Установка датчиков нагрузки на ось грузового автомобиля
Установка датчиков нагрузки на ось — самые перспективные на сегодняшний день методы взвешивания. Благодаря непосредственному монтажу на борту транспортного средства они позволяют производить фиксацию нагрузки на протяжении всего маршрута движения грузового автомобиля. Универсальность таких весовых датчиков дает возможность интегрировать их на ТС с разными видами подвесок и делает систему лучшим помощником при погрузке и разгрузке перевозимого груза.
Виды подвесок, на которые возможна установка системы контроля веса на автомобиль
Пневматическая подвеска
В имеющююся пневмо-магистраль грузовика или прицепа с помощью определенного переходника врезается специальный цифровой датчик, который преобразует полученные сигналы давления воздуха в пневматической подвеске и передает их на цифровой экран, в зависимости от вида системы. Давление в пневмоподушках напрямую зависит от веса перевозимого груза.
Рессорная подвеска
Рессорная (она же механическая) подвеска это наиболее сложный вид подвески для внедрения системы контроля давления на ось авто. Почти всегда, эти датчики применяется на рулевой оси большинства типов грузовиков. На сегоднешний день используются 3 основных вида датчиков:
Какие задачи решает система контроля нагрузки на ось автомобиля?
Как работает система?
В основе системы лежит бортовое устройство, устанавливаемое в кабину автомобиля и подключаемое по интерфейсу RS-485 к ГЛОНАСС/GPS трекеру и датчики нагрузки на ось, устанавливаемые в подвеску автомобиля. Точность измерений, заявленная производителем 98%!
Водителю на монитор выводится информация:
В каком виде Вы будете видеть данные с датчиков в системе Wialon?
Какие штрафы за перегруз в России?
КоАП РФ, Статья 12.21.1. Нарушение “правил” движения тяжеловесного и (или) крупногабаритного транспортного средства, часть 3.
Участник поставки нерудных материалов
ПРЕВЫШЕНИЕ ПОЛНОЙ МАССЫ АВТОМОБИЛЯ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
НАД ДОПУСТИМЫМ ЗНАЧЕНИЕМ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
(без наличия специального разрешения)
НАД ЗНАЧЕНИЕМ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ,
УКАЗАННЫМ В РАЗРЕШЕНИИ
(при наличии специального разрешения)
Бортовая система взвешивания для самосвала
Поэтому технический прогресс привел к изобретению бортовых систем взвешивания. Да, обеспечить высокую точность таких весов значительно сложнее, ведь автомобиль – это подвижное средство. Не получается измерять каждый раз в одинаковых условиях, но, тем не менее, такие системы при низкой стоимости обеспечивают приемлемое качество измерения, а водитель, наконец-то может, стоя в сторонке, не курить нервно, а управлять процессом погрузки по показаниям в смартфоне или на дисплее.
Для самосвальной техники известно 3 принципиальных решения для статического взвешивания с помощью весов, установленных непосредственно на автомобиле:
1. По деформации элементов автомобиля (мостов, рессор)
2. По изменению расстояния между рамой и мостом (проседанию автомобиля)
3. Непосредственное измерение веса рамы, кузова и груза в нем, путем установки весовых ячеек (англ. Load cell) под раму.
Рассмотрим все варианты
Установка весовых датчиков под кузов
Такой способ является наиболее точным, погрешность измерения составляет не более 1% при условии остановки автомобиля на горизонтальной поверхности. Однако, имеют место существенные недостатки такой конструкции:
1. Очень высокая сложность установки и необходимость внесения изменений в конструкцию крепежных элементов рамы и надрамника
2. Высокая ответственность и возможность разрушения элементов крепления и датчиков в процессе перевозок. Для внесения таких изменений требуется наличие квалифицированных инженеров-конструкторов для расчета прочности и, по-хорошему, такие изменения должны быть внесены изготовителем самосвальной установки.
3. Высокая стоимость как самой системы, так и соответствующих изменений (от 300 000 рублей за 1 комплект)
4. Невозможность измерения осевых нагрузок
В литературе и патентах можно обнаружить различные вариации этого метода с установкой тензодатчиков в ось опрокидывания кузова, под рессоры, а так же измерения давления в гидроцилиндре подъема кузова. Да, это точные методы измерения, но все они имеют те же недостатки.
Установка датчиков положения
Второй способ лишен указанных недостатков. Стоимость решения не высока (30-60 тысяч рублей) на один автомобиль), монтаж значительно проще. Однако, здесь появляются свои недостатки:
1. Низкий ресурс из-за наличия механически подвижных частей
2. Значительно более высокая погрешность – до 15%, вызванная тем, что между листами рессоры присутствует большое трение и при одной и той же нагрузке прогиб рессоры будет различным.
3. Необходимость регулярной перекалибровки из-за усталости рессор.
4. Невозможность измерения на шахтных самосвалах, в которых отсутствует упругий элемент подвески и соответственно проседание автомобиля.
Установка датчиков деформации
А вот первый способ при низкой стоимости (50-70 тысяч рублей) и простоте установки имеет довольно невысокую погрешность (1-3%) и куда более высокую надежность и ресурс. Для сравнения этот метод необходимо разделить на 2 вида: по деформации рессор и по деформации мостов. В первом случае датчик приклеивается к рессоре и соответственно в зависимости от прогиба измеряет нагрузку на ось. Во втором случае датчик деформации либо приклеивается, либо приваривается к мостам.
Для первого вида с наклеиванием датчиков на рессоры выявлена проблема высокой погрешности измерения при установке на отечественных и китайских самосвалах ввиду того, что на них применяются традиционные многолистовые рессоры, соответственно, проявляется та же причина, что и при способе измерения по расстоянию. А вот на современных европейских самосвалах система вполне работоспособна и надежна при соблюдении условий установки.
Наиболее оптимальным и универсальным способом оказалось измерение нагрузок на оси и веса груза по деформации мостов и осей. Это решение подходит для всех видов техники, при этом датчик не имеет подвижных частей, а измерение производится по его растяжению/сжатию под нагрузкой. Опять же небольшой размер и универсальность позволяют устанавливать его в удобное место сверху и снизу мостов. Главное, соблюдать технологию монтажа. Фактическая погрешность измерения составляет 0,5-2,5%.
Оценив весь зарубежный и отечественный опыт за последние десятилетия, мы пришли к выводу о применении в своих разработках именно второго метода измерения по деформации мостов. За полтора года установки и эксплуатации нашей системы мы столкнулись только с одним случаем, где не смогли обеспечить заявляемую погрешность. На трехосном автомобиле МАЗ с рессорной подвеской, который перевозил металлолом, погрешность составила 7%. Причина оказалась в большой изношенности подвески (реактивных штанг и осей балансиров), мосты гуляли влево и вправо до 12 см. при поворотах.
А в целом система оказалась точной и надежной.
Установка датчиков нагрузки на ось, Контроль перегруза
Контроль перегруза автомобиля. (Датчики нагрузки на ось)
Развитие рынка перевозок в Российской Федерации влечет за собой увеличение количества грузовых автомобилей. В условиях колоссальной конкуренции автотранспортные предприятия вынуждены снижать цены на тарифы, а для возмещения затрат – увеличивать нагрузку на каждый автомобиля и автопарк в целом, путем перегрузки автомобиля.
В желании погрузить как можно больший объем груза за рейс, случаются превышения полной массы автомобиля и осевых нагрузок на транспорте и, как результат – износ дорожного покрытия. Для борьбы с нарушениями в странах евросоюза введен весовой контроль и строгие административные меры. К примеру, в России административное наказание за перегруз достигает 450 000 рублей. Ниже приведена таблица административных наказаний за перегруз автомобиля.
Автомобиль часто перевозит меньше груза, чем его грузоподъёмность, при этом нагрузки на ось при этом превышены. Причиной является неравномерное распределение груза в кузове автомобиля. Кроме автотранспортных компаний, большегрузные автомобили используются предприятиями для перемещения грузов между складами, или доставки их в точки розничных продаж, в магазины и т.д. В интересах организаций – учет загруженной продукции, целесообразного использование автотранспорта с целью экономии топлива, а также борьба с «левыми» рейсами.
Как определить, что машина загружена без нарушений, правильно измерить и распределить нагрузку на оси, не получить штраф, и равномерно распределить груз? Для решения этих задач является система контроля нагрузки на ось, позволяющая получать информацию об нагрузке на каждой оси автомобиля и весе груза на борту.
Как работает система?
В основе измерений нагрузки на ось лежит датчик нагрузки на ось, размещаемый в подвески автомобиля, датчик нагрузки разделяются на датчики для: пневмо подвески и рессорной подвески, которые монтируются непосредственно в подвеску автомобиля. Далее датчики нагрузки на ость подключаются к компьютеру который выводит показания осевых нагрузок на экран. Датчики отслеживают воздействие груза на подвеску автомобиля и передают на весовой компьютер все необходимые данные с точностью измерений до 95 %: нагрузку на каждую ось (от 2 до 6 осей), чистый вес груза, общую массу автомобиля. Эти данные применимы в учете отгружаемой продукции, а также позволяют контролировать грузоотправителя на предмет соответствия документов о грузе, веса груза реальному весу. Весовой компьютер отображает нагрузку на каждую ось машины. (Для точности показаний каждый датчик установленный на ось проходит тарировку весом)
Штрафы за перегруз транспортного средства согласно статье 12.21.1 КоАП РФ
Лицо совершившее право нарушение.
ПРЕВЫШЕНИЕ МАССЫ АВТОМОБИЛЯ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
СВЫШЕ ДОПУСТИМОЙ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ
(без наличия специального разрешения)
НАД ЗНАЧЕНИЕМ ПОЛНОЙ МАССЫ ИЛИ НАГРУЗКИ НА ОСЬ,
УКАЗАННЫМ В РАЗРЕШЕНИИ
(при наличии специального разрешения)
Эта история началась в первых днях лета. Началось всё с поста на популярном ресурсе с объявления Исправить скетч (убрать лишнее, добавить нужное) Но как обычно бывает в таких случаях, реальная задача «немного» отличалась от изложенной в старте темы… 🙂
В реале, заказчику нужна была программа для вот такой системы mtrack.com.ua/otraslevye_…ya/kontrol_nagruzki_na_os только у него использовались датчики давления подключенные к пневмоподвеске, как у некоторых американских грузовиков.
Ко всему этому заказчик хотел иметь возможность дистанционного контроля (блютуз канал) для тех случаев когда при погрузке водитель находится вне автомобиля.
Из указаных комплектующих была собрана «настольная» модель для тестов и отладки программы.
Для работы по БТ каналу, заказчик выбрал приложение RemoteXY. В общем получилось это всё запихать в arduino и заставить работать… Естественно нужно было предусмотреть калибровку (кнопками) прибора после установки на конкретный автомобиль или после замены датчика.
Конкретные числовые значения (полученные замерами на своем автомобиле) для использования в формулах преобразования, заказчик предоставил.
Естественно аналогичная конструкция была и у заказчика, я отправлял файлы он загружал у себя, давал замечания на корректировку или переделку каких-то моментов.
Как результат, сегодня ночью кажется эта эпопея завершилась…
Позже, днем заказчик прислал видео теста этого устройства на автомобиле…
Надеюсь, всё это будет установлено на автомобиль и в следующий раз я смогу выложить видео работы устройства в реальных условиях.
Получил от заказчика информацию по поводу точности системы :
» Машина была загружена биг-бэгами и выгружалась по одному бэгу весом в 1 тону разбежность от 5 тонн составила 106 кг погрешность составила 2% я думаю что это приемлемо в данном случае. «
Беспроводной датчик нагрузки на ось грузового автомобиля DR-01. Версия 1.0
1. Предыстория.
Людям, занятым в сфере грузоперевозок знакома история, при которой масса груза не превышает допустимых значений, но при этом при проезде пункта весового контроля одна из осей «пробивает» допустимый порог в 10 тонн. Всему виной неправильное или неравномерное расположение груза. Штрафы за перегруз существенные, для юридических лиц от 150 до 400 тысяч рублей.
Собственно, по просьбе одного из владельцев тягачей с прицепом я взялся за поиск такого устройства как «измеритель нагрузки на ось».
На рынке их достаточно много, мне удалось нагуглить цены от 20 до 100 тыс. рублей за комплект. + установка (10-15 тыс.)
Вначале задача была найти и установить готовый, но во время поисков мы оба захотели его создать!
2.Понеслось!
Как ардуинщик-любитель я просто не мог упустить шанс изобрести очередную самоделку!
Дороговизна и проблематичность установки готовых систем заключалась в том, что все датчики были выведены на проводах из кабины, так ещё и датчики используются резистивные, а значит на постоянство показаний можно не рассчитывать.
Сначала я решил найти цифровые датчики давления, но ничего адекватного найти не удалось. Потом я решил оцифровать значения аналоговых датчиков непосредственно в месте установки, чтобы наводки не влияли на показания, но вскоре понял, что микроконтроллер у датчика — это круто, ведь существуют МК с беспроводной передачей данных на борту!
Так родился беспроводной измеритель нагрузки на ось на основе WI-FI технологии.
3.Техописание.
За основу был взят микроконтроллер esp-8266, в виде отладочной платы NodeMcu, позже из соображений экономии места я перешёл на Wemos d1-mini с тем же МК.
Со средством отображения долго не заморачивался и взял простой, надежный символьный экран 20х4 для ардуины, чтобы много дырок не сверлить решил взять энкодер для управления всем этим безобразием, немного рассыпухи, пару пластиковых корпусов преобразователи и скелет устройства был готов.
Пока думал с датчиками давления родилась мысль внедрить дополнительно контроль температуры в прицепе – холодильнике. Как известно, лучший термометр для ардуинщика это ds18b20 им и воспользовался, как раз завалялось парочку.
Схема устройства была примерно такой:
На схеме не отображены подтягивающие резисторы, диоды и прочая рассыпуха, но сути это не меняет.
Закупился я на алишке, а пока шли посылки я потихоньку писал код по отображению информации на дисплее, созданию меню, настроек и отработке энкодера. По прибытию посылок в моей квартире появился долгожданный запах паяльного флюса))
Первый прототип устройства был собран на макетной плате, фото к сожалению, не сохранилось.
Второй прототип уже был собран с помощью паяльника и выглядел вот так:
Далее пришло время оцифровки датчиков, это заняло около недели мыслей и экспериментов.
В общей сложности написание кода растянулось почти на месяц. Особые трудности я испытал с записью и чтением значений в долговременную память, как оказалось эта процедура для esp несколько отличается от обычной ардуины. Это нужно было чтобы калибровка датчиков сохранялись при отключении питания.
5. Первые испытания
Первые испытания проходили в гараже. Я дул в датчик компрессором для подкачки шин и смотрел показания давления, примерно так была создана таблица, с помощью которой и переводились значения напряжения на входе МК в показания давления на экране нашего чудо устройства.
Для создания таблицы я использовал функцию ардуины по записи значений в эксель файл и записывал в него же реальные значения давления из видео снятого во время накачки воздуха.
Первые полевые испытания готового устройства показали, что дальность связи между главным блоком и датчиками около 30 метров на открытом пространстве, но как только главный блок заносили в кабину машины, а датчики уносили назад за прицеп, связь терялась, датчики добивали до первой оси прицепа и не дальше. Эту проблему удалось решить с помощью установки платы wtmos d1 mini с внешней антенной, теперь связь уверенно работала даже в 10 метрах за прицепом и даже внутри прицепа — холодильника.
6. Установка
Для установки датчиков на пневмоподушки грузовика потребовалось изготовить переходники – тройники, подходящие по резьбе к датчику и резьбе грузовика.
На датчике резьба ¼ дюйма, на подушках грузовиков они все разные как оказалось. Мы делали под Вольво FH12.
Установка прошла довольно таки быстро, откручиваем трубку подушки, вкручиваем в неё переходник с медным уплотнительным кольцом, а сбоку вкручиваем датчик.
Коробка с МК и прочей электроникой крепится непосредственно у подушки на хомуты.
Для того чтобы защитить всю эту историю от влаги и пыли я просто залил всю коробку с электроникой силиконовым прозрачным герметиком, может и не совсем эстетично, но зато герметично. Питание взято от ближайшего габарита.