Феррозонды в бортовых системах взвешивания большегрузных самосвалов

В статье приводится обзор результатов исследования авторами возможности использования напряжённости магнитного поля, создаваемой тяговыми двигателями постоянного тока, в качестве полезного сигнала, несущего информацию о массе перевозимого карьерным самосвалом груза.
Целью исследований являлся поиск способа определить массу груза карьерного самосвала. В отличие от имеющихся бортовых систем взвешивания изучена возможность создания компактного автономного устройства, которое не требует встраивания датчиков в конструкцию и электрические цепи грузовика. Рассматриваются проблемы повышения эффективности измерительных устройств на базе феррозондовых преобразователей с целью использования их в качестве бортовых систем оценки массы груза. Увеличить чувствительность феррозонда можно за счёт увеличения как амплитудного, так и действующего значения напряжения, подаваемого на его обмотку возбуждения. Предлагаемая оригинальная схема запитки обмотки возбуждения феррозонда от генератора модулированных сигналов, выполненного на логических элементах, позволяет повысить напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения феррозонда, без увеличения напряжения питания, за счёт увеличения выбросов напряжения на фронтах прямоугольных модулированных импульсов высокой частоты, а также за счёт резонансных явлений. Использование такого генератора исключает влияние обмотки возбуждения феррозонда на частоту генератора, так как рабочей частотой феррозонда становится частота модулирующих сигналов, которая остается неизменной. Повышение чувствительности даёт возможность устанавливать датчик в любом удобном месте кабины самосвала, а не в непосредственной близости от тяговых двигателей.
Оценка массы груза осуществляется в процессе движения самосвала по контрольному участку пути. Показания снимаются с амперметра (миллиамперметра), шкала которого предварительно оттарирована в единицах массы. Измерения массы должны производиться при тех же режимах движения самосвала и с тем же расположением феррозонда, что и при тарировании шкалы измерительного прибора.
Контрольный участок пути, на котором проводятся измерения, должен быть тем же или аналогичным тому, на котором тарировался измерительный прибор. Предлагаемое устройство отличается простотой использования, характеризуется малым потреблением энергии, компактно, не содержит дорогостоящих элементов и не требует тщательного обслуживания.

1. Файнвлит М А , Ильвульдин Д Х Обоснование паспорта загрузки автосамосвалов HD-1200 и Cat-785 на Удачнинском ГОКе // Горный журнал - 2000 - № 7 - С 49–51

2. Дьяков В А Транспортные машины и комплексы открытых разработок - М : Недра, 1986 - 344 с

3. Васильев М В Транспортные процессы и оборудование на карьерах - М : Недра, 1986 - 240 с

4. Кулешов А А , Семёнов М А Эффективность и перспективы применения бортовых систем контроля загрузки и учёта работы карьерных автосамосвалов // Горные машины и электромеханика - 2000 - № 3 - С 35–38

5. Семёнов М А , Большунова О М Повышение точности взвешивания массы груза в кузове карьерного автосамосвала // Горное оборудование и электромеханика – 2009 - № 9 - С 39–41

6. Семёнов М А , Большунова О М Контроль загрузки карьерных автосамосвалов // Записки Горного института – СПб - 2008 - Т 178 - С 143–145

7. Руденко В А , Клебанов А Ф Опыт применения бортовых контроллеров на карьерных самосвалах «БелАЗ» // Горная промышленность - 2002 - № 6 - С 38–39

8. Афанасьев Ю В Феррозондовые приборы - Л: Энергоатомиздат, 1986 – 188 с

9. Миловзоров В П Электромагнитные устройства автоматики - М : Высшая школа, 1974 - 414 с

10. Никишечкин А П , Дубровин Л М , Давыденко В И Двигатель постоянного тока как источник диагностической информации // Приборы и системы Управление, контроль, диагностика - 2016 - № 7 - С 53–58 [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/itemasp?id=26700269 Доступ 24.12.2020

11. Никишечкин А П , Дубровин Л М , Давыденко В И Измерение массы груза подъёмно-транспортных устройств по параметрам магнитного поля, создаваемого двигателем постоянного тока // Вестник МГТУ «Станкин» - 2016 - № 1 - С 64–67

12. Никишечкин А П , Дубровин Л М Оперативное определение силы резания по параметрам магнитного поля, создаваемого двигателем постоянного тока привода главного движения // Вестник МГТУ «Станкин» – 2015 - № 4 - С 42–45 [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=25286530 Доступ 24.12.2020

13. Баранова В Е Измерение слабого магнитного поля на основе феррозондового датчика / Дис… канд техн наук: 05 11 01 – Томск, 2015 – 134 с

14. Дубровин Л М , Никишечкин А П , Давыденко В И Способ оценки массы железнодорожного состава // Мир транспорта - 2016 - Т 14 - № 2 (63) - С 48–55 [Электронный ресурс]: https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/909/1185 Доступ 24.12.2020

15. Дубровин Л М , Никишечкин А П , Давыденко В И Повышение эффективности измерительных устройств на базе феррозондовых преобразователей // Приборы и системы Управление, контроль, диагностика - 2018 - № 2 - С 28–33 [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=32607744 Доступ 24.12.2020

16. Никишечкин А П , Дубровин Л М , Давыденко В И Частотометрический способ построения измерительных устройств на базе феррозондового преобразователя // Вестник МГТУ «Станкин» - 2019 - № 4 (51) - С 28‒31 [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=41866485 Доступ 24.12.2020

17. Пахомов П И , Каплина Т Ю Автоматическое взвешивание горной массы, перевозимой карьерным автотранспортом // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2006 - № 5 - С 268–274 [Электронный ресурс]: https://elibrary ru/item asp?id=9484915 Доступ 24 12 2020

18. Nelson, L J A load on the road Traffic Technol Int 2002 June-July [Электронный ресурс]: https://www.semanticscholar org/paper/A-LOAD-ON-THE-ROAD-Nelson/dc94ac717247ec58933f8687b96bb86097d86282 Доступ 24.12.2020

19. Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Gewichts der Masse eines Fahrzeugs Заявка 19963402 Германия, G 01 G19/08/ Ries-Mueller Klaus; Robert Bosch GmbH – № 19963402.5

20. Verfahren zur Feststellung der Gewichtsbelastung einer gegenueber dem Fahrzeugaufbau gefederten, luftbereiften Fahrzeugachse Заявка 10127567 Германия МПК7 В 60 Р 5/00%В 60 G 17/04 Ebert Joerg; BPW Bergische Achsen KG – N 10127567.6; Заявл 06 06 2001; Опубл 12.12.2002

21. Lenz, J E A Review of Magnetic Sensors Proceeding of the IEEE, 1990, Vol 78, Iss 6, pp 973–989 DOI: 10.1109/5.56910

22. Ripka, P Magnetic Sensors and Magnetometers Boston: Artech house, 2001, 494 p

23. Baschirotto, A , Dallago E , Ferr, M , Malcovati, P A 2D Micro-Fluxgate Earth Magnetic Field Measurement Systems with Fully Automated Acquisition Setup Measurement 2010, Vol 43 (1), pp 46–53 DOI: 10.1016/j.measurement.2009.06.007

24. Butta, M , Ripka, P Model for coil-less fluxgate Sensors and Actuators A: Physical, 2009, Vol 156, Iss 1, pp 269-273 DOI: 10.1016/j.sna.2009.08.026

25. Chong, Lei; Jian, Lei; Zhen, Yang; Tao, Wang; Yong, Zhou A low power micro fluxgate sensor with improved magnetic core Microsystem Technologies, 2012, Vol 19, Iss 4, pp 591–598 DOI: 10.1007/s00542-012-1669-8