Взвешивающий панельный элемент

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в весо- и силоизмерительных системах для взвешивания автотранспорта и т.д. Устройство содержит три квадратные пластины из электроизоляционного материала - верхнюю грузоприемную, среднюю разделительную, нижнюю опорную и два плоских чувствительных элемента из электрического проводника с магнитоупругими свойствами, размещенные в зазорах между пластинами. Каждый чувствительный элемент выполнен в виде ряда идентичных секций, причем секция представляет собой линейную решетку длиной, равной длине стороны пластины, шириной, соизмеримой со средним поперечным размером контактного пятна от локальной весовой(силовой) нагрузки на грузоприемной пластине, и имеет два вывода для подключения к многоканальный измерительной схеме, снабженной системой опроса секций. Кроме этого секции в одном зазоре ориентированы перпендикулярно секциям в другом зазоре так, что в совокупности образуют квадратную матрицу с секциями - строками и секциями - столбцами. Технический результат заключается в упрощении конструкции весов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, а точнее к устройствам для измерения веса (силы) и может быть использовано для взвешивания автотранспорта и т.п.

В настоящее время известные устройства для взвешивания автотранспорта включают, как правило, грузоприемное устройство в виде прямоугольной жесткой платформы, опертой по углам на весоизмерительные датчики.

Подобная схема взвешивания вызывает определенные трудности как при изготовлении и монтаже (из-за громоздкости и сложности устройства), так и при эксплуатации (из-за необходимости организации весового поста со своим въездом и выездом).

Одним из путей решения этого вопроса является создание бесплатформенных весов - плоской взвешивающей панели, укладываемой горизонтально непосредственно на жесткое автодорожное покрытие.

Для взвешивания автотранспорт должен въехать на панель, остановиться или проехать с некоторой скоростью, не превышающей заданной.

Панель при этом должна выдавать весовой измерительный сигнал при нахождении автомобильных колес (локальных весовых нагрузок) в любых точках панели, а также выдавать информацию о координатах колес на панели.

Это позволит определять не только вес, но и центр тяжести, характеризующий правильность загрузки автотранспорта.

К другим важным показателям относятся технологичность изготовления, удобство транспортировки и монтажа взвешивающей панели.

Во многом это определяется габаритами устройства. Так, габариты известных грузоприемных платформ находятся в пределах 3×7…18 м в плане и должны сохраняться для взвешивающей панели.

Очевидно, что для реализации указанных показателей взвешивающую панель целесообразно собирать из отдельных панельных элементов меньших размеров. По форме элемент может быть, например, квадратным или прямоугольным, что обеспечивает их беззазорную стыковку при сборке.

Наиболее близким к взвешивающему панельному элементу является плоский датчик силы сжатия (пат. РФ №2252401, G01L 1/12, заявл. 18.12.2003, опубл. 20.05.2005), содержащий две пластины из электроизоляционного материала и расположенный между ними чувствительный элемент - решетку из проводника с магнитоупругими свойствами

Рассмотренный плоский датчик силы сжатия можно исполнить в виде взвешивающего панельного элемента необходимых размеров, однако такой элемент не будет отвечать предъявляемым требованиям:

- чувствительность панельного элемента к локальным нагрузкам существенно снизится, т.к. она пропорциональна отношению ΔZ/Z (Z - полное электрическое сопротивление чувствительного элемента на частотах проявления поверхностного эффекта, ΔZ - изменение сопротивления Z при локальном нагружении), которое уменьшается при увеличении габаритов датчика до размеров панельного элемента за счет роста величины Z - в конечном итоге это приведет к росту погрешности измерения;

- возможность определения координат локального нагружения будет отсутствовать (при любом положении одной и то же локальной нагрузки на панельном элементе весовой измерительный сигнал будет одинаковым).

Исходя из этого задачей настоящего изобретения является разработка взвешивающего панельного элемента, обеспечивающего необходимую чувствительность к локальной нагрузке и определение координат локальной нагрузки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что взвешивающий панельный элемент включает три квадратные пластины из электроизоляционного материала - верхнюю грузоприемную, среднюю разделительную, нижнюю опорную, и два чувствительных элемента, выполненные секционно и расположенные в зазорах между пластинами. Каждая секция представляет собой линейную решетку из проводника с магнитоупругими свойствами. Длина решетки соответствует длине стороны пластины, ширина решетки соизмерима со средним поперечным размером контактного пятна между автомобильным колесом и панельным элементом. Каждая секция имеет два токосъемных вывода для снятия измерительного сигнала.

Кроме этого секции в одном зазоре ориентированы перпендикулярно относительно секций в другом зазоре и в совокупности образуют квадратную матрицу со строками и столбцами.

Квадратное исполнение обеспечивает равенство метрологических характеристик секций - строк и секций - столбцов.

Независимость секций по выходной электрической стороне (каждая секция имеет два вывода) обеспечивает подключение многоканальной измерительной схемы для опроса секций и снятия весового измерительного сигнала с каждой секции.

Такое исполнение взвешивающего панельного элемента позволяет повысить чувствительность к локальной нагрузке и определить координаты локальной нагрузки на панельном элементе.

Рост чувствительности обусловлен тем, что для секции отношение ΔZ/Zc (Zc - полное электрическое сопротивление секции на частотах проявления поверхностного эффекта, ΔZ - изменение сопротивления Zc при локальной нагрузке) больше отношения ΔZ/Z для несекционного чувствительного элемента.

Определение координат локальной нагрузки на панельном элементе обеспечивается возможностью опроса секций с помощью измерительной схемы, снабженной системой опроса.

При этом опрашиваемые секции - строки и секции - столбцы привязываются к соответствующим весовым измерительным сигналам. Локальная нагрузка располагается в точке пересечения секции - строки и секции - столбца, имеющих измерительные сигналы.

Полезным также является такое свойство матричного панельного элемента, как равенство сумм измерительных сигналов секций - строк и секций - столбцов. Равенство свидетельствует об исправности устройства.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображен взвешивающий панельный элемент.

Взвешивающий панельный элемент содержит три квадратные пластины из электроизоляционного материла - верхнюю грузоприемную 1, среднюю разделительную 2 и нижнюю опорную 3 и секции 4-1…4-n, 5-1…5-n чувствительных элементов, расположенных в зазорах между пластинами. Каждая секция представляет собой линейную решетку из проводника с магнитоупругими свойствами.

Длина решетки равна длине стороны пластины, ширина решетки соизмерима со средним поперечным размером контактного пятна между автомобильным колесом и панельным элементом. Секции 4-1…4-n ориентированы перпендикулярно относительно секций 5-1…5-n.

Каждая секция имеет два токосъемных вывода для подключения к многоканальной измерительной схеме 6, снабженной системой опроса секций.

Взвешивающий панельный элемент работает следующим образом.

При локальном нагружении силой Р, перпендикулярной плоской поверхности панельного элемента, (см. чертеж, заштрихованная область Р) сопротивления Zc решеток 4-3, 5-3 и 5-4 изменятся на величину ΔZ (решетки 5-3 и 5-4) и на величину ΔZ+ΔZ (решетка 4-3). Эти изменения преобразуются в схеме 6 в электрический сигнал (напряжение или ток), пропорциональный силе Р. Одновременно путем опроса осуществляется привязка измерительного сигнала к нагруженным секциям 4-3, 5-3 и 5-4, позволяющая определить координаты локальной нагрузки Р. Далее полученная информация передается на внешние устройства, например на компьютер, где обрабатывается и отображается на экране монитора. Предложенный взвешивающий панельный элемент является по сути развитием рассмотренного выше плоского датчика силы сжатия и, благодаря своим свойствам, позволяет создать бесплатформенные автомобильные весы типа "взвешивающая панель" практически любой конфигурации и любых размеров, обеспечивающие поколесное взвешивание и определение центра тяжести груженого автотранспорта. Панельный элемент может применяться и самостоятельно, как законченное устройство, для решения различных практических задач взвешивания.

Взвешивающий панельный элемент, содержащий три квадратные пластины из электроизоляционного материала - верхнюю грузоприемную, среднюю разделительную, нижнюю опорную и два плоских чувствительных элемента из электрического проводника с магнитоупругими свойствами, размещенные в зазорах между пластинами, отличающийся тем, что каждый чувствительный элемент выполнен в виде ряда идентичных секций, причем секция представляет собой линейную решетку длиной, равной длине стороны пластины, шириной, соизмеримой со средним поперечным размером контактного пятна от локальной весовой нагрузки на грузоприемной пластине, и имеет два вывода для подключения к многоканальной измерительной схеме, снабженной системой опроса секций, и, кроме этого, секции в одном зазоре ориентированы перпендикулярно секциям в другом зазоре так, что в совокупности представляют собой квадратную матрицу с секциями - строками и секциями - столбцами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения осевого усилия во вращающихся валах. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения осевого усилия и частоты вращения во вращающихся валах. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, для контроля состояния конструкций из ферромагнитных материалов и может найти применение в машиностроении, на транспорте, в производстве и контроле ответственных металлоконструкций.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитоупругим преобразователям усилий, и может быть использовано для контроля механических усилий. .

Изобретение относится к области измерения механических осевых напряжений в элементах металлоконструкций. .

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента валов. .

Изобретение относится к способам контроля напряженно-деформированного состояния ферромагнитных материалов по остаточной намагниченности металла и может быть использовано в строительстве и других отраслях при техническом диагностировании оборудования и металлоконструкций, в любых изделиях из ферромагнитных материалов.

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для силомоментного очувствления роботов. .

Изобретение относится к способам контроля напряженно-деформированного состояния ферромагнитных материалов по остаточной намагниченности металла и может быть использовано в строительстве при техническом диагностировании металлоконструкций в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации, реконструкции.

Изобретение относится к способам контроля и технического диагностирования изделий из ферромагнитных материалов и может быть использовано в строительстве в процессе изготовления, монтажа и реконструкции металлоконструкций, а также при обследовании оборудования и объектов химической, металлургической, нефтеперерабатывающей отраслей промышленности.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и направлено на упрощение конструкции, повышение надежности и транспортабельности весов для взвешивания автомобилей, расширение их функциональных возможностей, что обеспечивается за счет того, что весы для взвешивания автомобилей содержат платформы, выполненные в виде колейных направляющих, жестко соединенных между собой, входная сторона одной платформы опирается через шариковые опоры на одни установленные на фундаменте силоизмерительные датчики, ограничители попутного смещения платформы, один из которых выполнен в виде серьги, один конец которой прикреплен шарнирно к платформе, а другой - к фундаменту, выполненный в виде серьги элемент стабилизации платформы расположен в плоскости, перпендикулярной плоскости колейных направляющих, и установлен на входной стороне платформы, выходные концы платформ снабжены продольными направляющими с шариковыми опорами, опирающимися на другие установленные на фундаменте силоизмерительные датчики, входные концы других платформ снабжены опорными кронштейнами, комплементарными продольным направляющим выходных концов предыдущих платформ и установленными в них с возможностью продольного перемещения, другие элементы стабилизации по числу платформ выполнены каждый в виде пары серег, одни концы серег шарнирно прикреплены к фундаменту по оси продольной симметрии весов, а другие - к колейным направляющим на выходной стороне каждой платформы соответственно, угол между серьгами каждой пары составляет 20-65 угловых градусов.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для взвешивания крупногабаритных изделий и транспортных средств. .

Изобретение относится к устройствам для взвешивания грузов специального назначения, преимущественно для защиты от перегрузок люльки подъемника. .

Изобретение относится к области измерения веса, преимущественно автомобилей. .

Изобретение относится к весоизмерительной технике и предназначено для использования при измерении веса автомобилей и товаров. .

Изобретение относится к весоизмерительной технике и предназначено для взвешивания различных объектов, преимущественно транспортных средств. .

Весы // 2085869

Изобретение относится к взвешиванию и может быть использовано для взвешивания транспортных средств. .

Изобретение относится к способу определения массы транспортного средства для осуществления переключения автоматизированной коробки передач

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в весо- и силоизмерительных системах для взвешивания автотранспорта и т.д

Наверх