Измерительное устройство

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для оперативного измерения и индикации электрических величин. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата измерительное устройство содержит АЦП, микропроцессор, драйвер шагового двигателя, шаговый двигатель и указатель, закрепленный на его оси. При этом микропроцессор выполнен с возможностью получения отсчетов АЦП, их обработки и выдачи управляющих команд на драйвер шагового двигателя. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для оперативного измерения и индикации электрических величин.

Измерительные устройства, выполненные с использованием цифровой измерительной техники, известны.

По свидетельству на полезную модель №5653 (МПК 6 G01R 19/00, 1997 [1]) известен регистратор напряжения и тока, включающий преобразователи входного напряжения и тока, соединенные с коммутатором, который через аналого-цифровой преобразователь и детектор нуля соединен с микропроцессорным блоком управления, к которому подключены сторожевой таймер, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, порт для вывода информации в последовательном интерфейсе RS-232 и отсчетное устройство для индикации текущих значений измеряемых величин, выполненное в виде дисплея.

По свидетельству на полезную модель №23316 (МПК 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002 [2]) известен индикатор качества смеси, включающий измерительное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, входящий в состав микропроцессора, включающего также арифметическое логическое устройство, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, перепрограммируемое устройство. При этом микропроцессор соединен с отсчетным устройством, выполненным в виде трехцветного светодиодного или цифрового индикатора.

Недостатком указанных устройств [1, 2] является сложная и энергоемкая конструкция отсчетного устройства. Дополнительным недостатком указанных устройств является невозможность простой замены аналоговых измерительных устройств указанными измерительными устройствами. В частности, ввиду значительного отличия принципа индикации и внешнего вида аналоговых стрелочных приборов от указанных цифровых устройств [1, 2] такая замена всегда сопряжена со значительным изменением эргономических характеристик изделия, в состав которого они входят.

Известен счетчик электроэнергии (С.Инглиш, Э.Молин. Дешевый счетчик с защитой от хищения электроэнергии на основе ИС АDЕ7761 компании «Analog devices», «Электронные компоненты», 2005, №8 [3]), включающий три трансформатора тока, цепь питания, интегральную микросхему и электромеханическое отсчетное устройство. Интегральная микросхема содержит четыре прецизионных АЦП и источник опорного напряжения. В ней также реализованы необходимые функции обработки сигналов. Отсчетное устройство содержит двухфазный шаговый двигатель, редуктор и набор цифровых барабанчиков.

Недостатком указанного счетчика электроэнергии является ограниченность его области применения, обусловленная его узким назначением и конструкцией отсчетного устройства. Указанный счетчик не способен оперативно индицировать текущие измеряемые величины, а работает только в интегральном режиме.

Указанный счетчик электроэнергии [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством к заявляемому изобретению. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является способность функционирования отсчетного устройства, содержащего указатель, например стрелочный или световой, в составе измерительного устройства, выполненного с использованием цифровой измерительной техники. Дополнительным техническим результатом является расширение функциональности измерительных устройств с шаговым двигателем в составе отсчетного устройства.

Сущность изобретения состоит в том, что измерительное устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), шаговый двигатель, микропроцессор, драйвер шагового двигателя и указатель, закрепленный на оси шагового двигателя. При этом микропроцессор выполнен с возможностью получения отсчетов АЦП, их обработки и выдачи управляющих команд на драйвер шагового двигателя, который электрически связан с шаговым двигателем.

Указатель преимущественно выполнен в виде стрелочного или светового указателя. Измерительное устройство допустимо снабжать дополнительными устройствами: интерфейсом связи, устройством управления нагрузками, устройством индикации, устройством звуковой сигнализации, входы которых связаны с соответствующими выходами микропроцессора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана схема заявляемого измерительного устройства.

Измерительное устройство содержит последовательно соединенные измерительную цепь 1, измеритель 2 и отсчетное устройство 3.

Измерительная цепь 1 обеспечивает преобразование измеряемой величины в промежуточную электрическую величину, преимущественно напряжение, функционально связанную с измеряемой величиной и непосредственно воздействующую на измеритель 2. Например, для измерения напряжения измерительная цепь 1 может представлять собой делитель напряжения. Для измерения температуры измерительная цепь 1 содержит терморезистор и делитель напряжения. Если измеряемой величиной является давление, то измерительная цепь 1 содержит датчик давления.

Измеритель 2 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, вход которого подключен к выходу измерительной цепи 1, и микропроцессор 5, выполненный с возможностью считывания отсчетов АЦП 4. Измеритель 2 может быть выполнен как в виде набора интегральных микросхем, так и в виде одной интегральной микросхемы, преимущественно микроконтроллера.

Отсчетное устройство 3 содержит драйвер шагового двигателя 6, электрически соединенный с шаговым двигателем 7, указатель 8 и шкалу 9. Указатель 8, преимущественно стрелочный или световой, закреплен на оси шагового двигателя 7. Шкала 9 установлена в области перемещения указателя 8.

С целью унификации измерительное устройство может содержать следующие дополнительные устройства:

- интерфейсы связи 10, например USB, RS485, RS232, Eternet, радиомодем европейского стандарта ETSI EN-300-220, радиомодем американского стандарта связи FCC, Part 15.247 и 15.249;

- устройство управления нагрузками 11, например прибор М4264К.2 или ЭВ0702К.2 производства ОАО «ЭЛЕКТРОПРИБОР», г.Чебоксары (http://www.elpribor.ru/ [4]); или прибор ЭВ3000К или ЭА3000К, производства ОАО «Краснодарский ЗИП» г.Краснодар (http://www.zip-kuban.ru/ [5]);

- устройства индикации 12, например жидкокристаллические или светодиодные индикаторы;

- устройство звуковой сигнализации 13.

При этом выходы микропроцессора 5 связаны с соответствующими входами драйвера шагового двигателя 6 и дополнительных устройств (10-13).

Полностью или частично устройства, реализующие драйвер шагового двигателя 6, а также дополнительные устройства (10-13), могут входить в состав интегральной микросхемы, реализующей микропроцессор 5 измерителя 2.

Заявляемое измерительное устройство работает следующим образом. При внешнем воздействии факторов, величину которых требуется измерить, на измерительную цепь 1, происходит функционально однозначное в допустимых пределах изменение электрических параметров измерительной цепи 1. Таким образом происходит преобразование измеряемой величины в промежуточную электрическую величину, преимущественно напряжение на выходе измерительной цепи 1.

АЦП 4 измерителя, подключенный к выходу измерительной цепи 1, производит преобразование промежуточной электрической величины в цифровой код, который считывается микропроцессором 5. Полученный код обрабатывается микропроцессором 5.

В результате обработки, в частности, появляется набор цифровых команд для передачи драйверу шагового двигателя 6. Указанные команды после преобразования в драйвере шагового двигателя 6 в сигналы шаговому двигателю 7 обеспечивают поворот оси шагового двигателя 7 на некоторый угол, соответствующий изменению промежуточной электрической величины и функционально связанной с ней измеряемой величины. В результате отработки команд указатель 8, закрепленный на оси шагового двигателя 7, будет установлен в области шкалы 9, соответствующей текущему значению измеряемой величины.

Кроме того, микропроцессор 5 вырабатывает цифровые коды, соответствующие изменению или значению измеряемой величины, и направляет их в дополнительные устройства (10-13).

Благодаря использованию в заявляемом измерительном устройстве цифровой измерительной техники ему присущи все достоинства цифровых измерительных устройств: повышенная точность измерений, увеличение функциональности и прочности конструкции, снижение массы и материалоемкости. В то же время конструкция измерителя и отсчетного устройства позволяет использовать указатель и шкалу в заявляемом измерительном устройстве. Этот факт приводит, в частности к обеспечению возможности простой замены аналоговых приборов заявляемыми измерительными устройствами, не приводящей к значительному изменению внешнего вида и способа визуализации показаний. Это приводит к отсутствию затрат на эргономическое перепланирование панелей приборов в ходе замены. Дополнительно это приводит к значительному сокращению энергопотребления измерительного устройства: при неизменности показаний отсчетное устройство не потребляет энергии в отличие от аналоговых приборов и приборов с цифровой индикацией на жидкокристаллических или светодиодных индикаторах, которые потребляют энергию при индикации любых показаний.

Заявляемое измерительное устройство реализовано на промышленно выпускаемых конструктивных элементах, может быть изготовлено на любом радиоинженерном предприятии и найдет широкое применение в области электроизмерительной техники.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Свидетельство на полезную модель РФ №5653, МПК 6 G01R 19/00, 1997.

2. Свидетельство на полезную модель РФ №23316, МПК 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002.

3. С.Инглиш, Э.Молин. Дешевый счетчик с защитой от хищения электроэнергии на основе ИС АDЕ7761 компании «Analog devices», «Электронные компоненты»», 2005, №8.

4. Ресурс интернет http://www.elpribor.ru

5. Ресурс интернет http://www.zip-kuban.ru

1. Измерительное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и шаговый двигатель, отличающееся тем, что дополнительно содержит микропроцессор, драйвер шагового двигателя и указатель, закрепленный на оси шагового двигателя, причем микропроцессор выполнен с возможностью получения отсчетов АЦП, их обработки и выдачи управляющих команд на драйвер шагового двигателя, который электрически связан с шаговым двигателем.

2. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что указатель выполнен в виде стрелочного указателя.

3. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что указатель выполнен в виде светового указателя.

4. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит интерфейс связи, вход которого связан с выходом микропроцессора.

5. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит устройство управления нагрузками, вход которого связан с выходом микропроцессора.

6. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит устройство индикации, вход которого связан с выходом микропроцессора.

7. Измерительное устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит устройство звуковой сигнализации, вход которого связан с выходом микропроцессора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано для формирования напряжения питания для выходных каскадов ответственных сигналов с заданной вероятностью перевода выходных сигналов в пассивное состояние при отказе устройств, ответственных за их формирование.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в датчиках тока ротора для регулирования режимом возбуждения генератора, а также для диагностики состояния роторной обмотки.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в устройствах преобразования непрерывного сигнала в частоту с высокими требованиями к точности преобразования.

Изобретение относится к электрическим измерениям, в частности к измерению параметров разрядников с шунтирующими сопротивлениями и ограничителей перенапряжений, предназначенных для защиты электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано для измерения амплитуды гармонического сигнала, в составе которого присутствует постоянная составляющая, за малое время измерения, в том числе и за время, меньшее периода (полупериода) гармонического сигнала и некратное периоду сигнала с повышенной точностью и помехоустойчивостью.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для преобразования в частоту сигналов от датчиков тока, имеющих непостоянную нулевую составляющую, изменяющуюся от многих факторов.

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для преобразования в частоту сигналов от датчиков тока, имеющих непостоянную нулевую составляющую, изменяющуюся от многих факторов.

Изобретение относится к способу фазочувствительной оценки тока (КР) проводимости рельсовой цепи (КО), в котором его течение исследуют на наличие первой частоты (1К), второй частоты (2К), вплоть до последней частоты (РК), и упомянутым частотам присваивают соответствующие временные окна (1СО, 2СО, вплоть до РСО), с помощью которых осуществляют деление тока (КР) проводимости на временные сегменты, чтобы установить значения всех первоочередных, второочередных парциальных амплитуд, вплоть до парциальных амплитуд последней очереди (1РА, 2РА, вплоть до РРА) действительных значений (ОН) тока (КР) проводимости, а также значения всех соответствующих первоочередных, второочередных парциальных фаз, вплоть до парциальных фаз последней очереди (1PF, 2PF, вплоть до PPF) действительных значений (ОН) тока (КР) проводимости, при этом значения всех первоочередных, второочередных действующих составляющих, вплоть до действующих составляющих последней очереди (US1, US2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цепях переменного тока, находящихся под высоким потенциалом относительно земли

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам тока и работает на принципе эффекта Фарадея

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тока в проводнике в режиме реального времени, в частности в системе индикации коротких замыканий, измерения мгновенных значений тока, активной и реактивной мощности, фазы, полярности

Изобретение относится к области электромагнитных измерений и может быть использовано в электроэнергетике, в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к преобразователям напряжения в длительность импульсов

Изобретение относится к автомату защиты от тока неисправности. Технический результат изобретения заключается в создании автомата защиты от тока неисправности с высоким разрешением сигнала тока неисправности в широком динамическом диапазоне при исключении в значительной степени перерегулирования, характеризующегося низкими стоимостями компонентов. При этом достигается повышение эксплуатационной готовности и надежности автоматов защиты от тока неисправности с зависимой от сетевого напряжения электроникой срабатывания. Автомат (1) защиты от тока неисправности содержит первый блок (2), выполненный с возможностью детектирования тока неисправности в электрической сети энергоснабжения и выдачи аналогового сигнала тока неисправности, первый аналого-цифровой преобразователь (3) для преобразования аналогового сигнала тока неисправности в цифровой сигнал тока неисправности, первый цифровой блок (4) обработки сигнала и второй блок (5) для заданного размыкания размыкающих контактов (6) в электрической сети энергоснабжения, для обеспечения хорошего разрешения сигнала тока неисправности в широком динамическом диапазоне. Предусмотрено, что автомат (1) защиты от тока неисправности содержит первое средство (7) для, в частности, заданного изменяющегося согласования аналогового сигнала тока неисправности с аналого-цифровым преобразователем (3). 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для масштабного преобразования тока и напряжения с гальванической развязкой между высоковольтной сетью и приборами измерения на основе аналого-цифрового кодирования величин тока и напряжения с последующим излучением модулированного светового потока. Устройство содержит изоляционную конструкцию, первичный масштабный преобразователь тока, первичный масштабный преобразователь напряжения (высокоомный делитель напряжения), аналого-цифровой преобразователь с оптическим выходом, световод, приёмное устройство, блок питания, быстронасыщающийся трансформатор тока с дополнительной обмоткой, триггерное устройство. Изобретением решается задача бесперебойного питания компонентов, находящихся на высоком потенциале, и снижения энергопотребления. Блок питания получает энергию от высоковольтной сети через быстронасыщающийся трансформатор. При пропадании тока в сети, но при наличии напряжения триггерное устройство подключает дополнительную обмотку между сетью и первичным масштабным преобразователем напряжения, обеспечивая через трансформатор энергией блок питания. При появлении тока в сети триггерное устройство отключает дополнительную обмотку, трансформатор начинает работать в штатном режиме, извлекая энергию для блока питания из сети. Технический результат состоит в повышении надёжности устройства и снижении его энергопотребления. 1 ил.
Наверх