Стенд для проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических
STAND FOR TESTING THE FUNCTIONING OF PRESSURE SENSORS, THERMAL RESISTANCE CONVERTERS AND THERMOELECTRIC CONVERTERS

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для проведения комплексной проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических, применяемых в микропроцессорных системах управления и диагностики железнодорожного тягового подвижного состава.
Известен метрологический стенд для датчиков температуры, относящийся к метрологическим стендам серии erfi, производства ООО «Мерология-Комплект». Стенд предназначен для проверки и калибровки следующих типов датчиков температуры: термоэлектрических преобразователей, термопреобразователей сопротивления, датчиков температур с унифицированным токовым выходом и цифровым сигналом HART, жидкостных термометров. В комплект метрологического стенда для проверки датчиков температуры входят: рабочее место метролога серии erfi, набор термостатов, печей или сухоблочных калибраторов, прецизионный многоканальный мультиметр, эталонные датчики температуры, персональный компьютер с принтером, регулируемый блок питания, панель для подключения датчиков температур. В метрологический стенд устанавливается восьмиканальный прецизионный мультиметр для автоматизированной поверки семи датчиков температур (один канал используется для эталонного датчика температуры). Он автоматически компенсирует термоЭДС холодного спая термоэлектрических преобразователей, питает датчики с унифицированным сигналом и автоматически формирует протоколы поверки датчиков температуры с помощью персонального компьютера. Специфическая форма стола стенда из каленого алюминия дает возможность интегрировать дополнительное электрическое, измерительное и пневматическое оборудование разных видов (см. интернет-сайт www.metr-k.ru/files/catalogs/2018_Stands.pdf).
К недостаткам метрологического стенда следует отнести то, что он не обладает техническими возможностями, необходимыми для проведения проверки функционирования датчиков давления. Помимо этого, оборудование стенда, представляющего собой автоматизированное рабочее место метролога, интегрировано в специализированный стол, что является существенным ограничением для размещения стенда в помещении небольшой площади.
Известен комплект METROL АРМ-1 для поверки датчиков и преобразователей давления производства ООО «Метрологическое обеспечение». Комплект для поверки METROL АРМ-1 предназначен для организации рабочего места поверителя как комплексное решение для поверки (калибровки) цифровых датчиков и преобразователей давления. Эталонным средством измерения является цифровой манометр METROL 110, особенностью которого является измерение электрических сигналов, генерация напряжения 24 В (для питания датчиков и преобразователей давления), поддержка HART-протокола версии 5 (для настройки и калибровки датчиков давления). Источником давления являются гидравлические или пневматические помпы марки METROL с возможностью задания давления от минус 0,095 МПа до 250 МПа в зависимости от модификации. Результаты испытаний, полученные в процессе поверки (калибровки), фиксируются в персональном компьютере при помощи программного обеспечения METROL-1 посредством передачи их цифровым манометром по USB-кабелю или Bluetooth-модулю, встроенному в цифровой манометр. По окончанию проведения испытаний программное обеспечение автоматически рассчитывает фактическую погрешность поверяемого (калибруемого) средства измерения и выводит протокол поверки (калибровки) на печать (см. интернет-сайт www.metrol-kip.ru/catalog/metrologicheskoe-oborudovanie/komplekty-oborudovaniya/komplekt-dlya-poverki-datchikov-i-preobrazovateley-davleniya).
К недостаткам комплекта для поверки METROL АРМ-1 следует отнести то, что данный комплект не обладает техническими возможностями, необходимыми для проведения проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических. Кроме того, комплект для поверки METROL АРМ-1 предназначен для проведения метрологических поверок датчиков и преобразователей давления различных типов и исполнений, потому в его составе используется высокоточный цифровой манометр с широкой функциональностью, которая является избыточной при проведении проверок функционирования датчиков давления, применяемых в микропроцессорных системах управления и диагностики железнодорожного транспорта, и приводит к значительному удорожанию оборудования стенда.
Техническим результатом изобретения является осуществление посредством стенда технических возможностей для проведения комплексной проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей
термоэлектрических, применяемых в микропроцессорных системах управления и диагностики железнодорожного тягового подвижного состава, например, при проведении текущих ремонтов и технического обслуживания подвижного состава в железнодорожных депо, а также при необходимости проведения внеплановых проверок функционирования датчиков в целях обеспечения безотказного функционирования микропроцессорных систем управления и диагностики железнодорожного тягового подвижного состава, повышения удобства и эффективности работы персонала, а также уменьшение номенклатуры применяемого оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что стенд для проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических, включающий блок питания для подачи питания на датчик давления, пресс для задания давления, цифровой манометр для контроля давления, блок регистрации данных, дополнительно содержит блок преобразования измеряемых сигналов термопреобразователей сопротивления, блок преобразования измеряемых сигналов преобразователей термоэлектрических, блок измерителя для измерения и преобразования сигналов, поступающих с датчика давления, блока преобразования измеряемых сигналов термопреобразователей сопротивления и блока преобразования измеряемых сигналов преобразователей термоэлектрических с последующим отображением результата измерения на цифровом индикаторе и передачей на блок преобразователя интерфейсов, причем блок измерителя, блок преобразования измеряемых сигналов термопреобразователей и блок преобразования измеряемых сигналов преобразователей
термоэлектрических размещены на передней панели пульта, выполненного в виде корпуса промышленного исполнения с галетным переключателем, имеющим три положения переключения по одному для каждого типа проверяемых устройств, блок задания температуры, предназначенный для воздействия на чувствительные элементы термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических, причем блок преобразователя интерфейсов, расположен между пультом и блоком регистрации данных и предназначен для гальванической изоляции последовательного интерфейса и обеспечения защиты USB-порта блока регистрации данных от импульсных помех, а в блоке регистрации данных установлена программа стендовая управляющая с интерфейсом для последовательной проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На чертеже изображена схема стенда для проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических (далее по тексту - стенда).
Стенд включает в себя блок 1 питания, представляющий собой источник питания постоянного тока, предназначенный для подачи питания на датчик 2 давления, пресс 3 поверочный пневматический и манометр 4 цифровой (образцовый), предназначенные для создания воздействия на чувствительный элемент датчика 2 давления. Также стенд включает в себя блок 5 регистрации данных, блок 6 преобразования измеряемых сигналов термопреобразователей 7 сопротивления (далее по тексту - блок 6), выполненный в виде нормирующего преобразователя сигналов измерительного НПСИ-ТС, блок 8 преобразования измеряемых сигналов преобразователей 9 термоэлектрических (далее по тексту - блок 8), выполненный в виде нормирующего преобразователя сигналов измерительного НПСИ-ТП, блок 10 измерителя (далее по тексту - блок 10) для измерения и преобразования сигналов, поступающих с датчика 2 давления, блока 6 и блока 8. Блок 11 преобразователя интерфейсов связан с блоком 5 регистрации данных и предназначен для гальванической изоляции последовательного интерфейса и обеспечения защиты USB-порта от импульсных помех.
Блоки 6, 8 и 10 размещены на передней панели пульта 12, выполненного в виде корпуса промышленного исполнения. Блок 13 задания температуры, выполненный в виде циркуляционного термостата с термоизолированной емкостью (ванной), предназначен для создания воздействия на чувствительный элемент термопреобразователей 7 сопротивления и преобразователей 9 термоэлектрических.
Заявленный стенд работает следующим образом.
Для проведения проверки функционирования датчика 2 давления его соединяют с блоком 1 источника питания и пультом 12, а именно с блоком 10, подключают пульт 12 к сети переменного тока 220 В, на пульте 12 устанавливают галетный переключатель в положение, соответствующее типу проверяемого устройства, устанавливают датчик 2 давления в самоподжимном патроне пресса 3. Включают блок 5 регистрации данных и запускают на нем программу стендовую управляющую с интерфейсом для последовательной проверки функционирования проверяемых датчиков. Блок 5 предназначен для установки входного давления в соответствии с выбранным типом проверяемого датчика давления, входной температуры в диапазоне от +25 до +90°С, измерения токового выходного сигнала в диапазоне от 0 до 5 мА, сохранения результатов измерений, вывода результатов на экран монитора и формирования отчета. В качестве блока 5 может быть использован персональный компьютер или ноутбук. В гидравлической системе пресса 3 создают давление в соответствии с программой стендовой управляющей. Значение заданного давления контролируют с помощью образцового манометра 4, показания датчика 2 давления контролируют при помощи блока 10. Измеренное значение токового выходного сигнала отображается на индикаторе блока 10, передается по последовательному цифровому интерфейсу RS485 через блок 11 преобразователя интерфейсов на USB-вход блока 5 регистрации данных и отображается на мониторе блока 5 регистрации данных. После завершения проверки отсоединяют датчик 2 давления от пульта 12 и блока 1 источника питания.
Для проверки термопреобразователя 7 сопротивления его соединяют с блоком 6, подключают термостат, входящий в состав блока 13 задания температуры, к сети переменного тока 220 В, устанавливают термопреобразователь 7 сопротивления на крышке ванны термостата, галетный переключатель на пульте 12 устанавливают в положение, соответствующее типу проверяемого устройства, и задают температуру жидкой среды в ванне термостата в соответствии с программой стендовой управляющей. Текущую температуру жидкой среды контролируют на дисплее термостата. Измеренное значение токового выходного сигнала отображается на индикаторе блока 10, передается по последовательному цифровому интерфейсу RS485 через блок 11 преобразователя интерфейсов на USB-вход блока 5 регистрации данных и отображается на мониторе блока 5 регистрации данных. После завершения проверки термопреобразователь 7 сопротивления отсоединяют от пульта 12 и блока 13 задания температуры.
Для проверки преобразователя 9 термоэлектрического его соединяют с блоком 8, подключают термостат, входящий в состав блока 12 задания температуры, к сети переменного тока 220 В, устанавливают преобразователь 9 термоэлектрический на крышке ванны термостата, входящего в состав блока 13 задания температуры, галетный переключатель на пульте 12 устанавливают в положение, соответствующее типу проверяемого устройства, задают температуру жидкой среды в соответствии с программой стендовой управляющей. Текущую температуру жидкой среды контролируют на дисплее термостата. Измеренное значение токового выходного сигнала отображается на индикаторе блока 10, передается по последовательному цифровому интерфейсу RS485 через блок 11 преобразователя интерфейсов на USB-вход блока 5 регистрации данных и отображается на мониторе блока 5 регистрации данных. После завершения проверки преобразователь 9 термоэлектрический отсоединяют от пульта 12 и блока 13 задания температуры.
Результаты измерений фиксируются в виде протокола измерений, сохраняются в памяти блока 5 регистрации данных и могут быть выведены на печать непосредственно из программы стендовой управляющей.
Таким образом, техническим результатом изобретения является осуществление посредством стенда технических возможностей для проверки функционирования датчиков давления, термопреобразователей сопротивления и преобразователей термоэлектрических в соответствии с потребностями железнодорожной отрасли в целях обеспечения безотказного функционирования микропроцессорных систем управления и диагностики железнодорожного тягового подвижного состава, повышения удобства и эффективности работы персонала, а также уменьшение номенклатуры применяемого оборудования.