АКСЕЛЕРОГРАФ ТРАНСПОРТНЫЙ Российский патент 2023 года по МПК G01P15/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к бортовым устройствам повышения активной безопасности транспортных средств путем регистрации и предупреждения продольных, боковых и вертикальных перегрузок, действующих на транспортное средство в процессе движения.

Известен акселерограф, содержащий корпус, входной вал, поворотный барабан и перо, соприкасающееся с барабаном. Вал может быть кинематически связан с трансмиссией испытуемого автомобиля или с валом специального пятого колеса, взаимодействующего с дорогой. Барабан и перо с помощью пружин связаны с корпусом, причем пружина, связанная с барабаном при помощи пальцев, является плоской спиральной пружиной. Приводы барабана и пера выполнены от вращающегося вала. При этом один из этих приводов имеет магнитную муфту, состоящую из постоянного магнита, закрепленного на валу, и картушки. Другой привод имеет планетарный зубчатый механизм, состоящий из центрального колеса и водила с сателлитами, с которыми соединены инерционные массы. В акселерографе центральное колесо закреплено на вращающемся валу, а водило соединено с барабаном. При этом на картушке расположен шкив, связанный с пером посредством нити, перекинутой через ролик. Кроме того, на барабане имеются упругие прижимы для бумаги, накладываемой на барабан. При этом перо расположено на направляющей, на которой расположен ролик (а.с. СССР №1029084, МПК G01P 15/02, опубл. 1983). Данный акселерограф предназначен для регистрации только продольного ускорения и замедления путем преобразования угловой скорости вала трансмиссии или специального пятого колеса, однако не способен регистрировать ускорения, непосредственно действующие на подрессоренную массу транспортного средства, и записывать полученные значения в современном цифровом формате.

Известно принятое в качестве прототипа устройство, устанавливаемое в транспортном средстве и подключаемое к источнику питания для контроля и предупреждения водителя о боковых перегрузках. Устройство содержит средство акселерометра, содержащее микросхему акселерометра, способную измерять поперечные перегрузки от 0 до 1 g, испытываемые транспортным средством, путем выдачи выходного сигнала, указывающего на действующую поперечную перегрузку, а также средство регулировки, настраиваемое оператором транспортного средства для изменения выходного сигнала от средства акселерометра, средство измерения выходного сигнала со стороны средства регулировки и индикаторное средство для индикации водителю, когда транспортное средство испытывает поперечные перегрузки значения, запрограммированного средством регулировки (патент США №6130608, МПК B60Q 1/00, опубл. 2000). Недостатком данной конструкции является невозможность измерения ускорений по трем координатным осям и записи измеряемых значений, а также необходимость в установке основного корпуса параллельно полу транспортного средства.

Технической задачей изобретения является обеспечение своевременного предупреждения максимальных значений перегрузок, действующих на транспортное средство по трем ортогональным осям, при осуществлении контроля бдительности и соблюдения режима работы водителем.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в акселерографе транспортном, содержащем корпус, акселерометр с возможностью измерения перегрузок, испытываемых транспортным средством, устройство регулировки и устройство индикации, состоящее из световых индикаторов и звукового модуля, согласно изобретению акселерометр выполнен с возможностью измерения перегрузок по трем ортогональным осям, а устройство регулировки - в виде кнопок, при этом устройство индикации дополнительно содержит дисплей, а световые индикаторы соответствуют ортогональным осям измерения перегрузок, причем акселерограф дополнительно включает контроллер, часовой модуль, модуль карты памяти, портативный аккумулятор и зарядный модуль с портом для подзарядки от внешнего источника питания и тумблером, при этом акселерометр, часовой модуль и устройство регулировки подключены к контроллеру, а последний подключен к модулю карты памяти, устройству индикации и зарядному модулю, который подключен к портативному аккумулятору.

На решение поставленной технической задачи направлено то, что акселерометр может выполняться с возможностью выдачи аналогового сигнала в виде выходного напряжения, пропорционального значениям перегрузок, контроллер - с возможностью преобразования аналогового сигнала в цифровой, а также то, что корпус может быть закреплен на панели приборов транспортного средства.

Решение поставленной технической задачи становится возможным благодаря снабжению транспортного акселерографа акселерометром с возможностью измерения перегрузки по трем ортогональным осям, которым соответствуют световые индикаторы, дисплеем для индикации текущих и предупреждения максимальных перегрузок, действующих на транспортное средство, контроллером и модулем карты памяти для регистрации перегрузок, устройством регулировки в виде кнопок, часовым модулем, звуковым модулем, портативным аккумулятором и зарядным модулем для контроля бдительности и режима работы водителя.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен внешний вид акселерографа транспортного (вид спереди); на фиг. 2 представлен разрез А-А на фиг. 1 (вид сверху); на фиг. 3 представлена блок-схема функциональных связей между элементами акселерографа.

Акселерограф транспортный содержит разъемный корпус 1 (см. фиг. 1, 2), в котором размещены акселерометр 2 для измерения перегрузок, испытываемых транспортным средством при движении, устройство 3 регулировки и устройство 4 индикации (см. фиг. 3), в состав которого входят световые индикаторы 5, 6, 7 и звуковой модуль 8 (см. фиг. 1, 2). Акселерометр 2 выполнен с возможностью измерения перегрузок по трем ортогональным осям и соответствующим контролем за перегрузками с помощью световых индикаторов 5, 6 и 7 устройства 4 индикации, которые имеют разный цвет и в предпочтительном варианте расположены на одной прямой на передней панели корпуса 1. Устройство регулировки 3 выполнено в виде кнопок 9, 10, 11 и 12. Устройство 4 индикации дополнительно содержит дисплей 13, который вместе с кнопками 9, 10, 11 и 12 также выведен на переднюю панель корпуса 1. При этом акселерограф дополнительно включает размещенные в корпусе 1 контроллер 14, часовой модуль 15, модуль 16 карты памяти, а также портативный аккумулятор 17 и зарядный модуль 18 с портом 19 для подзарядки от внешнего источника питания и тумблером 20, также выведенным на переднюю панель корпуса 1. Причем акселерометр 2, устройство 3 регулировки и часовой модуль 15 подключены к контроллеру 14, который, в свою очередь, подключен к модулю 16 карты памяти, устройству 4 индикации и зарядному модулю 18, подключенному к портативному аккумулятору 17 (см. фиг. 3).

Акселерометр 2 может быть выполнен с возможностью выдачи аналогового сигнала в виде выходного напряжения, пропорционального значениям перегрузок, а контроллер 14 - с возможностью преобразования аналогового сигнала в цифровой. В вариантном исполнении акселерометр 2 может быть установлен за пределами корпуса 1, например, в другой точке транспортного средства. В этом случае сигнал от упомянутого акселерометра 2 на контроллер 14 может передаваться по электрическому кабелю или беспроводному каналу передачи данных.

Корпус 1 может быть закреплен в нише на панели приборов транспортного средства, в том числе с использованием, например, резьбовых соединений, кронштейнов, присосок и т.п. без строгого контроля горизонтальной ориентации относительно пола транспортного средства.

Предлагаемый акселерограф транспортный работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда тумблер 20, выполняемый предпочтительно трехпозиционным, находится в первом крайнем положении, питание от портативного аккумулятора 17 поступает только на часовой модуль 15, который обеспечивает отсчет даты и времени. Все остальные элементы акселерографа обесточены. При подключении внешнего источника питания к порту 19 зарядный модуль 18 осуществляет подзарядку портативного аккумулятор 17.

При переключении тумблера 20 в среднее положение питание от портативного аккумулятора 17 через зарядный модуль 18 поступает на контроллер 14, акселерометр 2, модуль 16 карты памяти, дисплей 13. При этом световые индикаторы 5, 6, 7 кратковременно (например, на 1 секунду) включаются для проверки их исправности, производится самодиагностика системы, в частности, проверяется наличие съемного носителя в модуле 16 карты памяти. Затем оператор, например, водитель транспортного средства, производит настройку системы с помощью устройства 3 регулировки, включающего кнопки 9, 10, 11 и 12. Кнопка 9 «РЕЖИМ» служит для переключения между разделами меню настройки, кнопка 10 «ВЫБОР» - для перехода между параметрами в выбранном разделе меню, кнопка 11 «ВВЕРХ» и кнопка 12 «ВНИЗ» - для увеличения и уменьшения значения параметра настройки, соответственно. Процесс настройки системы включает, в частности, выбор пороговых значений перегрузки, при превышении которых будут включаться световые индикаторы 5, 6 и 7.

После завершения процесса настройки система производит калибровку относительно текущего горизонта, благодаря чему исключается необходимость в установке акселерографа строго горизонтально полу транспортного средства, и переключается в рабочий режим.

В рабочем режиме акселерометр 2 измеряет перегрузки по трем ортогональным осям, действующие на транспортное средство, и подает аналоговый сигнал в виде выходного напряжения, пропорционального величинам перегрузок, на контроллер 14, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Текущие значения перегрузок отображаются для оператора через устройство 4 индикации, содержащее дисплей 13, и передаются на модуль 16 карты памяти для записи на съемный носитель. При превышении продольной, поперечной или вертикальной перегрузкой порогового значения, заданного в процессе настройки, включается соответствующий ей световой индикатор 5, 6 или 7. Таким образом, осуществляется предупреждение максимальных перегрузок, действующих на транспортное средство.

Длительное удержание (например, в течение 3 секунд) кнопки 9 переводит систему из рабочего режима в режим настройки и останавливает передачу данных на модуль 16 карты памяти.

При переключении тумблера 20 во второе крайнее положение отключается подсветка дисплея 13. Тумблер 20 может выполняться двухпозиционным, и в этом случае функция выключения подсветки дисплея 13 отсутствует.

При нахождении в рабочем режиме система постоянно анализирует текущие значения перегрузок, что позволяет различать начало движения и остановку транспортного средства. Если система распознает признаки монотонного движения (например, длительное время отсутствуют боковые перегрузки, а продольные и вертикальные перегрузки не превышают значений, соответствующих равномерному движению по горизонтальной прямой), включается звуковой модуль 8, световые индикаторы 5, 6, 7 начинают мигать в произвольном порядке, на дисплей 13 выводится сообщение «ТРЕВОГА» и указание, какую кнопку нажать, «ВВЕРХ» или «ВНИЗ», за счет чего исключается привыкание водителя к определенной последовательности действий. После нажатия оператором правильной кнопки звуковой модуль 8 отключается, дисплей 13 возвращается к режиму индикации текущих значений перегрузок. Таким образом, осуществляется контроль бдительности водителя. Данная функция может включаться оператором принудительно в процессе настройки с выбором интервала времени, через который активизируется звуковой модуль 8.

Если система распознает непрерывное движение транспортного средства в течение установленного интервала времени (например, 4 часов), включается звуковой модуль 8 и на дисплей 13 выводится сообщение о необходимости остановки на отдых. Если акселерограф отключить переводом тумблера 20 в первое крайнее положение, а затем включить обратно до истечения установленного периода отдыха (например, 30 минут), звуковой модуль 8 автоматически активизируется, так как часовой модуль 15 получает питание от портативного аккумулятора 17 и продолжает отсчет времени отдыха. Таким образом, обеспечивается контроль режима водителя.

Снабжение акселерографа транспортного акселерометром с возможностью измерения перегрузки по трем ортогональным осям, световыми индикаторами, дисплеем, контроллером и модулем карты памяти обеспечивает индикацию и регистрацию текущих перегрузок, действующих на транспортное средство, и предупреждение их максимальных значений, а установка часового модуля, звукового модуля и портативного аккумулятора позволяет выполнять функции контроля бдительности и режима работы водителя, что в целом повышает активную безопасность транспортных средств.

Заявленное устройство и алгоритм действия могут быть реализованы с использованием известных устройств, например, акселерометра MPU6050 или ADXL345 и контроллера ATmega328P или ATmega1280.

Таким образом, изобретение позволяет обеспечить своевременное предупреждение максимальных значений перегрузок, действующих на транспортное средство по трем ортогональным осям, и одновременно осуществление контроля бдительности и соблюдения режима работы водителем.

Использование: изобретение относится к измерительной технике, в частности к бортовым устройствам повышения активной безопасности транспортных средств путем регистрации и предупреждения продольных, боковых и вертикальных перегрузок, действующих на транспортное средство в процессе движения. Сущность: акселерограф содержит разъемный корпус 1, в котором размещены акселерометр 2 для измерения перегрузок по трем ортогональным осям, устройство 3 регулировки и устройство 4 индикации, включающее световые индикаторы 5, 6, 7 и звуковой модуль 8. Устройство регулировки 3 выполнено в виде кнопок 9, 10, 11 и 12. Устройство индикации 4 дополнительно содержит дисплей 13. Акселерограф дополнительно включает размещенные в корпусе 1 контроллер 14, часовой модуль 15, модуль 16 карты памяти, портативный аккумулятор 17 и зарядный модуль 18 с портом 19 для подзарядки от внешнего источника питания и тумблером 20. Акселерометр 2, устройство 3 регулировки и часовой модуль 15 подключены к контроллеру 14, который подключен к модулю 16 карты памяти, устройству 4 индикации и зарядному модулю 18, подключенному к портативному аккумулятору 17. Акселерометр 2 выполнен с возможностью выдачи аналогового сигнала в виде выходного напряжения, пропорционального значениям перегрузок, а контроллер 14 - с возможностью преобразования аналогового сигнала в цифровой. Корпус 1 может быть закреплен на панели приборов транспортного средства. Технический результат: обеспечение своевременного предупреждения максимальных значений перегрузок, действующих на транспортное средство по трем ортогональным осям, при осуществлении контроля бдительности и соблюдения режима работы водителем. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Акселерограф транспортный, содержащий корпус, акселерометр с возможностью измерения перегрузок, испытываемых транспортным средством, устройство регулировки и устройство индикации, состоящее из световых индикаторов и звукового модуля, отличающийся тем, что акселерометр выполнен с возможностью измерения перегрузок по трем ортогональным осям, а устройство регулировки - в виде кнопок, при этом устройство индикации дополнительно содержит дисплей, а световые индикаторы соответствуют ортогональным осям измерения перегрузок, причем акселерограф дополнительно включает контроллер, часовой модуль, модуль карты памяти, портативный аккумулятор и зарядный модуль с портом для подзарядки от внешнего источника питания и тумблером, при этом акселерометр, часовой модуль и устройство регулировки подключены к контроллеру, а последний подключен к модулю карты памяти, устройству индикации и зарядному модулю, который подключен к портативному аккумулятору.

2. Акселерограф по п. 1, отличающийся тем, что акселерометр выполнен с возможностью выдачи аналогового сигнала в виде выходного напряжения, пропорционального значениям перегрузок, а контроллер - с возможностью преобразования аналогового сигнала в цифровой.

3. Акселерограф по п. 1, отличающийся тем, что корпус закреплен на панели приборов транспортного средства.