СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к измерительному устройству числа магнитных импульсов и может быть использована для решения ряда технических задач: определения числа оборотов вращающегося вала, определения пройденного расстояния, числа перемещений движущегося объекта относительно неподвижного объекта и др.
В вычислительной технике широко применяются счетные устройства - микрокалькуляторы для выполнения арифметических, алгебраических, тригонометрических, логарифмических и других вычислений [1].
Отметим важную особенность микрокалькулятора: при выполнении последовательной цепи арифметических действий, например, сложения чисел 0+2+2+2. Для получения результата можно использовать несколько способов сложения:
- первый способ - на клавиатуре последовательно нажимают клавиши "0", "сложение", "2", "равно", "сложение", "2", "равно", "сложение", "2", "равно".
В итоге на табло микрокалькулятора получаем результат: число 6.
- второй способ - на клавиатуре последовательно нажимают клавиши "0", "сложение", "2", "равно", "равно", "равно".
В итоге на табло микрокалькулятора получаем тот же правильный результат - число 6, т.е. после выполнения действия сложения 0+2=2, повторное нажатие итоговой клавиши "равно" выполняет предыдущее действие сложения числа 2 к ранее полученной сумме, и это действие будет продолжаться при каждом последующим нажатии данной клавиши "равно" с индикацией результата сложения на табло микрокалькулятора.
Разумеется, тот же принцип сложения сохраняется, если набрать в качестве слагаемого дробное число.
Таким образом, для выполнения действия сложения цепи слагаемых, состоящих из одинаковых цифр, достаточно на клавиатуре калькулятора набрать первое слагаемое (целое или дробное число, им может быть и число "0"), нажать клавишу сложения "+", набрать всего один раз число, соответствующее второму слагаемому и всем последующим, и нажать на клавишу "=" (т.е. на клавишу равно) столько количество раз, сколько число слагаемых.
Заметим, нажатие итоговой клавиши "равно" вызывает замыкание контактов, расположенных в основании этой клавиши, и, соответственно, электрической цепи в схеме микрокалькулятора.
Таким образом, нажатие итоговой клавиши "равно" микрокалькулятора можно заменить замыканием ее контактов, что, в свою очередь, будет имитировать, например, сложение последнего числа, которое было набрано в предыдущей типовой операции.
Недостатком микрокалькулятора является невозможность выполнения арифметических вычислений, например, сложения и др. без выполнения механических операций с его клавиатурой (необходимо нажимать на определенную клавишу микрокалькулятора).
В технике известны и широко применяются герметизированные магнито-управляемые контакты (герконы) [2]. Они используются в коммутационной технике, промышленных и автомобильных датчиках, датчиках охранной сигнализации, измерительной аппаратуре и реле. При действии постоянного магнитного поля (при приближении магнита к корпусу геркона) контакты геркона замыкаются, при прекращении действия магнитного поля (при удалении магнита от корпуса геркона на определенное расстояние) контакты геркона размыкаются. При включении геркона в электрическую цепь управления, с помощью постоянного магнита электрическая цепь может быть замкнута или разомкнута в зависимости от расположения магнита относительно герметизированных магнитоуправляемых контактов.
Предлагаемой полезной моделью решается задача сохранения работоспособности счетного устройства - микрокалькулятора при выполнении, например, сложения цепи слагаемых, состоящей из одинаковых цифр, без механического воздействия (нажатия) на его итоговую клавишу "равно".
Для достижения указанного технического результата на внешней панели микрокалькулятора расположен разъем в виде миниатюрной розетки, соединенной параллельно электропроводной цепью с итоговой клеммой "равно" микрокалькулятора, к розетке с помощью штекера присоединены герметизированные магнитоуправляемые контакты.
Схема разработанного счетного устройства приведена на фиг.
Позиции на фиг. обозначают:
1 - микрокалькулятор; 2 - разъем (розетка); 3 - корпус геркона; 4 - постоянный магнит; 5 - контакты итоговой клавиши "равно" микрокалькулятора; 6 - герметизированные магнитоуправляемые контакты геркона.
Счетное устройство состоит из микрокалькулятора 1, на внешней панели микрокалькулятора расположен разъем в виде миниатюрной розетки 2, соединенной параллельно электропроводной цепью с итоговой клеммой "равно" микрокалькулятора 5, к розетке с помощью штекера присоединены герметизированные магнитоуправляемые контакты 6 геркона 3, от которых на некотором расстоянии находится автономно постоянный магнит 4.
Счетное устройство работает следующим образом.
- при определении числа оборотов вращения вала (колеса)
Постоянный магнит 4 механически закрепляется на торцевой поверхности колеса. Затем с помощью своего привода колесо с валом выводится на рабочий режим вращения. На клавиатуре микрокалькулятора 1 задается функция сложения: последовательно нажимают клавиши "0", "сложение", "1". Путем перемещения геркона 3 к магниту 4 между ними создается зазор ~5 мм (соединение геркона 3 с розеткой 2, обеспечивающей его электропроводную связь с контактами итоговой клавиши "равно" микрокалькулятора 1 может осуществляться с помощью гибкого тонкого медного провода).
При каждом обороте колеса с валом, прикрепленный к нему магнит 4 проходит непосредственно близко от геркона 3 и замыкает его магнито-управляемые контакты 6, т.е. замыкает контакты, расположенные в основании итоговой клавиши "0" микрокалькулятора 1, что адекватно механическому нажатию на эту клавишу, и имитирует функцию сложения. На табло микрокалькулятора появляется цифра 1, при повторном проходе магнита 4 над герконом 3 (колесо вращается) появляется цифра 2 и т.д.
Число оборотов колеса (вала) в единицу времени вычисляют путем деления цифровой величины, зафиксированной на табло микрокалькулятора 1, на временной отрезок времени, за который она была получена.
- при определении расстояния, пройденного человеком пешком
На клавиатуре микрокалькулятора 1 набирают число, соответствующее среднему шагу при ходьбе конкретного лица, т.е. пользователя;
задают функцию сложения, т.е. нажимают клавишу "сложение"; геркон 3, соединенный электропроводной цепью с контактами итоговой клавиши "равно" микрокалькулятора 1 располагают в боковом кармане одежды (пиджака или брюк); надевают магнитный браслет на кисть руки (или постоянный магнит 4 закрепляют в нижнюю часть рукава одежды - пиджака, рубашки на уровне бокового кармана, где расположен геркон;
Отсчет пройденного расстояния происходит автоматически с индикацией абсолютного результата на табло микрокалькулятора при каждом шаге данного лица. При совершении шага человек синхронно проносит руку (выполняет маховое движение рукой) относительно кармана с герконом 3 и микрокалькулятором 1, что приводит к замыканию магнитоуправляемых контактов. Это, в свою очередь, адекватно замыканию контактов, расположенных в основании итоговой клавиши "0", и имитирует функцию сложения последовательной цепи слагаемых, состоящих из численно равных величин среднего шага данного лица.
Средний шаг при ходьбе определяется предварительно для каждого человека, путем деления известного контрольного отрезка, например, 10 м на количество шагов, затраченных на преодоление данного отрезка.
Таким образом, разработанное счетное устройство может применяться в качестве шагомера и может быть рекомендовано пожилым людям (пенсионерам) и спортсменам, т.е. лицам, ведущим контроль пройденного пути.
- при определении расстояния, преодоленного на велосипеде
Закрепляют на спице, например переднего колеса велосипеда, постоянный магнит 4, а на вилке колеса напротив магнита также жестко закрепляют геркон 3, соединенный по типовой схеме с микрокалькулятором (см. фиг.). При этом микрокалькулятор 1 может быть удален от геркона 3 на расстояние до ~0,5 м (при наличии соответствующего гибкого медного провода) и закреплен на руле (раме) велосипеда.
На клавиатуре микрокалькулятора 1 набирают число, соответствующее длине обода колеса велосипеда; задают функцию сложения, т.е. нажимают клавишу "+";
Счетное устройство подготовлено к работе в автоматическом режиме. При движении велосипеда и совершении одного оборота колеса постоянный магнит 4 проходит мимо геркона 3, замыкает его магнитоуправляемые контакты 6, что, в свою очередь, адекватно замыканию контактов 5, расположенных в основании итоговой клавиши "равно" микрокалькулятора. Это имитирует функцию сложения последовательной цепи слагаемых, состоящих из численно равных величин длины обода колеса велосипеда. Как видно, общее число слагаемых будет равно суммарному числу оборотов колеса велосипеда, а сумма цепи слагаемых - пройденному расстоянию на велосипеде. Численная величина этого расстояния будет индицироваться на табло микрокалькулятора.
- определение числа перемещений движущегося объекта, например, определение количества открываний дверей и т.п.
Постоянный магнит 4 и герметизированные магнитоуправляемые контакты 6 геркона 3 закрепляют в притворе дверей (по примеру охранной сигнализации). При этом геркон соединяют по типовой схеме с микрокалькулятором 1 (см. фиг). Микрокалькулятор может быть расположен на значительном расстоянии, например, на столе у руководителя (секретаря) фирмы и т.п.
На клавиатуре микрокалькулятора 1 задается функция сложения: последовательно нажимают клавиши "0", "сложение", "1".
Счетное устройство подготовлено к работе в автоматическом режиме. При каждом открытии (закрытии) дверей магнитоуправляемые контакты один раз замыкаются, что имитирует функцию сложения числа "1" и на табло инициируется сумма числа открывания-закрывания дверей (числа входа-выхода посетителей и др.).
Таким образом, разработанное счетное устройство может выполнять разнообразные функции: счетчика числа оборотов колеса (вала), шагомера, определение расстояния при езде на велосипеде и др., определение числа посетителей или числа открывания-закрывания дверей и др.
К достоинству заявляемой полезной модели относится:
- универсальность, т.е. возможность применения для различных целей (сохраняются первоначальные функции калькулятора - выполнять арифметические, алгебраические, тригонометрические, логарифмические, др. вычисления, и добавляются новые направления его использования - в качестве счетчика числа оборотов колеса, шагомера, определителя расстояния при езде на велосипеде и др.);
- низкая стоимость, обусловленная наличием самого простого микрокалькулятора, выполняющего четыре арифметических действия и имеющего разъем для штекерного присоединения на гибком проводе герметизированных магнитоуправляемых контактов.
Библиографические источники
1. Микрокалькулятор МК 61 "Электроника". Руководство по эксплуатации. - Киев: ГП ППО "Укрвузполиграф", 1988.
2. С.Карабанов, Б.Сажин, Р.Майзельс. Магнитоуправляемые контакты. Герконовые реле. Состояние рынка и перспективы развития. Журнал «Электронные компоненты», №6, 2001, С.45-48.