Banco de pruebas para caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos utilizados como sensores, transductores o como generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial.
Banco de pruebas para caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos (15) utilizados como sensores,
transductores o como generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial, que reproduce las condiciones de excitación a las que se ven sometidos cuando se utilizan, normalmente enterrados, en viales que soportan tráfico rodado. Comprende:
- una plataforma fija (1) con cavidades (2, 3) para alojar el material o dispositivo (15);
- una plataforma rotatoria (5) paralela a la plataforma fija (1), con:
- medios de accionamiento (10, 11, 12) para producir el giro de la plataforma rotatoria (5);
- parejas de ruedas (14, 14') solidarias a la plataforma rotatoria (5), cada pareja dispuesta sobre un mismo diámetro (6) de la plataforma rotatoria (5), estando las cavidades (2, 3) y las ruedas dispuestas tal que en su avance las ruedas transitan sobre dichas cavidades (2, 3);
- un sistema de adquisición de datos y control para obtener las señales procedentes del material o dispositivo (15) sometido a ensayo para su caracterización.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130225.
Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: DE FRUTOS VAQUERIZO,JOSE, VAZQUEZ RODRIGUEZ,Manuel, JIMENEZ MARTINEZ,Francisco Javier.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- G01N33/42 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › materiales para carreteras (G01N 33/38 tiene prioridad).
Fragmento de la descripción:
Banco de pruebas para caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos utilizados como sensores, transductores o como generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial.
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de bancos de pruebas para caracterización de respuestas de materiales, y en particular de sensores, transductores y generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial.
Antecedentes de la invención
Resulta posible encontrar referencias de bancos de ensayos relacionados con el sector de la automoción, aplicados a vehículos automóviles o motocicletas que realizan diferentes pruebas para recoger medidas de respuesta o desgaste de neumáticos o de sistemas de amortiguación (documentos de patente EP2237012A1, EP1653211A1, DE4320107A1, ES2289893B1, 2323298B1, ES 2081238B1).
La utilización de diversos sensores y dispositivos inmersos en vías de circulación, como los basados en la utilización de lazos inductivos o en dispositivos piezoeléctricos (ZX. Li, XM. Yang, ZJ. Li, Application of cement-based piezoelectric sensors for monitoring traffic flows, J. Transp. Eng ASCE 132 (7) 565-573 (2006). J. laquinta, E. Merliot, L.M. Cottineau, Piezoelectric sensors for weigh-in-motion systems, J. Testing And Evaluation 32 (6): 476-483 (2004)), permiten monitorizar parámetros relativos a la circulación vial. Asimismo, se encuentran también referenciadas iniciativas relacionadas con la obtención de energía a partir del propio tráfico de vehículos, fundamentalmente utilizando diversos dispositivos dispuestos bajo el asfalto (documento de aplicación de patente GB2359593A), o bien mediante la utilización de elementos piezoeléctricos enterrados bajo el pavimento, que en algún caso se encuentran en fase de desarrollo (documento de publicación de patente WO2009/098676A1).
Entre los sistemas de test y medida desarrollados para caracterizar respuestas de materiales, se encuentra el descrito para obtener la respuesta de tipo mecánico de materiales piezoeléctricos en: F. J. Jiménez, J. de Frutos, Noncontact inspection laser system for characterization of piezoelectric samples, Review Scientific Instruments, 75, 4497-4504 (2004), apoyado sobre instrumentación virtual basada en ordenador (F.J. Jiménez, J. de Frutos, Virtual instrument for measurement, processing data, and visualization of vibration patterns of piezoelectric devices, Computer standards & interfaces, 27, 653-663 (2005)).
Si el interés se focaliza en determinar la respuesta de materiales o dispositivos que se encuentran en las aplicaciones relacionadas con el sensado de variables relacionadas con el tráfico vial o en la generación de energía en entornos viales, no se han descrito bancos de ensayos que permitan obtener la caracterización de su respuesta reproduciendo las condiciones de funcionamiento viales con fidelidad en un entorno seguro como es un laboratorio de ensayos e investigación.
Con estos precedentes, se demuestra el interés por experimentar con aquellos dispositivos y materiales relacionados con aplicaciones viales mediante la utilización de un novedoso banco de pruebas versátil, concebido para este fin.
Descripción de la invención
Es objeto de la presente invención un banco de pruebas para caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos utilizados como sensores, transductores o como generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial.
El banco de pruebas comprende:
- una plataforma fija con al menos una cavidad preparada para alojar al menos un material o dispositivo utilizado como sensor, transductor o generador de energía;
- una plataforma rotatoria dispuesta, una vez el banco de pruebas está en funcionamiento, paralela y en una posición superior a la plataforma fija, con:
- un sistema de adquisición de datos y control encargado de obtener, una vez el al menos un material o dispositivo está alojado en la correspondiente cavidad y el banco de pruebas está en funcionamiento, las señales procedentes de dicho al menos un material o dispositivo sometido a ensayo para su caracterización.
Las cavidades pueden ser cavidades superficiales a la plataforma fija (1) o cavidades internas a la plataforma fija. La cavidad interna a la plataforma fija puede estar rellena por material que conforma el pavimento de carreteras.
Los medios de accionamiento comprenden preferentemente un motor eléctrico rígidamente unido a la plataforma fija, un conjunto de engranajes reductores y un eje de giro acoplado a la plataforma rotatoria.
El banco puede comprender soportes ubicados en la parte superior de la plataforma rotatoria sobre las ruedas y encargados de recibir masas de valor conocido.
El banco puede comprender elementos de excitación ubicados en la superficie inferior de la plataforma rotatoria encargados de proporcionar la excitación necesaria para los diferentes tipos de materiales o dispositivos que no responden exclusivamente ante el paso de las ruedas sobre las cavidades de la plataforma fija.
La plataforma fija comprende preferentemente elementos sensores para detectar el paso de cada pareja de ruedas de la plataforma rotatoria. Dichos elementos sensores pueden comprender cables piezoeléctricos encargados de generar un pulso de tensión al paso de las ruedas.
El sistema de adquisición de datos y control está preferentemente configurado para obtener, a partir de la señal procedente de los elementos sensores, la velocidad de giro de la plataforma rotatoria.
El sistema de adquisición de datos y control puede estar adicionalmente configurado para controlar la activación de los medios de accionamiento, regulando de esta forma la velocidad de giro de la plataforma rotatoria.
La plataforma rotatoria es preferentemente circular, con su eje de giro situado en el centro de la circunferencia.
El banco de pruebas comprende una pluralidad de cavidades dispuestas en la plataforma fija a lo largo de la trayectoria circular descrita por las ruedas de la plataforma rotatoria cuando el banco de pruebas está en funcionamiento.
El ancho de la al menos una cavidad es preferentemente superior a la distancia entre los centros de cada pareja de ruedas.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
Figura 1. Vista en perspectiva de la plataforma fija del banco de pruebas.
Figura 2. Vista en perspectiva de la plataforma rotatoria del banco de pruebas.
Figura 3. Vista frontal del banco de pruebas.
Descripción detallada de la invención
El banco de pruebas objeto de la presente invención permite reproducir las condiciones presentes en una vía de transporte de vehículos tanto ligeros (automóviles, motocicletas o ciclomotores) como pesados (camiones, autobuses) sobre los dispositivos de sensado o transducción, sean éstos piezoeléctricos, inductivos, termoeléctricos o de cualquier otra índole, que se instalen, normalmente enterrados bajo el pavimento, para monitorizar parámetros viales tales como la densidad de tráfico, la tipología de los vehículos que circulan o la velocidad de los mismos, entre otros. El banco de pruebas también permite caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos, estén o no enterrados bajo el asfalto o pavimento de una vía de circulación de vehículos, cuya finalidad sea la de proporcionar energía a partir de la energía mecánica y/o térmica procedente del paso de los vehículos sobre el pavimento o asfalto. El banco de pruebas se controla de forma automática y permite la recogida, también de forma automatizada, de la respuesta que producen los referidos materiales, dispositivos, sensores y transductores.
...
Reivindicaciones:
1. Banco de pruebas para caracterizar la respuesta de materiales y dispositivos (15) utilizados como sensores, transductores o como generadores de energía en aplicaciones de tráfico vial, caracterizado por que comprende:
- una plataforma fija (1) con al menos una cavidad (2, 3) preparada para alojar al menos un material o dispositivo (15) utilizado como sensor, transductor o generador de energía;
- una plataforma rotatoria (5) dispuesta, una vez el banco de pruebas está en funcionamiento, paralela y en una posición superior a la plataforma fija (1), con:
- un sistema de adquisición de datos y control encargado de obtener, una vez el al menos un material o dispositivo (15) está alojado en la correspondiente cavidad (2, 3) y el banco de pruebas está en funcionamiento, las señales procedentes de dicho al menos un material o dispositivo (15) sometido a ensayo para su caracterización.
2. Banco de pruebas según la reivindicación 1, caracterizado por que la al menos una cavidad se selecciona entre:
- cavidad superficial (2) a la plataforma fija (1);
- cavidad interna (3) a la plataforma fija (1).
3. Banco de pruebas según la reivindicación 2, donde la cavidad interna (3) a la plataforma fija (1) está rellena por material que conforma el pavimento de carreteras.
4. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de accionamiento comprenden un motor eléctrico (10) rígidamente unido a la plataforma fija (1), un conjunto de engranajes reductores (11) y un eje de giro (12) acoplado a la plataforma rotatoria (5).
5. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende soportes (8) ubicados en la parte superior de la plataforma rotatoria (5) sobre las ruedas (4, 4') y encargados de recibir masas de valor conocido.
6. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende elementos de excitación (9) ubicados en la superficie inferior de la plataforma rotatoria (5) encargados de proporcionar la excitación necesaria para los diferentes tipos de materiales o dispositivos (15) que no responden exclusivamente ante el paso de las ruedas sobre las cavidades (2, 3) de la plataforma fija (1).
7. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la plataforma fija (1) comprende elementos sensores (13) para detectar el paso de cada pareja de ruedas de la plataforma rotatoria (5).
8. Banco de pruebas según la reivindicación 7, caracterizado por que los elementos sensores (13) comprenden cables piezoeléctricos encargados de generar un pulso de tensión al paso de las ruedas.
9. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, caracterizado por que el sistema de adquisición de datos y control está adicionalmente configurado para obtener, a partir de la señal procedente de los elementos sensores (13), la velocidad de giro de la plataforma rotatoria (5).
10. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de adquisición de datos y control está adicionalmente configurado para controlar la activación de los medios de accionamiento, regulando de esta forma la velocidad de giro de la plataforma rotatoria (5).
11. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la plataforma rotatoria (5) es circular, con su eje de giro (12) situado en el centro de la circunferencia.
12. Banco de pruebas según la reivindicación 11, caracterizado por que comprende una pluralidad de cavidades (2, 3) dispuestas en la plataforma fija (1) a lo largo de la trayectoria circular descrita por las ruedas (4, 4') de la plataforma rotatoria (5) cuando el banco de pruebas está en funcionamiento.
13. Banco de pruebas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el ancho de la al menos una cavidad (2, 3) es superior a la distancia entre los centros de cada pareja de ruedas (14, 14').
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