ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС И СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ГУСАК ПОЛУПРИЦЕПА Российский патент 2024 года по МПК G01L1/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее техническое решение относится к программно-аппаратным комплексам и способам для измерения нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известен источник информации RU 2694449 C1, опубликованный 15.07.2019 г., раскрывающий бортовой аппаратно-программный комплекс системы определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств. 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. Измерительные датчики представляют собой набор струнных, тензометрических и пневматических датчиков. 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 Уитстона 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 интерфейсы.

Предлагаемое решение отличается от известного из уровня техники решения тем, что в предлагаемом решении измеряют нагрузку на гусак прицепа или полуприцепа. Известное из уровня техники решение измеряет только осевую нагрузку, но не способно измерять нагрузку на гусак прицепа или полуприцепа.

Из уровня техники известен источник информации US 10500975 B1, опубликованный 10.12.2019, раскрывающий систему оценки веса транспортного средства и связанные с ней методы. Из источника информации известна система оценки веса транспортного средства, предусмотренная на буксируемом транспортном средстве для определения или расчета массы, по меньшей мере, буксируемого транспортного средства во время движения. Система предусматривает датчик веса, для определения массы транспортного средства.

Предлагаемое решение отличается от известного из уровня техники решения тем, что в предлагаемом решении измеряют не вес транспортного средства, а нагрузку на гусак прицепа или полуприцепа. Так же в предлагаемом решении не используется датчик веса, а используются тензометрические датчики, которые измеряют степень растяжения металлической стенки гусака под воздействием массы груза.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание программно-аппаратного комплекса для измерения нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа и отслеживания фактической нагрузки на ведущую ось (оси) тягача, в следствии размещения грузов или транспортных средств различной конфигурации на платформе прицепа или полуприцепа.

Техническим результатом, достигающимся при решении вышесказанной технической задачи, является определение фактической нагрузки с высокой точностью на переднюю часть гусака прицепа или полуприцепа, в том числе определение нагрузки на ведущую ось (группу осей) тягача с которым прицеп или полуприцеп находится в сцепке, за счет расположения по меньшей мере одного тензометрического датчика, установленного на вертикальной стенке гусака прицепа или полуприцепа, который измеряет данные и передает полученные результаты в блок управления для расчета массы, результаты расчета отображаются на персональном устройстве пользователя, посредством приложения, с одновременной фиксацией всех результатов измерений во внутреннюю память блока управления.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления работы программно-аппаратного комплекса для измерения нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа, содержащий:

по меньшей мере один тензометрический датчик, установленный на вертикальной стенке гусака прицепа или полуприцепа, выполненный с возможностью измерения данных и передачи полученных данных на блок управления;

блок управления, выполненный с возможностью обработки полученных данных измерения с по меньшей мере одного тензометрического датчика, расчета полученных данных измерения в значение массы и сохранения полученных данных в памяти блока управления, причем блок управления подключается к бортовой сети прицепа или полуприцепа;

персональное устройство пользователя, выполненное с возможностью отображения полученных результатов расчета блока управления.

Заявленный технический результат также достигается за счет осуществления работы способа измерения нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа, содержащего этапы, на которых:

устанавливают по меньшей мере один тензометрический датчик на вертикальную стенку гусака прицепа или полуприцепа.

получают данные измерения с по меньшей мере одного тензометрического датчика и передают полученные данные измерения в блок управления;

осуществляют измерение нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа, посредством расчета в блоке управления полученных данных измерения в значение массы и сохраняют полученные результаты в памяти блока управления;

отображают полученные данные на персональном устройстве пользователя.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивают область изобретения. К заявке прилагаются следующие чертежи:

Фиг. 1 (А-В) иллюстрирует схему размещения компонентов программно-аппаратного комплекса.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание предлагаемого изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять понимание особенностей настоящего изобретения.

Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов.

Программно-аппаратный комплекс для измерения нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа включает следующие элементы и расположение элементов проиллюстрировано на фиг.1: блок управления (1), по меньшей мере один тензометрический датчик (количество датчиков, размещаемых на вертикальной стенке гусака может варьироваться и зависит от конструкции самого гусака) (2), кабель для подключения блока питания к бортовой сети прицепа или полуприцепа (3), персональное устройство пользователя с установленным приложением, для отображения информации или стационарный индикатор (не показано на фиг.1). Стационарный индикатор представляет собой устройство с графическим индикатором для визуализации показаний, рассчитанных блоком управления.

Термин «гусак» прицепа или полуприцепа также подразумевает под собой понятия «гусёк», «гусиная шея», «гусак рамной конструкции Г-образной формы», «соединительный узел» прицепа или полуприцепа.

По меньшей мере один тензометрический датчик устанавливается на вертикальной стенке гусака прицепа или полуприцепа. Выбор места установки по меньшей мере одного тензометрического датчика зависит от формы и конструктивных особенностей гусака прицепа или полуприцепа. Тензометрический датчик может быть установлен как на внутренней стенке гусака, так и на внешней и боковых плоскостях (в том числе на торцевых ребрах вертикальной стенки). Важным и ключевым параметром при выборе места установки по меньшей мере одного тензометрического датчика является то, что по меньшей мере один тензометрический датчик устанавливают именно на вертикальных (относительно дорожного полотна) плоскостях гусака прицепа или полуприцепа, так как он осуществляет измерение нагрузки за счет вертикального растяжения металлоконструкции под воздействием массы груза. Для достижения поставленных задач по определению нагрузки на гусак прицепа или полуприцепа, существенным фактор при выборе места является вертикальная плоскость гусака и заранее определяется будет это внутренняя стенка, внешняя стенка, боковые плоскости (в том числе торцевые ребра вертикальной стенки) или вертикальные ребра жесткости, так как при выборе места учитывается конструкция конкретного прицепа или полуприцепа, на которое устанавливается данное оборудование и конструкция гусака прицепа или полуприцепа.

По меньшей мере один тензометрический датчик измеряет степень растяжения металлической стенки гусака под воздействием массы груза, в процессе погрузки груза на платформу прицепа или полуприцепа. То есть датчик измеряет на сколько место, в котором он установлен, растягивается (напрягается) или сжимается (расслабляется).

Полученные данные измерения поступают на блок управления посредством кабеля. Блок управления получает результаты измерения от по меньше мере одного тензометрического датчика постоянно.

Блок управления располагается в произвольно выбранном месте на раме прицепа или полуприцепа. Блок управления получает результаты измерений от тензометрического датчика и рассчитывает их в значения массы. Вес определяется постоянно, то есть если транспортное средство будет двигаться с грузом с горы, в гору, по другим дорожным покрытиям, нагрузка будет меняться в процессе движения и датчик будет передавать эту информацию в блок управления, тот будет ее обрабатывать в значение массы и записывать в память и передавать на персональное устройство пользователя и отображать в приложении.

Расчет полученных данных от по меньшей мере одного тензометрического датчика осуществляется следующим образом. После установки системы осуществляют калибровку блока управления с применением эталонного груза: выполняется калибровка пустого гусака (запоминается оцифрованное значение А_Пклб и масса загрузки М_Пклб, принимаемая за ноль), а также калибровка загруженного гусака (запоминается оцифрованное значение А_Зклб и масса загрузки М_Зклб). В последующем (в рабочем режиме), блок управления получает данные измерения от по меньшей мере одного тензометрического датчика А_тек и преобразует его в значение массы М_тек нагрузки на гусак ((1), (2)), сопоставляя с калибровочными данными. Полученные результаты сохраняются в памяти блока управления.

(1)

(2)

Полученные результаты из блока управления отображаются в приложении на персональном устройстве пользователя или стационарном индикаторе.

Под персональным устройством пользователя, в материалах настоящей заявки, понимается смартфон, планшетный компьютер, ноутбук с предустановленным программным обеспечением, для отображения информации от блока управления.

Вычислительная система блока управления, обеспечивающая работу предлагаемого решения, содержит микроконтроллер с встроенной флеш-памятью программ, оперативную память для вычислений, средство хранения данных в виде отдельного энергонезависимого постоянного-запоминающего устройства, интерфейсы ввода/вывода RS-485 и RS-232, средства сетевого взаимодействия по беспроводной линии Wi-Fi.

Микроконтроллер устройства выполняет управление аналого-цифровым преобразователем, преобразующем сигналы от тензометрических датчиков устройства в цифровую форму, все вычислительные операции, необходимые для функционирования устройства, согласно команд программы, расположенной в его внутренней памяти, а также управляет режимами передачи обработанных данных и приема команд извне по внутренним линиям интерфейса цифровой логики схемы.

Средство хранения данных выполнено в виде флэш-памяти на самой печатной плате устройства. Средство хранения данных позволяет выполнять долгосрочное хранение нагрузки на гусак и различного вида информации о выполненных операциях взвешивания с контролем давления в пневмоподвеске транспортного средства и расчетом нагрузочных значений, если к блоку управления были подключены, помимо тензометрических датчиков нагрузки на гусак, тензометрические или пневматические (в зависимости от типа подвески прицепа или полуприцепа) датчики, установленные в пневмоподвеске, размещенные на осях или рессорах прицепа или полуприцепа. Указанная информации хранится в памяти в виде файлов в хронологическом порядке.

Интерфейс устройства представляет собой стандартные средства для подключения и работы по RS-485 или RS-232 с внешним устройством, например, GPRS-трекером и т.п..

В качестве средства ввода-вывода данных в устройстве, реализующем описываемый способ, используется персональное устройство пользователя (планшет, телефон и т.п.) или стационарный индикатор. Обмен с персональным устройством пользователя производится посредством беспроводной передачи по линии Wi-Fi. Мобильный телефон или планшет, при наличии соответствующего программного обеспечения, позволяет выполнять калибровку устройства, диагностику датчиков и индикацию полученных результатов работы устройства.

В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Изобретение относится к машиностроительной отрасли, в частности к весоизмерительным средствам, и может быть использовано для измерения нагрузки на гусак полуприцепа. Способ содержит следующие этапы. Устанавливают по меньшей мере один тензометрический датчик на вертикальную стенку гусака полуприцепа. Получают данные измерения степени растяжения металлической стенки гусака под воздействием массы груза, размещенного на платформе полуприцепа, с по меньшей мере одного тензометрического датчика и передают полученные данные измерения в блок управления. Осуществляют определение нагрузки на гусак полуприцепа посредством расчета в блоке управления полученных данных измерения в значение массы и сохраняют полученные результаты в памяти блока управления. Отображают полученные данные в приложении на персональном устройстве пользователя. Технический результат заключается в определении фактической нагрузки с высокой точностью на гусак полуприцепа, в том числе определение нагрузки на ведущую ось (группу осей) тягача с которым полуприцеп находится в сцепке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Программно-аппаратный комплекс для измерения нагрузки на гусак полуприцепа, содержащий:

по меньшей мере один тензометрический датчик, установленный на вертикальной стенке гусака полуприцепа, выполненный с возможностью измерения степени растяжения металлической стенки гусака под воздействием массы груза, размещенного на платформе полуприцепа и передачи полученных данных на блок управления;

блок управления, выполненный с возможностью обработки полученных данных измерения с по меньшей мере одного тензометрического датчика, расчета полученных данных измерения в значение массы и сохранения полученных данных в памяти блока управления, причем блок управления подключается к бортовой сети полуприцепа;

персональное устройство пользователя, выполненное с возможностью отображения полученных результатов расчета блока управления.

2. Способ измерения нагрузки на гусак полуприцепа, содержащий этапы, на которых:

устанавливают по меньшей мере один тензометрический датчик на вертикальную стенку гусака полуприцепа;

по меньшей мере один тензометрический датчик измеряет степень растяжения металлической стенки гусака под воздействием массы груза, размещенного на платформе полуприцепа;

получают данные измерения с по меньшей мере одного тензометрического датчика и передают полученные данные измерения в блок управления;

осуществляют измерение нагрузки на гусак полуприцепа посредством расчета в блоке управления полученных данных измерения в значение массы и сохраняют полученные результаты в памяти блока управления;

отображают полученные данные на персональном устройстве пользователя.