УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к измерительной технике, а более конкретно к устройствам для измерения вибрации, в корпусе которого имеется датчик вибрации MEMS-типа, соединенный через коммутатор с микроконтроллером, который соединен с блоком питания.
В данном описании использованы следующие сокращения:
MEMS - Микроэлектромеханические системы (МЭМС) — устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты.
АЦП - Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
ЦАП - Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд).
Уровень техники.
В настоящее время известны различные устройства для измерения параметров вибрации, в корпусе которых имеется датчик вибрации MEMS-типа, соединенный с микроконтроллером и с блоком питания, например тот, что описан в патенте на изобретение патент RU 2226676 МПК 7 G01H17/00 опубликованный 28.07.2003).
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели. Недостатком данного устройства является невозможность автоматической самодиагностики устройства. Для реализации функции контроля работоспособности датчика вибрации используется дополнительный вход для переключения датчика из режима измерения и контроля в режим проверки работоспособности, имеется возможность проверки только датчика в целом без анализа целостности аналогового тракта и оценки неизменности точки установки датчика. В указанном устройстве невозможна реализация функции самодиагностики датчика, для периодического контроля требуется наличие внешней системы.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить устройство для измерения параметров вибрации, в корпусе которого имеется датчик вибрации MEMS-типа, соединенный с микроконтроллером и с блоком питания, позволяющий как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить возможность автоматической самодиагностики устройства, что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели.
Для достижения этой цели микроконтроллер имеет блок формирования тестового сигнала, соединенный через цифро-аналоговый преобразователь с коммутатором, при этом коммутатор соединен через блок аналогового усиления с аналогово-цифровым преобразователем микроконтроллера, причем коммутатор соединен с микроконтроллером, а блок аналогового усиления с блоком питания.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность обеспечить автоматическую самодиагностику устройства.
Существует еще один преимущественный вариант исполнения полезной модели, в котором устройство дополнительно имеет приемопередатчик, соединенный с микроконтроллером.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность принимать и передавать данные с устройства на внешний электронный блок, например, пульт управления, компьютер.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемый рисунок на котором:
- фигура 1 схематично изображает функциональную схему устройства для измерения параметров вибрации, согласно полезной модели.
Согласно фигуре 1 устройство для измерения параметров вибрации имеет корпус 1, в котором имеется датчик 2 вибрации MEMS-типа, (интегральный MEMS-акселерометр, датчик виброускорения) соединенный через коммутатор 3 с микроконтроллером 4 и с блоком питания 5. Микроконтроллер 4 имеет блок формирования тестового сала 41, соединенный через цифро-аналоговый преобразователь 42 с коммутатором 3, при этом коммутатор 3 соединен через блок аналогового усиления 6 с аналогово-цифровым преобразователем 43  микроконтроллера 4. Коммутатор 3 соединен с микроконтроллером 4, а блок аналогового усиления 6 с блоком питания. Устройство дополнительно имеет приемопередатчик 7, соединенный с микроконтроллером 4.
Осуществление полезной модели.
Устройство для измерения параметров вибрации используют следующим образом. Располагают устройство на поверхность внешнего механизма, параметры вибрации которого необходимо измерить.
В режиме измерения и контроля вибрации выходы микросхемы датчика вибрации 2 соединены со входами встроенного  АЦП 43 микроконтроллера 4.  В режиме самодиагностики датчика 2 коммутатор 3 подключает выход встроенного ЦАП 42 микроконтроллера 4  к входам встроенного АЦП 43 микроконтроллера 4 (при этом задействован и аналоговый усилитель 6).
Микроконтроллер 4 выполняет алгоритм проверки, подавая тестовый сигнал на встроенный ЦАП 42 микроконтроллера 4 в виде синусоидального колебания с амплитудой, равной:
V
=0.5 * V
A
ADC
V
ADC
где - напряжение питания встроенного АЦП 43 микроконтроллера 43. Частота синусоидального колебания выбирается в зависимости от частотной полосы, выбранной для датчика 2, при этом частота тестового синусоидального колебания должна находиться в середине полосы частот датчика 2. Результаты оцифровки сигнала от встроенного АЦП 43 заносятся в энергонезависимую память микроконтроллера 4. После чего коммутатор 3 подключает выходы микросхемы датчика вибрации 2 MEMS-типа к входам АЦП 43 микроконтроллера 4.
Микроконтроллер 4 после этого проводит второй этап проверки: наличие постоянной составляющей вибрации на уровне 1G (ускорение свободного падения) с учетом пространственной ориентации датчика 2. Результат второго теста также заносится в энергонезависимую память микроконтроллера 4.
После проведения тестов, интеллектуальный датчик может передать сохраненные результаты по запросу от внешней системы виброконтроля. Все результаты тестов самодиагностики сохраняются в виде журнала в энергонезависимой памяти микроконтроллера, для каждого результата теста сохраняется также дата проведения самодиагностики.
Промышленная применимость.
Устройство для измерения параметров вибрации может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели.
В соответствии с предложенным решением заявителями был изготовлен опытный образец устройства для измерения вибрации.
В качестве датчика 2 вибрации использовался интегральный MEMS-акселерометр. Испытания опытного образца устройства для измерения вибрации показали, что становится возможным осуществление автоматической самодиагностики устройства.
Кроме того, в результате испытаний опытного образца устройства для измерения вибрации было обнаружено, что он по сравнению с аналогами становится возможным передавать сигналы на внешний электронный блок.