устройство для определения веса транспортных средств

Формула изобретения

Устройство для определения веса транспортного средства, содержащее грузоподъемный блок с датчиком измерения и измерительный блок, в состав которого входят блок индикации, микропроцессорное вычислительное устройство и блок управления, причем первый вход микропроцессорного вычислительного устройства соединен с выходом блока управления, первый информационный выход - с первым входом блока индикации, а второй выход - с первым входом блока управления, отличающееся тем, что грузоподъемный блок выполнен в виде гидравлического подъемника, в состав которого входят опорная рама со стяжным устройством, упорный подпятник, силовой подпятник, представляющий собой камеру давления с штоком, гидронасос, причем силовой и упорный подпятники и стяжное устройство закреплены на опорной раме с возможностью перемещения, датчик измерения выполнен в виде датчика давления, в блок измерения введены усилитель, мультиплексор, АЦП и блок питания, причем вход датчика давления соединен с выходом камеры давления силового подпятника, выход датчика давления через преобразователь давление - напряжение, усилитель соединен с входом мультиплексора, выход которого через АЦП соединен с вторым входом микропроцессорного вычислительного устройства, третий вход которого соединен с первым входом согласующего устройства, выход которого является выходом измерительного блока и соединен с входом электродвигателя, вторые входы блока управления, блока индикации и согласующего устройства и третий вход микропроцессорного вычислительного устройства являются входом питания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для взвешивания транспортных средств с остановкой их на горизонтальном участке пути (на железных дорогах, станциях, подъездных путях предприятий).

Известны товарные платформенные передвижные весы фирмы Sauter (Германия), в которых в качестве силоизмерительного устройства применяется тензорезисторный датчик. Для преобразования первичного сигнала, поступающего от датчика, используется микропроцессор. В качестве отсчетного устройства применяется цифровая индикация. Имеется возможность передачи данных о результатах взвешивания в автоматизированную систему управления (АСУ).

Известны товарные весы фирмы Toledo Werk Gmbh (Германия), в которых в качестве силоизмерительного устройства применяется тензорезисторный датчик, а для преобразования получаемого первичного сигнала датчика используется аппаратная логика.

Известно устройство для контроля массы груза транспортного средства (авт. св. СССР N 1550328 от 15.03.90, G 01 G 19/08), в котором датчики массы груза формируют сигналы напряжения, которые затем преобразуют при помощи преобразователей напряжение-частота. Устройство содержит также частотомер, регистры, индикатор, блок сопряжения, микропроцессор, блок памяти и др.

Известно устройство для поосного взвешивания подвижных объектов (авт.св. СССР N 1702185 от 30.12.91, G 01 G 19/04), содержащее два грузоприемных блока, которые опираются на тензодатчики. Измерительная часть устройства содержит автокомпенсатор, регистрирующий прибор, ключ-распределитель, счетчик-формирователь задержки, логические элементы. Устройство содержит также блок идентификации, в состав которого входят счетчик измерений, элементы И, дешифратор, ключ, триггер, инвертор.

Известно устройство для поколесного взвешивания объектов, содержащее грузоприемные блоки, опирающиеся на тензодатчики, входные блоки, ключевую схему, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок, шины связи, процессор, запоминающее устройство, интерфейс, регистрирующий прибор, коммутатор-формирователь (авт. св. СССР N 1408234 от 07.07.88, G 01 G 19/04).

Известно устройство для контроля массы груза, содержащее количество датчиков, равное числу колес транспортного средства, и такое же количество преобразователей напряжение-частота, частотомер, микропроцессор, блок сопряжения, блок памяти, блок перезапуска, блок защиты памяти, сигнализаторы, табло, регистры, индикатор, счетчики формирователь импульсов, генератор высокой частоты, клавишные переключатели, для каждого датчика массы: делитель частоты, модулятор, ключ (авт. св. СССР N 1550328 от 15.03.90, G 01 G 19/08 - прототип).

Известные устройства для определения массы транспортных средств достаточно сложны и громоздки.

Целью изобретения является улучшение условий эксплуатации устройства.

Известен домкрат для подвижного состава фирмы EFaG (Франция), который может передвигаться усилием одного рабочего. Для установки домкрата в рабочее положение не требуется специального фундамента. Домкрат производит подъем тележки кузова подвижного состава за счет большой опорной части (РЖ ВИНИТИ "Железнодорожный транспорт", 1994, N 11, 11B47).

Известна автоматическая система измерения (АСИ) автомобильных грузов Volwo BM (Швеция), имеющая гидравлическое приводное устройство с силовым механизмом типа поршень-цилиндр. АСИ содержит датчик давления, систему управления и обработки информации (РЖ ВИНИТИ, "Метрология и измерительная техника", 1994, N 10, 10.32.187).

Известно устройство для подъема грузов, содержащее раму с опорами и вертикальными направляющими, в которых размещен грузоподъемный рычаг, связанный с гидроцилиндром (авт. св. СССР N 1673195 от 12.12.87, B 66 F 7/16).

Известно грузоподъемное устройство, содержащее основание, вертикальную раму, установленную на основании, гидроцилиндр подъема, расположенный между вертикальными стойками рамы (авт. св. СССР N 1706961 от 31.07.89, B 66 F 7/04).

Рассмотренные грузоподъемные устройства решают утилитарную задачу либо достаточно сложны, т.к. требуют специального оборудования весовой платформы или железнодорожного пути.

Для достижения поставленной цели предлагается грузоподъемный блок устройства, выполненный в виде гидравлического устройства подъема, в состав которого входят: опорная рама со стяжным устройством, закрепленные на раме упорный подшипник, силовой подпятник, датчик давления, в состав силового подпятника входит поршень со штоком и камера давления. Грузоподъемный блок, кроме того, снабжен гидронасосом, редуктором и электродвигателем.

Измерительный блок устройства содержит мультиплексор, АЦП, микропроцессорное устройство, блок управления, блок индикации, согласующее устройство, блок питания.

Грузоподъемный блок на информационном выходе датчика давления содержит преобразователь давление-напряжение. Измерительный блок на информационном входе содержит усилитель.

На фиг. 1 приведена блочно-кинематическая схема устройства; на фиг.2 - график, поясняющий работу устройства; на фиг.3 - структурная схема микропроцессорного вычислительного устройства.

На фиг. 1 показано: вагонное колесо 1, рама 2 со стяжным устройством 3, рельс 4, упорный подпятник 5, силовой подпятник 6 с поршнем 7 со штоком и камерой 8 давления, датчик 9 давления, гидронасос 11, редуктор 12, предохранительный и стравливающий клапаны 13, электродвигатель 14, преобразователь давление-напряжение 10, измерительный блок 15, в состав которого входят усилитель 16, мультиплексор 17, АЦП 18, согласующее устройство 19, блок 20 индикации, микропроцессорное устройство (МВУ) 21, блок 22 управления, блок 23 питания.

В состав МВУ 21 (фиг.3) входят первое ОЗУ 24, первое ПЗУ 25, процессор 26, накопитель 27, второе ПЗУ 28, второе ОЗУ 29, третье ПЗУ 30, шины 31, интерфейс 32 регистрации, интерфейс 33 ввода-вывода.

Упорный подпятник 5 и силовой подпятник 6 закреплены на опорной раме 2 с возможностью перемещения под воздействием стяжного устройства.

Гидроподъемник предназначен для подъема колеса 1 вагона до отрыва его от рельса 4. Момент отрыва определяется измерительным блоком 15.

Измерительный блок 15 обеспечивает анализ сигнала с измерительного датчика 9, формирование данных замеров, суммирование итогом, коррекцию результатов с учетом градуировочной характеристики и дестабилизирующих факторов с выводом результатов измерения веса железнодорожных вагонов на регистрацию.

Принцип измерения веса груза основан на измерении давления датчиком 9 в рабочей полости-камере 8 давления в момент отрыва колеса 1 от рельса 4. Для определения массы груза производится поочередное определение массы колес вагона и суммирование результатов взвешивания.

Опорная рама 2 обеспечивает удержание подпятников от силы выдавливания их из-под колеса 1 горизонтальной составляющей силы и служит для крепления входящих в гидроподъемник блоков.

Упорный подпятник устанавливается основанием на рельс 4 с левой стороны колеса 1.

Силовой подпятник 6 устанавливается на рельс 4 с правой стороны колеса 1.

Гидронасос 11 состоит из поршневого насоса с приводом и может приводиться в движение через кулачковый механизм и редуктор 12 как от электродвигателя 14 постоянного тока, так и вручную от рукоятки.

Выход датчика 9 давления через преобразователи 10 и усилитель 16 соединен с входом мультиплексора 17, выход которого через АЦП 18 соединен с первым цифровым входом вычислительного устройства 21, второй управляющий вход которого соединен с выходом блока 22 управления, первый информационный выход вычислительного устройства 21 соединен с информационным входом блока 20 индикации, второй управляющий выход вычислительного устройства 21 соединен с управляющим входом блока 22 управления, а третий управляющий выход вычислительного устройства 21 соединен с входом согласующего устройства 19, выход которого является согласующим выходом измерительного блока 15, вторые выходы блока 20 индикации, согласующего ключевого устройства 19, блока 22 управления и третий вход вычислительного устройства 21 являются входами питания.

Гидроподъемник устанавливают под колесом 1 на рельс железнодорожного пути. Упорный подпятник 5 и силовой подпятник 6 устанавливают на рельс 4 соответственно с левой и с правой стороны колеса 1. При помощи стяжного устройства, обхватывающего колесо 1, поджимают подпятники 5 и 6 к колесу 1.

Устройство работает следующим образом. В момент включения электродвигателя 14 привода гидронасоса 11 в камере 8 давления силового подпятника 6 создается давление P, которое через поршень 7 со штоком воздействует на колесо 1 вагона. Датчик 9 давления формирует сигналы давления, которые через преобразователь 10 и усилитель 16 поступают на первый вход мультиплексора 17, затем АЦП 18 преобразуется в цифровое значение и через интерфейс 33 ввода-вывода данных заносится в первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 24 микропроцессорного устройства 21 через шины 31.

Блок 22 управления выдает команду "ЗАМЕР", которая поступает на первый вход микропроцессорного вычислительного устройства 21, которое начинает выполнять программу, заложенную в первое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 25. Производная параметров датчика 9 давления (фиг.2) вычисляется процессором 26 по усредненным значениям. Выполняется заданное количество измерений сигналов датчика 9 давления, которое выводится на блок 20 индикации через интерфейс 32 регистрации. Результаты измерения накапливаются в накопителе 27 в виде массива данных, после чего процессор 26 вычисляет производную накопленного ряда значений. Вычисления производной производятся процессором 26 до тех пор, пока ее значение не станет меньше установленного порогового уровня, хранящегося во втором ПЗУ 28, после чего блок 22 управления выдает команду "ОТКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ" 14, которая через согласующее устройство 19 поступает на вход электродвигателя 14. Через определенное время после отключения электродвигателя 14 (примерно 2 c), необходимое для завершения переходных процессов в измерительной системе, гидросистеме и подвеске вагонного колеса, блоком 20 индикации фиксируется значение давления датчика 9 давления. В первом ОЗУ 24 накапливается n значений давлений, которое усредняется.

По градуировочной характеристике, хранящейся в третьем ПЗУ 30, определяют значение веса колеса 1, соответствующей измеренному давлению в момент отключения электродвигателя 14.

Блок 22 управления выдает команду "ВЫЧИСЛЕНИЕ" процессору 26. Значение веса колеса 1 заносится во второе ОЗУ 29. Аналогичным образом измеряют вес всех колес вагона, значение веса колес суммируют и выдают это значение на блок 20 индикации.

Градуировочные характеристики рассчитываются как соотношение давления в камере гидросистемы, снимаемое с выхода датчика 9 давления и сигналов АЦП 18.

Пример конкретного исполнения. Датчик 9 давления - тензорезисторный датчик. Силовой подпятник 6 выполнен в виде усеченного цилиндра. Стяжное устройство опорной рамы 2 представляет собой замкнутую конструкцию рычагов, сцепленных тягами, шарнирными узлами и стягивающей втулкой. Вращением рукоятки втулки создается предварительное поджатие подпятников 5 и 6.

Блок 20 индикации представляет собой восьмиразрядный семисегментный индикатор.

Блок 22 управления может быть выполнен как плата управления Micro PC 6012-IMB (Octagon systems - США) и представляет собой одноплатную микроЭВМ PC XT с дополнительно встроенным 12-разрядным АЦП.

Блок 23 питания содержит преобразователи напряжения NPC10-12S05-4 и NFC10-12D12-4 (Computer products), схему сигнализации понижения напряжения аккумулятора, схему отключения блока питания при недопустимом понижении напряжения аккумулятора.

Ключевое согласующее устройство 19 выполнено в виде силового транзисторного ключа, через который напряжение питания подается на электродвигатель 14.