ЭЛЕКТРОННЫЙ МАНОМЕТР

Изобретение относится к области автомобильного сервиса, в частности к устройствам для отображения текущего давления в шинах автомобиля, а также для управления процессом автоматического накачивания шины до заданного давления.
Известно «Устройство для регулирования и визуализации показания давления в пневматической шине транспортного средства», содержащее микропроцессор, подключенный через аналого-цифровой преобразователь к датчикам давления в магистрали сжатого воздуха и/или в шланге подачи сжатого воздуха в шину, а также связанный через энкодер с пультом управления, цифровым индикатором и управляемыми электропневмоклапанами, блок электропитания, при этом дополнительно содержит связанные с микропрцессором часы-таймер реального времени, программу накопления, обработки и записи статистических показаний в определенные поля флэш-памяти, ИК-порт и/или радиопорт связи, предназначенные для беспроводного соединения с портативным компьютером, последовательный порт обмена информацией. Энкодер выполнен с возможностью введения показаний давления в виде угловых показаний поворота ручки, в центральной части которой имеется управляющая кнопка.
Микропроцессор выполнен с возможностью введения в него и отработки программ речевого информирования, определения аварийных событий, безопасного блокирования устройства при появлении аварийных событий, входа и/или выхода из режима пониженного энергопотребления, выдачи статистики и параметров, а также программирования и калибровки. Патент РФ №2171183 МКИ: В 60 С 23/00, G 01 L 17/00 дата публ. 27.07.2001
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является «Портативный пороговый электронный манометр для измерения давления в пневматической шине транспортного средства», содержащий индикатор давления, подсоединенный к микроконтроллеру, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подсоединен к микроконтроллеру, вход - к датчику давления, источник питания с системой управления отключением прибора, подсоединенный к кнопке активации и к вышеперечисленным блокам устройства. Манометр дополнительно содержит подсоединенный к датчику давления пороговый элемент, подсоединенное к микроконтроллеру и к пороговому элементу устройство управления дежурным режимом и подсоединенный к устройству управления дежурным режимом генератор запускающих импульсов. Упомянутое устройство управления позволяет при превышении заданного порогового давления производить запуск узлов измерения давления, выдачу его значения на индикатор и последующее отключение измерительных и управляющих схем прибора.
Патент РФ №2216002 МКИ: G 01 L 17/00; В 60 С 23/00 дата публ. 10.11.2003
Технический результат заключается в повышении надежности электронного манометра путем использования датчика давления с элементом Холла, оперативно реагирующего на изменение напряжение на аккумуляторе, связанное с изменением измеряемого давления, а также повышение функциональных характеристик прибора за счет наличия на дисплее постоянной информации о снижении давления в шинах и автоматическое управление процессом накачивания шин или блокировки этого процесса.
Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что электронный манометр содержит измерительный, индикаторный, силовой и процессорный модули, а также, систему управления отключением-включением прибора, подсоединенную к кнопке активации и вышеперечисленным модулям прибора. Измерительный модуль подключен к процессорному модулю, снабженному блоком управления дежурным режимом, позволяющим при превышении порогового давления производить запуск узлов измерительного модуля и выдачу значений давления, на индикаторный модуль с последующим отключением измерительных и управляющих схем прибора. Система управления отключением-включением манометра совмещена с индикаторным модулем прибора. Последний выполнен в виде дисплея с отображающим элементом, в качестве которого использованы два светодиода. Измерительный модуль снабжен датчиком давления с чувствительным узлом в виде трубки Бурдона, соединенной с датчиком Холла, взаимодействующим с магнитным полем постоянного магнита и предназначен для преобразования давления в воздушной магистрали компрессора в электрический сигнал.
Электронный манометр поясняется чертежами:
Фиг.1 - электронный манометр, функциональная схема;
Фиг.2 - измерительный модуль с датчиком давления;
Фиг.3 - принципиальная схема датчика давления;
Фиг.4 - индикаторный модуль с дисплеем;
Фиг.5 - функциональная схема силового модуля;
Фиг.6 - принципиальная схема процессорного модуля.
Электронный манометр состоит из измерительного 1, индикаторного 2, силового 3 и процессорного 4 модулей. (Фиг.-1)
Электронный манометр работает следующим образом: измерительный модуль с датчиком давления согласно фиг.2 преобразует давление воздуха в шине сначала в механическое перемещение трубки Бурдона 3, а затем в аналоговый электрический сигнал датчика Холла 2, закрепленного на подвижном конце трубки Бурдона; при этом датчик Холла находится в постоянном магнитном поле системы из двух магнитов 1, жестко механически связанных с неподвижным концом трубки Бурдона.
На фиг.3 изображена принципиальная схема датчика давления. Вырабатываемое датчиком Холла напряжение обрабатывается цепочкой R1, R2, C1 для уменьшения влияния повышенной вибрации компрессорного узла, далее обрабатывается процессором.
На фиг.4 изображен индикаторный модуль с дисплеем. Дисплейный модуль отображает на светодиодном трехразрядном индикаторе текущее давление в шине, установленное для накачивания давление, напряжение аккумулятора. Переключение отображаемой информации производится двумя кнопками, с их же помощью производится переустановка задаваемого давления, при этом модуль содержит: светодиодный мультиплексированный индикатор повышенной яркости 1 восьмиразрядный сдвиговый регистр 2; кнопку отображения напряжения и декремента установки давления 3; кнопку отображения давления и инкремента установки давления 4. Функциональная схема силового модуля показана на фиг.5. Силовой модуль обеспечивает питание всех электрических узлов ЭМ и коммутирует электродвигатель компрессора. Напряжение аккумулятора через цепочку VD1, С1, служащую для компенсации временных просадок питания, подается на первичный стабилизатор (1), после которого вторично формируются напряжения:
Uд - питание дисплейного модуля;
Un - питание процессора;
Uo - опорное напряжение для АЦП процессора;
Ux - питание датчика Холла.
Дополнительно процессорным сигналом «Мотор» через силовой ключ (7) происходит управление реле (6), которое включает мотор компрессора через внешний тумблер ЭМ «Работа». Процессорный модуль преобразует в цифровой код и в дальнейшем обрабатывает аналоговые сигналы:
- датчика давления;
- датчика температуры ЭМ;
- напряжения на аккумуляторе.
Кроме того, он обрабатывает состояние кнопок дисплея и передает на дисплейный модуль соответствующую информацию, обрабатывает и хранит значение заданного давления, управляет процессом накачивания, формирует и хранит таблицу тарировки ЭМ, которая необходима ввиду косвенного метода измерения давления.
Принципиальная схема процессорного модуля показана на фиг.6. Процессор DA1 (АТТту3б), оптимально организованный под данную задачу, измеряет три аналоговых напряжения через внутренний 10-разрядный АЦП, при этом напряжение аккумулятора поступает через делитель R1, R2, имея возможность настройки, напряжение температурного датчика измеряется от опорного источника Uo, компенсируя при этом внутренние температурные уходы АЦП.
Использование предложенного электронного манометра позволяет решить следующие задачи: автоматизировать процесс накачивания / подкачивания автомобильных шин, осуществлять контроль за состоянием аккумулятора автомобиля и увеличить срок службы компрессора путем предотвращения его работы в запредельных режимах.