ЭЛЕКТРОННО-МЕХАНИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для создания электронно-стрелочного манометра, электронно-стрелочных измерителей температуры, влажности и т.п. параметров.
Известен измеритель давления, содержащий, по меньшей мере, один датчик давления на эффекте Холла, по меньшей мере, один ассоциированный магнит, подвижный относительно него в соответствии с давлением, подлежащим измерению, и по меньшей мере один защитный экран, изготовленный из ферромагнитного материала, который окружает датчик и магнит, при этом экран имеет одну сторону, ближайшую к датчику, в которой сформирован углубленный участок в направлении датчика для усиления магнитного потока, отличающийся тем, что измеритель давления дополнительно содержит тело основания, снабженное входом для текучей среды и камерой, которая сообщается с входом, мембрану, поддерживающую магнит, которая туго герметизирует камеру, и колпачок, расположенный вокруг указанной мембраны для поддержки указанного экрана (патент на изобретение RU №2480724, опубл. 27.01.2012 г.).
Наиболее близким техническим решением выбранным заявителем в качестве прототипа является стрелочный электронно-механический манометр содержащий корпус, измерительный модуль, индикаторный модуль и модуль преобразования сигнала, измерительный модуль снабжен чувствительным узлом в виде трубки Бурдона и датчиком Холла, взаимодействующим с магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, индикаторный модуль представляет собой циферблат со шкалой и стрелочным указателем, который механически соединен с подвижным концом трубки Бурдона, в манометре предусмотрен модуль преобразования сигнала (патент на полезную модель RU №126829, опубл. 10.04.2013 г.).
Недостатком данной конструкции является недостаточная достоверность измерений, что обусловлено ошибками, связанными с вибрациями, т.к. магнит привязан к подвижной части трубки Бурдона, а датчик Холла связан с корпусом. Поэтому при любых вибрациях существуют значимые погрешности измерений, т.е. прибор характеризуется невысокой стабильностью и точностью. Кроме того, изготовление и эксплуатация известного прибора требует неоправданно высоких трудозатрат, связанных с установкой и наладкой электронной части.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение стабильности и точности работы электронно-стрелочных устройств при одновременном упрощении их монтажа и настройки.
Техническая задача достигается тем, что стрелочный электронно-механический измерительный прибор содержит корпус, измерительный модуль, индикаторный модуль и модуль преобразования сигнала, измерительный модуль снабжен чувствительным узлом, содержащим магниточувствительный элемент, взаимодействующий с магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, индикаторный модуль представляет собой циферблат со шкалой и стрелочным указателем, причем постоянный магнит установлен на стрелочном указателе по его оси, магниточувствительный элемент содержит, по меньшей мере, два датчика Холла, установлен над постоянным магнитом на консоли кронштейна, прикрепленного к циферблату со шкалой, и соединен с модулем преобразования сигнала.
Сравнение заявляемого стрелочного электронно-механического измерительного прибора с прототипом показывает, что он отличается следующими признаками:
- на стрелочном указателе, по его оси, установлен постоянный магнит;
- над постоянным магнитом расположен магниточувствительный элемент;
- магниточувствительный элемент содержит, по меньшей мере, два датчика Холла;
- магниточувствительный элемент расположен на консоли кронштейна;
- кронштейн прикреплен к циферблату со шкалой;
- магниточувствительный элемент соединен с модулем преобразования сигнала.
Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость»
Заявленный технический результат обеспечивается тем, что постоянный магнит жестко соединен со стрелкой, вследствие чего вектор индукции магнитного поля магнита поворачивается при изменении параметра в результате кругового движения стрелки, а магниточувствительный элемент, жестко соединен с циферблатом со шкалой (корпусом) посредством кронштейна, т.е. жестко зафиксирован относительно постоянного магнита. При заявляемом взаимном расположении элементов конструкции друг относительно друга чувствительность стрелочного электронно-механического измерительного прибора к вибрациям и другим внешним воздействиям значительно меньше, чем у прототипа. Более того, технологически закрепление кронштейна с магниточувствительным элементом к циферблату со шкалой и крепление постоянного магнита к оси стрелки значительно уменьшает трудозатраты на монтаж и настройку прибора, и, кроме того, исключает необходимость последующей его наладки в результате транспортировки, установки и эксплуатации.
На фиг. 1, 2 показан пример реализации заявляемого устройства, реализованного на примере стрелочного электронно-механического манометра, содержащего корпус 1, в котором размещены: измерительный модуль, который содержит трубку Бурдона 2, соединенную со штуцером 3 для подачи воздуха. Индикаторный модуль представляет циферблат 4 со шкалой и стрелочным указателем 5, который механически соединен с подвижным концом трубки Бурдона 2. На стрелочном указателе 5 по его оси установлен постоянный магнит 6, над которым расположен магниточувствительный элемент 7, содержащий основной и дополнительный датчики Холла. Магниточувствительный элемент 7 выполнен, например, в виде платы и установлен на консоли кронштейна 8 прикрепленного к циферблату 4. Магниточувствительный элемент 7 соединен с модулем обработки сигнала, который включает в себя последовательно соединенные аналогово-цифровой преобразователь 9, вычислитель угла 10, формирователь выходного сигнала 11.
Устройство работает следующим образом. Измеряемая среда, например, воздух, подается в манометр через штуцер 3 и далее поступает в трубку Бурдона 2. Под действием силы давления трубка 2 старается распрямиться. При этом подвижный конец трубки Бурдона 2, связанный со стрелочным указателем 5, перемещается и происходит поворот стрелочного указателя 5. При этом величина давления воздуха определяется по шкале.
Поскольку постоянный магнит 6 закреплен на оси стрелочного указателя 5, он также вращается, при этом поворачивается вектор индукции магнитного поля, угол поворота которого фиксируется датчиками Холла, расположенными в магниточувствительном элементе 7, размещенном над постоянным магнитом 6. Таким образом, происходит измерение угла поворота стрелки. При этом на выходе датчиков Холла формируется выходной электрический сигнал постоянного тока, который поступает в модуль преобразования сигнала, что дает возможность вывести показания прибора дополнительно на компьютер.
Испытания прибора показали, что он работает значительно стабильнее, меньше реагирует на различного рода внешние вибрации, перепады температуры и т.п., что снижает ошибку при измерениях. Кроме того, заявляемое устройство технологически проще в сборке и обслуживании.
Заявляемое устройство может быть реализовано в устройствах для измерения температуры, влажности и т.п. параметров с достижением заявленного технического результата. Использование заявляемой полезной модели обеспечивает расширение технологических и функциональных возможностей электронно-механических измерительных приборов, создавая возможность их подключения в электронные системы управления промышленными объектами. Одновременно заявляемая полезная модель сохраняет возможность снимать показания параметров путем визуального осмотра циферблата.