управляющим входам шести ключей 28-33. Входы ключей 28-32 соединены соответственно с выходами счетчика 20 времени, счетчика 21 оборотов коленчатого вала двигателя в движении, счетчика 22 оборотов коленчатого вала двигателя на месте, счетчика 23 пути, счетчика 23 пути, счетчика 24 расхода топлива, первый вход и первый выход ключа 33 подключены к блоку 25 идентификации транспортного средства. Выходы ключей 28-32 и второй выход ключа 33 соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым и восьмым входами приемопередатчика 34 через шину соединения, а второй вход ключа 33 подключен через шину соединения к третьему выходу приемопередатчика 34, вход блока 35 соединяется при обмене информацией с внешним вычислительным устройством /например, с ПЭВМ ЕС 1841/, являясь управляющим входом устройства, выход блока 36 подключается к внешнему вычислительному устройству при обмене информацией и является выходом устройства, а его вход соединен с первым выходом приемопередатчика 34.

Блок управления приемопередатчиком состоит из комбинации микросхем.

Регистр адреса и дешифратор адреса состоят из набора микросхем.

Приемопередатчик представляет собой большую интегральную схему.

Преобразователи уровней включают полупроводниковые элементы.

Устройство работает следующим образом.

Датчиком 1 оборотов формируются импульсы, поступающие через первичный преобразователь 4 и детектор 7 на вход генератора 12 временных импульсов. Генератор включается и сигналы с него через первый элемент И 14 поступают на счетчик 20 времени работы двигателя транспортного средства. Одновременно импульсы с датчика 1 оборотов подаются через первичный преобразователь 4 и делитель 8 на информативные входы второго и третьего элементов И 15 и 16. Если автомобиль не двигается, то сигнал с датчика 2 пути отсутствует, информация с датчика 1 оборотов через первичный преобразователь 4, делитель 8 и третий элемент И 16 поступает на счетчик 22 оборотов коленчатого вала двигателя на месте. При этом второй элемент И 15 заблокирован и импульсы на счетчик 21 оборотов коленчатого вала двигателя в движении не поступают. Если автомобиль двигается, то импульсы с датчика 2 пути через первичный преобразователь 5 и детектор 9 поступают на вход инвертора 13, который блокирует третий элемент И 16 и расстробирует второй элемент И 15. В результате этого сигнала с датчика 1 оборотов перестают поступать на счетчик 22 оборотов коленчатого вала двигателя на месте, а через расстробированный второй элемент И 15 подаются на счетчик 21 оборотов коленчатого вала двигателя в движении. При этом информация с датчика 2 пути через первичный преобразователь 5, делитель 10 и четвертый элемент И 17 поступает на счетчик 23 пройденного пути, а информация с датчика 3 расхода топлива через первичный преобразователь 6, делитель 11 и пятый буферный элемент 18 поступает на счетчик 24 топлива. Накопленная на счетчиках при работе устройства информация передается на внешнее вычислительное устройство при обмене, для совершения которого устройство соединяется с внешним вычислительным устройством информационным кабелем. Обмен начинается с активации линий Стык С2 со стороны внешнего вычислительного устройства. При этом запускается блок 19 управления приемопередатчиком, подключающий приемопередатчик 34 к шинам питания, а затем производящий программирование приемопередатчика 34 на заданный режим обмена. Запрограммированный приемопередатчик активизирует свои линии Стык С2 и подает по ним сигнал. Проанализировав полученный сигнал, внешнее вычислительное устройство начинает передавать команды в приемопередатчик 34 в последовательном виде. Приемопередатчик 34 принимает их и преобразует в параллельный код, который записывается в регистр 26 адреса и дешифруется дешифратором 27 адреса. В этом случае расстробируется один из ключей 28-33. Ключ подключает определенное количество разрядов с группы счетчиков 20-24 на вход приемопередатчика. Приемопередатчик 34 преобразует эту информацию в последовательный вид и по линиям Стык С2 передает на внешнее вычислительное устройство. Внешнее вычислительное устройство, приняв эту информацию, передает новый адрес для расстробирования другого ключа. Обмен продолжается до тех пор, пока вся информация не будет считана. Во избежание сбоев при обмене входы счетчиков 20-24 блокируются соответствующими элементами И 14-18 на время обмена и поступление на них информации прекращается.

Проанализировав поступившую информацию, внешнее вычислительное устройство (например, ПЭВМ ЕС 1841) производит расчет эксплуатационных параметров транспортного средства:
V_ср = S/t
где
V_ср - средняя скорость движения на маршруте, км/ч;
S - пробег за время работы на маршруте, км;
t - время работы транспортного средства (двигателя), ч.

n_ср = n_ss/t
где
n_ср - среднее эксплуатационное число оборотов коленчатого вала двигателя транспортного средства при работе на установленном маршруте. об/мин;
n_ss - суммарное количество оборотов коленчатого вала двигателя транспортного средства за время работы на установленном маршруте, об.

где
P_ср - средняя используемая эксплуатационная мощность двигателя транспортного средства при работе на установленном маршруте, кВт;
n_max - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя транспортного средства, об/мин;
N_max - номинальная мощность двигателя транспортного средства, кВт;
n_кв = n_ss/S
где
n_кв - среднее число оборотов коленчатого вала двигателя транспортного средства на 1 км пробега, об/км.

где
F_т - средняя сила тяги, подводимая к колесам за время движения;
&_тр - КПД трансмиссии.

где
Ф_ср - средний коэффициент сопротивления движению на маршруте;
K_w - коэффициент обтекаемости транспортного средства, кг/м;
F - площадь лобового сопротивления транспортного средства, м;
G_ср - усредненный вес транспортного средства, H.

где
Q - теоретически ожидаемый расход топлива за поездку, л;
A, B, C - коэффициенты регрессии, неодинаковые для разных моделей транспортных средств (рассчитываются отдельно).

Q_s = Q/S
где
Q_s - расход топлива на 1 кг пробега, л.

n_l = n_ss/Q
где
n_l - среднее количество оборотов коленчатого вала двигателя транспортного средства на 1 л израсходованного топлива, об/л.

где
& - средний эксплуатационный КПД транспортного средства, %;
Q_н - низшая теплотворная способность топлива, кДж/л.

где
M_э - усредненная масса транспортного средства, перевезенная за поездку, кг ( значения Ф_ср для расчетов определяются экспериментально с помощью предлагаемого устройства);
g - ускорение свободного падения, м/с.

Значения эксплуатационных параметров могут быть выведены на печать и применены для анализа процесса эксплуатации транспортных средств с целью получения наивысшей эффективности их использования и осуществления контроля за их работой (например, сравнивая фактический и теоретический ожидаемый расходы топлива, можно сделать заключение о техническом состоянии двигателя автомобиля).

При пробеге транспортным средством расстояния, равного циклу технического обслуживания, внешнее вычислительное устройство подаст сигнал о необходимости его проведения. В результате появляется возможность автоматизированного управления эксплуатацией транспортных средств. Необходимые данные за все время эксплуатации на каждую транспортную единицу хранятся в памяти внешнего вычислительного устройства.

Устройство позволяет определить ряд эксплуатационных параметров транспортных средств, а также регистрировать информацию о режимах работы подвижного объекта. Оснащение автомобильного парка устройствами подобного типа позволяет в значительной мере автоматизировать процесс управления эксплуатацией транспортных средств и высвободить людей, непосредственно им занятых, повысить при этом эффективность использования транспортных средств.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при испытаниях, исследованиях и эксплуатации мобильных сельскохозяйственных агрегатов, автотранспортных средств, гусеничных машин и других подвижных объектов. Техническим результатом является снижение трудоемкости измерений при регистрации эксплуатационных параметров транспортных средств, повышение эксплуатационной надежности и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит датчик оборотов коленчатого вала двигателя, датчик пути, первичные преобразователи, детекторы, делители, генератор временных импульсов, инвертор, четыре элемента И, счетчики времени, оборотов коленчатого вала двигателя в движении и на месте, пройденного пути, а также программируемый интерфейс, содержащий блок управления приемопередатчиком, регистр адреса, дешифратор адреса, ключи, приемопередатчик, блоки согласования уровней сигналов и блок идентификации транспортного средства, соединенные между собой соответствующим способом, что позволяет частично автоматизировать процесс управления эксплуатацией транспортных средств и постоянно осуществлять контроль использования мобильных объектов по назначению. 1 ил.

Устройство для определения эксплуатационных параметров транспортных средств, содержащее датчик топлива и датчик пути, соединенные с входами первого и второго первичного преобразователя, соответственно, счетчики, инвертор, первый и второй элементы И, отличающееся тем, что в устройство введены детекторы, делители, датчик оборотов коленчатого вала двигателя, третий первичный преобразователь, генератор временных импульсов, блок идентификации транспортного средства, третий, четвертый и пятый элементы И, программируемый интерфейс, состоящий из приемопередатчика, блока управления приемопередатчиком, регистра адреса, дешифратора адреса, блоки ключей, блоки согласования уровней сигналов, выход датчика оборотов коленчатого вала двигателя соединен с входом третьего первичного преобразователя, выходы первичных преобразователей через соответствующие делители подключены к первым входам второго, четвертого и пятого элементов И, выходы первого и третьего первичных преобразователей подключены к входам первого и второго детекторов соответственно, выход первого из которых соединен с входом генератора временных импульсов, выход второго подключен к второму входу второго элемента И и через инвертор к второму входу третьего элемента И, один выход генератора временных импульсов соединен с первыми входами первого элемента И и блока управления приемопередатчиком программируемого интерфейса, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, четвертого и пятого и третьими входами второго и третьего элементов И, второй и третий выходы подключены к управляющим входам регистра адреса и приемопередатчика соответственно, входы группы и выходы группы которого подключены соответственно к выходам группы первого и входам группы второго блоков согласования уровней сигналов, шина данных приемопередатчика соединена с выходами блоков ключей и информационными входами регистра адреса, выходы которого подключены к входам дешифратора адреса, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов И соответственно через счетчик времени, счетчик оборотов коленчатого вала двигателя на месте, счетчика пройденного пути и выход блока идентификации транспортного средства непосредственно подключены к входам одноименных блоков ключей программируемого интерфейса, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам дешифратора адреса, запускающий вход блока управления приемопередатчиком объединен с одним из выходов первого блока согласования уровней сигналов.