КОМПЛЕКСНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к комплексному измерительному устройству, предназначенному для контроля положения элементов секции крепи и может быть использована в горно-шахтной промышленности.
Известно комплексное измерительное устройство для контроля положения элементов секции крепи, имеющей по меньшей мере одно скользящее основание и одно верхнее перекрытие, между которыми установлена по меньшей мере одна стойка, по патенту RU 2008131548. Данное измерительное устройство, выбранное за прототип, содержит датчик угла наклона и датчик линейного перемещения/гидравлического давления, каждый из которых размещен в защитном корпусе и передает сигнал измерения через блок обработки по линии связи на устройство управления секции, при этом датчик угла наклона выполнен на основе трехосевого микромеханического акселерометра.
Недостатками данного комплексного измерительного устройства являются:
- высокие затраты на его разработку, обслуживание и изготовление вследствие того, что каждый датчик размещен в корпусе индивидуальной конструкции, содержит однотипные блоки, использует индивидуальную линию связи;
- отсутствие контроля параметров окружающей среды, например, давления и/или температуры, необходимых в условиях горно-шахтных работ.
Техническая задача, на решение которой направлена данная полезная модель, заключается в снижении издержек на производство и эксплуатацию комплексного измерительного устройства в двух вариантах его исполнения при одновременном расширении его функций.
Поставленная задача решена тем, что комплексное измерительное устройство для контроля положения элементов секции крепи, имеющей по меньшей мере одно скользящее основание и одно верхнее перекрытие, между которыми установлена по меньшей мере одна стойка, содержит датчик угла наклона и датчик линейного перемещения/гидравлического давления, каждый из которых размещен в защитном корпусе и передает сигнал измерения через блок обработки по линии связи на устройство управления секции, при этом датчик угла наклона выполнен на основе трехосевого микромеханического акселерометра. В отличие от прототипа, датчики комплексного измерительного устройства размещены в едином защитном корпусе и отправляют сигналы измерения через единый блок обработки по единой линии связи.
Решению технической задачи способствует и то, что комплексное измерительное устройство содержит по меньшей мере один введенный датчик параметра окружающей среды, размещенный в едином защитном корпусе и отправляющий сигнал измерения через единый блок обработки по единой линии связи.
Сущность полезной модели иллюстрируется схемой комплексного измерительного устройства в двух вариантах его исполнения.
Комплексное измерительное устройство 1 по первому варианту исполнения и комплексное измерительное устройство 2 по второму варианту исполнения служат для контроля положения элементов секции крепи, имеющей по меньшей мере одно скользящее основание и одно верхнее перекрытие, между которыми установлена по меньшей мере одна стойка (на фиг. не показаны).
Комплексное измерительное устройство 1, установленное предпочтительно в основании, а точнее, внутри его силового цилиндра, размещенное в защитном корпусе 3 из ударопрочного материала, например, из стали, содержит датчик угла наклона 4, датчик линейного перемещения 5, датчики параметров окружающей среды, а именно, датчик давления 6 и датчик температуры 7, связанные линиями приема-передачи с блоком обработки 8, соединенным через драйвер интерфейса связи 9 приемопередающей линией 10 с устройством управления секции 11. В обоих вариантах исполнения блок обработки 8 содержит микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем и постоянным запоминающим устройством, датчик угла наклона 4 выполнен на основе микромеханического акселерометра с тремя взаимно ортогональными измерительными осями, например, акселерометра MEMS SMB380.
Датчик линейного перемещения 5 включает формирователь импульсов тока 12, волновод 13 из магнитострикционного материала в защитной оболочке, датчик волнового импульса 14, постоянный магнит 15, имеющий возможность перемещения вдоль волновода 13 и жестко связанный с поршнем цилиндра (на фиг.не показан). Датчик линейного перемещения может быть выполнен на основе магнитоуправляемых контактов, а также на основе оптического или механического физических принципов.
Комплексное измерительное устройство 2, установленное предпочтительно в стойке секции крепи и размещенное в защитном корпусе 16 из ударопрочного материала, содержит датчик угла наклона 4, датчик гидравлического давления 17, датчик параметра окружающей среды, а именно, датчик температуры 7, соединенные линиями связи с блоком обработки 8, соединенным через драйвер интерфейса связи 18 приемопередающей беспроводной линией 19 с устройством управления секции 11. Драйвер интерфейса связи 18 снабжен приемопередающим радиомодемом 20 с приемопередающей антенной.
Датчик гидравлического давления 17 включает тензорезисторный мост 21, входная диагональ которого подключена к источнику питания 22, выходная диагональ - к дифференциальному усилителю 23. Источник питания 22, например, батарея марки ER 14505M, связан с дифференциальным усилителем 23, датчиком угла наклона 4 датчиком температуры 7, блоком обработки 8, драйвером интерфейса связи 18.
Устройство управления секции 11 включает приемопередающий радиомодем 24 с приемопередающей антенной.
Работа комплексного измерительного устройства 1 осуществляется следующим образом. При перемещении поршня цилиндра вдоль волновода 13, имеющего длину Lmax, перемещается постоянный магнит 15. Формирователь импульсов тока 12 генерирует ток, который при протекании по волноводу 13 вызывает возникновение магнитного поля, взаимодействующего с магнитным полем постоянного магнита 15. При подаче ультразвукового импульса датчиком волнового импульса 14 по волноводу 13 распространяется ультразвуковая волна. По времени между генерацией импульса и регистрацией фронта ультразвуковой волны определяется величина L перемещения постоянного магнита 15, которая передается в блок обработки 8 по его запросу.
Датчик угла наклона 4 измеряет угол наклона элементов секции крепи, в частности, основания секции, датчики давления 6 и температуры 7 измеряют соответственно давление и температуру окружающей среды. Измеренные величины передаются в блок обработки 8 по его запросу. Блок обработки 8 отправляет сигнал измерения через драйвер интерфейса связи 8 по приемо-передающей линии связи 10 устройству управления 11 секции крепи.
Работа комплексного измерительного устройства 2 осуществляется следующим образом. При воздействии давления сопротивление тензорезисторного моста 21 изменяется, на его выходной диагонали появляется напряжение, которое усиливается дифференциальным усилителем 23 и подается в блок обработки 8.
Датчик угла наклона 4 измеряет угол наклона элементов секции крепи, предпочтительно, стойки секции, датчик температуры 7 измеряет температуру окружающей среды. Измеренные величины передаются в блок обработки 8 по его запросу. Блок обработки 8 отправляет сигнал измерения через драйвер интерфейса связи 18, радиомодем 20 с антенной по беспроводной приемопередающей линии связи 19 радиомодему 24 с антенной устройства управления секции 11 крепи.
Размещение датчиков угла наклона, линейного перемещения/гидравлического давления, и введенного по меньшей мере одного датчика параметра окружающей среды в едином защитном корпусе, а также отправление ими сигналов измерения через единый блок обработки по единой линии связи позволяют снизить издержки на производство и эксплуатацию комплексного измерительного устройства при одновременном расширении его функций.