Информационное коммутирующее устройство

Полезная модель предназначена для применения на рабочем месте поверки (проверки) датчиков давления или преобразователей давления, в части коммутирующего устройства, которое производит сборку электрической схемы для конкретного типа датчика, а также в качестве информационного устройства.
По уровню техники информационное коммутирующее устройство относится к устройствам для сборки схемы поверки (проверки) датчиков и преобразователей давления, установленных на тяговом подвижном составе, в стационарных условиях производственных участков. Данное предложение является промышленно применимым, так как при конструировании информационного коммутирующего устройства заложена возможность программно добавлять новые типы датчиков.
В настоящее время существует множество различных датчиков и преобразователей давления разных производителей, которые отличаются по следующим характеристикам:
- различное конструктивное исполнение электрических разъемов;
- различный тип выходного сигнала (по току, по напряжению);
- различные схемы подключения (двух-трех-четырехпроводные);
- различные напряжения питания (от 15 до 36 В);
- различные нагрузки (от 50 Ом до 10 кОм).
По уровню техники выявлено техническое решение RU №2569911 С2 «Автоматизированная система контроля и диагностики электрических цепей сложных технических изделий». Общим техническим решением между предложенным техническим решением и прототипом является итерационная программа и совокупность сменных программных частных таблиц соединений, в которых отражены топологии электрических цепей индивидуальные для каждого типа контролируемого изделия. Недостатком аналогичного устройства является сложность технической реализации и дорогое исполнение: применение отдельного компьютера, интерфейсной магистрали. В предложенном информационном коммутирующем устройстве они не используются.
Обычно при поверке (проверке) технического состояния каждого типа датчика необходимо вручную собирать электрическую схему, по таблицам или методикам выставлять необходимые параметры средств измерений. При смене типа датчика все операции необходимо повторять в соответствии с конкретным типом датчика. При этом имеется вероятность ошибки при сборке схемы, что в свою очередь может привести к выходу из строя либо самих датчиков давления, либо используемых при поверке (проверке) средств измерений.
Задачей информационного коммутирующего устройства является автоматическая коммутация поверочной (проверочной) схемы в зависимости от выбранного типа датчика или преобразователя давления, а также выдача подсказки специалисту по настройке средств измерений в соответствии с требованиями методик поверки, что в свою очередь существенно сокращает время по поверке (проверке) датчика, повышает производительность труда, а также исключает ошибочные действия со стороны персонала и выход из строя датчиков давления, либо используемых при поверке средств измерений.
При использовании информационного коммутирующего устройства время технологического процесса поверки (проверки) датчиков давления значительно сокращается за счет исключения из технологического процесса следующих операций:
- демонтаж предыдущей схемы поверки (проверки);
- поиск НД на следующий тип датчика;
- поиск в НД чертежа электрической схемы и подбор соответствующих жгутов и проводов;
- сборка электрической схемы поверки (проверки) датчика;
- проверка правильности сборки схемы;
- поиск в НД раздела о настройке и подготовке используемых средств измерений.
Техническим результатом заявленного информационного коммутирующего устройства является возможность ускорения процесса и исключения человеческого фактора в плане ошибок, за счет автоматической сборки необходимой схемы поверки датчиков давления. Кроме того, появляется возможность упрощения пользования устройством до уровня отсутствия специальной подготовки специалиста.
Как следствие достижения технического результата, общественно-полезным эффектом является снижение стоимости устройства и повышение эффективности достижения результата и качества поверки датчиков давления. Принцип работы информационного коммутирующего устройства: К информационно коммутирующему устройству постоянно подключены все измерительные приборы: вольтметр, источник питания, магазин сопротивления. Подключению подлежат только датчики давления.
Нажимая кнопку «ВЫБОР», (см. фиг. 1) модуль микроконтроллера (фиг. 2), а на электрической схеме А2.2. (фиг. 3) выводит на информационную панель типы датчиков. Выбранный тип датчика подтверждается нажатием на кнопку «ВВОД».
Далее в соответствии с выбранным типом датчика микроконтроллер выводит на информационную панель подсказку - какой номинал сопротивления необходимо установить на магазине сопротивлений, который подключен к информационному коммутирующему устройству через разъем XS2 (фиг. 1, фиг. 3). Далее производится подтверждение, нажатием на кнопку «ВВОД».
Затем микроконтроллер выводит на информационную панель подсказку - какое напряжение необходимо установить на источнике питания, который подключен к информационному коммутирующему устройству через разъем ХР3 (фиг. 1, фиг. 3), в соответствии с выбранным типом датчика. Производится подтверждение, нажатием на кнопку «ВВОД».
Следующая подсказка - в какой режим установить вольтметр (измерения тока или напряжения), который подключен к информационному коммутирующему устройству через разъем XS1 (фиг. 1, фиг. 3). Производится подтверждение нажатием на кнопку «ВВОД».
После последнего подтверждения по кнопке «ВВОД» программа микроконтроллера анализирует все введенные параметры и формирует управляющие сигналы на модуль коммутации (фиг. 2), к которому подключены все измерительные приборы и поверяемый (проверяемый) датчик давления.
При этом происходит автоматическая сборка схемы подключения в соответствии с выбранным типом датчика.
Сопротивление коммутирующих элементов подобрано так, что оно не превышает переходного сопротивления в соединительных разъемах и не оказывает влияния на процесс измерения параметров датчиков давления.
Имеется возможность программно добавлять новые типы датчиков.
Электрическая схема информационного коммутирующего устройства работает следующим образом.
1. Информационная панель состоит из восьми матричных светодиодных панелей DHG1…DHG8. Каждая матрица имеет размер 5 столбцов, 7 строк. Буквенно-цифровая информация выводится в динамическом режиме построчно. Каждая строка имеет сорок светодиодных точек. Семь строк образуют кадр сообщения. В сообщении может быть до четырех кадров. Частота обновления кадра 70 Гц.
Каждая строка формируется в регистрах DD3…DD7 следующим образом. В соответствии с выводимым на экран кадром микроконтроллер раскладывает побайтно кадр, хранящийся в памяти. Байт выставляется на шину данных и по тактовому сигналу записывается в соответствующий регистр. После того как во все регистры будет записана информация, включается первый ключ микросхемы DVT9 первой строки. Далее в регистры записывается информация о второй строке. Включается второй ключ микросхемы DVT9 второй строки. Аналогично формируются остальные строки кадра ключами DVT10…DVT12. Затем процесс повторяется.
Сообщения, выводимые на экран, представлены в таблице:
2. Модуль коммутации состоит из ключей VT1, VT2, оптических пар DA1…DA4, поляризованного реле, разъема ХР2 для подключения датчиков, XS1 для подключения вольтметра, XS2 для подключения магазина сопротивления, ХРЗ для подключения источника питания.
Описывая схему коммутации двоичной логикой и применяя методы оптимизации цифровых автоматов, удалось установить, что при построении схемы проверки датчиков, переключению подлежит только цепь режима измерения - режим измерения напряжения или тока.
Поэтому задача сводится к подключению вольтметра последовательно с измерительной цепью (режим измерения тока) или параллельно с измерительной цепью (режим измерения напряжения).
В соответствии с выбранным типом датчика микроконтроллер подает короткий импульс либо на ключ VT1, либо на ключ VT2. При этом реле устанавливается либо в положение «I» либо «U», подключая своими контактами вольтметр в соответствующий режим измерения (сам вольтметр переводится в нужный режим оператором по подсказке на экране).
3. Микроконтроллер DD2 является управляющим элементом схемы. Работает на частоте внешнего кварца 4 МГц.
4. На DA5 построен импульсный источник питания 5 В. Назначение остальных элементов носит вспомогательный характер для корректной работы аппаратной части и возможности программирования микроконтроллера.