Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства и система для измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств. Сущность: тензометрический датчик 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-M0, 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. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств.

Тензометрические датчики нашли широкое применение в различных весоизмерительных системах, испытательных стендах для измерения статических и динамических нагрузок, системах мониторинга зданий и сооружений.

Известен мультиплексный тензометрический мост, описанный в патенте США 4155263 А, опубл. 22.05.1979, в котором система измерения нагрузки тензометрическим датчиком включает в себя пару тензодатчиков, установленных на каждой из одной или нескольких опор груза, таких как оси транспортного средства. Тензодатчики соединяются в мостовой цепи постоянного тока. Мультиплексор содержит пару аналоговых переключателей, которые поочередно подают напряжение от соответствующих выходных клемм моста на усилитель, связанный с переменным током, в виде прямоугольного напряжения амплитуды, равного разности напряжений на выходных клеммах моста. Усиленное прямоугольное напряжение подается на метр как усиленный сигнал постоянного тока, пропорциональный выходному сигналу моста постоянного тока, демультиплексором, включающий дополнительную пару аналоговых переключателей, взаимодействующих с элементами фильтра нижних частот. Демультиплексированный сигнал постоянного тока через измеритель сравнивается операционным усилителем, имеющим положительную обратную связь для гистерезиса, с напряжением на делителе переменного напряжения, чтобы определить, когда было достигнуто пороговое значение нагрузки.

Известен датчик контактного давления, описанный в патенте РФ 2144177 С1 опубл. 10.01.2000 г., который содержит корпус с круглой мембраной, выполненной из металла, прочностные параметры которого повышаются при термообработке. Мембрана жестко соединена по всему периметру с корпусом. В центре мембраны со стороны прилагаемых нагрузок выполнена впадина, имеющая криволинейную форму, соответствующую форме поверхности, контактирующей с датчиком, и имеющая такую площадь, при которой при максимальной нагрузке на датчик напряжения изгиба и среза мембраны не выше допускаемых. С плоской стороны мембраны на ней расположена мостовая схема тензорезисторов. Датчик снабжен защитной лентой, приклеенной к корпусу с плоской стороны мембраны. Способ изготовления датчика заключается в том, что незакаленную мембрану устанавливают на плоскую поверхность и выполняют на одной ее стороне впадину криволинейной формы с заданными глубиной и площадью. Затем мембрану закаливают, закрепляют ее в корпусе и приклеивают на нее мостовую измерительную схему тензорезисторов. Такое выполнение датчика позволяет повысить точность измерений, уменьшить габариты датчика и упростить технологию его изготовления.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является датчик веса с тензодатчиками описанный в патенте РФ 2369845 С2 опубл. 10.10.2009 г., в котором тензодатчики нанесены толстым слоем на подложку из электроизоляционного материала, которая предварительно нанесена на металлическое рабочее тело, подвергающееся изгибу. Подложка сформирована в виде пластинки или листа и является плоской и достаточно жесткой, чтобы ее можно было брать в руки и производить манипуляции для ее переноса на рабочее тело, и нанесена на рабочее тело путем наклеивания. Подложка выполнена из керамического материала с модулем Юнга, равным или меньшим модуля Юнга металлического рабочего тела.

Недостатком перечисленных тензометрических датчиков является их чувствительность к перепадам температур, температурные погрешности при измерениях ограничивают их применение в измерительной технике.

Техническим задачей настоящего изобретения является решение этой проблемы. Технический результат изобретения - увеличение срока службы датчика, сохранение упругих характеристик в условиях постоянных динамических нагрузок и критических температур.

Технический результат достигается тем, что тензометрический датчик 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, содержащей интегрированный во внутрь корпуса датчика электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, включающий 32-битный процессор на основе ядра Cortex-M0, 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, при этом, металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA и имеет геометрическую форму и пропорции, сохраняющие стабильность динамических характеристик датчика в течение периода не менее 5 лет, а пластиковая часть корпуса выполнена из ударопрочного и масло-бензостойкого стеклонаполненного полиамида и все внутренние элементы конструкции защищены демпфирующим влагостойким компаундом марки "Этал-1480ТГ" для общей защиты конструкции датчика от воздействия окружающей среды.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1а представлена схема тензометрического модуля;

На фиг. 1б - схема тензометрического модуля, вид сбоку;

На фиг. 2а - общий вид тензометрического датчика, вид сбоку и

На фиг. 2б - общий вид тензометрического датчика, вид сверху.

Тензометрический датчик измерения нагрузки на ось грузового транспортного средства, схематически представленный на фиг. 1а и 1б, содержит внутри тензорезисторную сборку из четырех тензорезисторов фольгового типа (2), представляющую собой полномостовую схему Уитсона и наклеенную, на, предварительно отшлифованную и обезжиренную, нижнюю дугообразную поверхность металлического элемента (4) конструкции датчика, непосредственно, в геометрическом центре.

Тензорезисторная сборка состоит из двух пар перпендикулярно направленных тензорезисторов фольгового типа на основе константана, обеспечивающего стабильную работу датчика в диапазоне температур от -75 до +175°С, в условиях динамических нагрузок не менее 108 циклов.

Металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA, которая обладает достаточной надежностью и позволяет сохранить упругие характеристики датчика на протяжении 5-7 лет в условиях постоянных динамических нагрузок.

Конструкция и геометрические пропорции металлической части датчика допускают процессы растяжения и сжатия до уровня деформации ±1500 мкм/м.

Пластиковая часть корпуса (1) выполнена из ударопрочного и масло-бензостойкого стеклонаполненного полиамида и содержит, интегрированный во внутрь датчика, электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, представляющий собой печатную плату с электронными компонентами, содержащую 32-битный процессор на основе ядра Cortex-М0 для обработки данных, температурный датчик для корректировки полученных измерений в зависимости от температуры металлического элемента датчика, NFC модуль для беспроводной передачи данных и CAN интерфейс для проводной передачи данных на монитор системы для дальнейшей обработки и индикации (на чертежах не показан).

NFC модуль представляет собой встроенный в корпус датчика компонент для осуществления коммуникации с внешним считывающим устройством на частоте 13.56 МГц на расстояние до 10 см для целей беспроводной передачи данных со скоростью не менее 212 Кбит/с об идентификационном номере датчика и другой служебной информации (номер партии, дата изготовления, наименование, производитель и др).

Все внутренние элементы конструкции заполнены, для защиты от воздействия внешних факторов в процессе эксплуатации, компаундом марки "Этал-1480ТГ", что обеспечивает рабочее функционирования датчика в условиях критических температур в диапазоне от -40 до +85°С. Также компаунд обладает необходимыми демпфирующими свойствами, что позволяет конструкции датчика выдерживать продолжительные динамические нагрузки до 20g.

Для осуществления процесса измерений уровня деформации оси, корпус датчика оснащен четырьмя крепежными отверстиями (3) и закрепляется при помощи четырех винтов к двум металлическим кронштейнам, предварительно приваренным к верхней поверхности оси транспортного средства с помощью электро-дуговой сварки. Закручивание датчика осуществляется динамометрическим ключом с усилием не более 25 Н/м.

Для обеспечения необходимой точности измерений предусмотрено, что на ось транспортного средства, в зависимости от ее типа, можно установить от 1 до 3 датчиков.

Тензометрический датчик 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, затем обезжиренной поверхности металлического элемента конструкции датчика, содержащей интегрированный во внутрь корпуса датчика электронный модуль обработки сигналов тензорезисторной сборки, включающий 32-битный процессор на основе ядра Cortex-M0, 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, при этом металлическая часть корпуса датчика выполнена из легированной стали марки 40CrNiMoA, а пластиковая часть корпуса выполнена из ударопрочного и маслобензостойкого стеклонаполненного полиамида, все внутренние элементы конструкции защищены демпфирующим влагостойким компаундом марки «Этал-1480ТГ».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к управлению процессом бурения при установке винтовых свай. Технический результат заключается в повышении точности измеряемых параметров с передачей данных измерения в режиме реального времени по беспроводной связи с возможностью архивирования параметров бурения и формирования полного отчета по свайному полю.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано для надежного и точного измерения усилий большой величины в широком диапазоне. Чувствительный элемент содержит упругий цилиндрический стержень, оба конца которого снабжены силовоспринимающими элементами в виде верхней и нижней крышек с выполненными на их внутренних поверхностях коническими выборками заданной конусности, по которым крышки прижаты соответственно к верхней и нижней фаскам заданной конусности, выполненным на упругом цилиндрическом стержне, плавно сопрягающемся с его цилиндрической и торцевыми сферическими поверхностями, и разнонаправленно расположенные с натягом во впадинах нарезки тензорезисторную проволоку сжатия и тензорезисторную проволоку растяжения, причем нарезка под тензорезисторы сжатия выполнена по всей высоте фасок, а нарезка под тензорезисторы растяжения выполнена в местах наложения тензорезисторов сжатия.

Изобретение относится к диагностике машин. В способе оценки потерь мощности в коробке передач ТС в опоры коробки передач и/или двигателя устанавливают преобразователи силы, к которым присоединяют измерительное устройство.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при мониторинге человека на опорной конструкции. Представлены сенсорное устройство и способ мониторинга человека сенсорным устройством, которое содержит измерительную электронику и сенсорную структуру (100), которые могут быть установлены на опорную конструкцию.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследования влияния эффекта морозного пучения грунта на заземляющий электрод. Предложенная установка для исследования влияния эффекта морозного пучения грунта на заземляющий электрод содержит полый корпус.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к регулированию температуры и давления тензомостом. В способе регулирования температуры и давления тензомостом, включающем подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали U+, при смене направления тока питания тензомоста измеряют напряжение U-.

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к регулированию температуры и давления тензомостом. В способе регулирования температуры и давления тензомостом, включающем подачу тока на диагональ питания тензомоста и измерение напряжения на измерительной диагонали U+, при смене направления тока питания тензомоста измеряют напряжение U-.

Изобретение относится к способам измерения механических напряжений при деформации твердых тел с использованием измерительных приборов для измерения линейного сжатия или растяжения, например, с помощью резисторных тензометров.

Изобретение относится к области измерительной техники, в которой измеряют величины, характеризующие механические колебательные процессы. Устройство содержит инерционную массу, заключенную в корпусе, установлена одна опорная упругая пластина в виде плоской круглой мембраны с наклеенным тензорезистором.

Данное изобретение представляет собой систему диагностики неисправностей цепных скребковых конвейеров, содержащую розетку тензодатчиков, прикрепленных к верхней торцевой поверхности зубцов звездочки скребкового конвейера.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к весоизмерительным устройствам, и может быть использовано для взвешивания груза непосредственно на шасси транспортного средства, например в кузове грузового автомобиля, а также для определения нагрузки на каждую ось грузового транспортного средства.

Согласно способу на основании значений объема Vs и массы ms вычисляется плотность сыпучего груза и рассчитывается максимальная высота конуса (14) из сыпучего груза относительно максимально допустимой общей загружаемой массы mmax для железнодорожного вагона (1).

Группа изобретений относится к системам и способам регулировки восстановления нагрузки на переднюю ось. Система для регулировки восстановления нагрузки на переднюю ось для распределяющего нагрузку тягово-сцепного устройства прицепа, используемого для сцепления прицепа с моторным транспортным средством.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и направлено на обеспечение автоматизации процесса определения веса автотраспортных средств (АТС) и перевозимого груза.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для взвешивания загрузки автотранспорта, массы перевозимого груза транспортным средством, распределения нагрузки на оси колесных пар, диагностики работоспособности подвески, оценки качества дороги.

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для взвешивания и транспортировки сельскохозяйственных животных и грузов, а также может быть использовано при проведении физиологических исследований и получения экспериментальных данных.

Изобретение относится к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к устройствам для взвешивания и транспортировки сельскохозяйственных, строительных, промышленных и иных грузов, а также может быть использовано при проведении научно-исследовательских работ и получения экспериментальных данных в технологических опытах при производственной проверке новых сортов, видов, гибридов на биологическую урожайность, распределение кормов при их дозировке, добавок, концентратов и микроэлементов, доз вносимых органических и минеральных удобрений, торфа, извести и пр.

Испытательная система для испытания образца содержит (а) набор воздействующих элементов для приложения нагрузки к образцу в соответствии с требуемой временной диаграммой, (b) приводной узел, соединенный с каждым воздействующим элементом, (с) элементы, генерирующие мощность (электрическую/пневматическую/гидравлическую) и (d) контроллер, соединенный с приводными узлами, при этом контроллер генерирует управляющий сигнал для приводного узла на основе обратной связи, полученной от образца, и ошибки, рассчитанной по обратной связи и входной команде.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения веса груза и нагрузки на ось грузовых транспортных средств. Сущность: тензометрический датчик 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-M0, 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. 2 ил.

Наверх