Устройство мониторинга гидравлического давления

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в гидравлических системах, в горной промышленности, при проведении подземных горных работ, научно-исследовательских работ в области геомеханики, а именно для мониторинга гидравлического давления в горно-шахтном оборудовании, например в гидравлической системе стоек механизированной крепи и в призабойной гидравлической стоечной крепи.
Известен комплекс для измерения гидравлического давления (патент RU №90899, МПК G01L 9/00, опубл. 20.01.2010) содержащий датчик давления и устройство управления. В корпусе датчика давления расположены тензорезисторный мост, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор (микроконтроллер), приемо-передающий радиомодем, приемо-передающая антенна, постоянно запоминающий элемент (внутренняя память), источник питания. Устройство управления содержит микропроцессор, приемо-передающий радиомодем, приемо-передающую антенну.
Недостатками известной полезной модели являются отсутствие автономности датчика давления, так как датчик давления входит в комплекс, в котором имеется устройство управления, которое взаимодействует с датчиком давления на расстоянии при помощи двусторонней беспроводной связи в виде радиомодемов, антенн, на которые могут воздействовать подземные условия эксплуатации и высоковольтное подземное оборудование, отрицательно влияющие на надежность передачи информации между устройствами.
Техническим результатом является создание автономного устройства мониторинга гидравлического давления, позволяющего взаимодействовать с ним непосредственно в месте установки, а также повышение надежности управления и передачи информации.
Технический результат достигается тем, что устройство мониторинга гидравлического давления включает датчик давления, микроконтроллер, внутреннюю память, источник питания, расположенные в корпусе устройства, согласно полезной модели имеет расположенные на корпусе устройства элементы человеко-машинного интерфейса, а также разъем для подключения внешней памяти и универсальный разъем, ниппель, являющийся частью корпуса. Элементы человеко-машинного интерфейса могут быть выполнены в виде кнопок и/или дисплея, и/или светового индикатора.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема устройства мониторинга гидравлического давления, на фиг. 2 - вид спереди устройства мониторинга гидравлического давления, на фиг. 3 - вид А-А по фиг. 2.
Устройство мониторинга гидравлического давления 1 (фиг. 1-3) содержит корпус, внутри которого расположены датчик давления 2, микроконтроллер 3, внутренняя память 4, источник питания 5, на внешней части корпуса расположены элементы человеко-машинного интерфейса, ниппель 12, разъем 9 для подключения внешней памяти и универсальный разъем 11. Так же устройство может содержать приемо-передающий радиомодем, приемо-передающую антенну.
Ниппель 12 является частью корпуса. Его внешняя часть, расположенная снаружи корпуса, служит для присоединения устройства к гидравлической системе, а часть, обращенная внутрь корпуса устройства, связана с датчиком давления 2.
Датчик давления 2 соединен с платой управления и взаимосвязан с микроконтроллером, расположенным на плате управления. Полученные от датчика давления данные обрабатываются в микроконтроллере и передаются во внутреннюю память, расположенную на плате управления.
Элементы человеко-машинного интерфейса (средства взаимодействия) могут быть выполнены в виде дисплея 6, кнопок 7, светового индикатора 8. Дисплей 6 может быть выполнен как с функцией вывода информации, так и с функцией ввода-вывода информации посредством совмещения его с сенсорной панелью, которая выполняет функцию кнопок. Дисплей 6 может быть, как цветным, так и монохромным, выполненным с применением энергоэффективных технологий, например, на основе органических светодиодов, электронных чернил или квантовых точек. Дисплей 6 предназначен для прямого и полноценного взаимодействия с датчиком 2 (вывод различной служебной информации, просмотр последних событий, измеренных значений, отображение настроек и т.д.). Световой индикатор 8 может быть выполнен в виде сигнального светодиода, который сигнализирует о состоянии датчика 2 (режимы ожидания, измерения, отключен, низкий заряд батареи и др.) Для ввода информации элементы человеко-машинного интерфейса могут быть выполнены в виде кнопок 7 на корпусе устройства и в виде сенсорной панели совмещенной с дисплеем 6 устройства. Кнопки 7, расположенные на корпусе, могут быть как механическими, так и сенсорными.
Элементы человеко-машинного интерфейса, расположенные на внешней части корпуса устройства, соединены с платой управления, расположенной внутри корпуса устройства. Элементы человеко-машинного интерфейса могут быть закреплены в отверстиях и/или в пазах на корпусе. Например, дисплей 6 и кнопки 7 закреплены в пазах, а световой индикатор 8 - в отверстии.
В разъеме для внешней памяти 9 может быть установлена внешняя память 10, например, карта памяти. На карту памяти записываются показания, зафиксированные датчиком давления, и с помощью, которой возможно считывание и перенос данных с устройства путем ее извлечения и установки на любом устройстве, способном воспринимать имеющуюся информацию, например, персональном компьютере. Сбор данных об изменении давления с течением времени в гидравлических стойках механизированной крепи или призабойной гидравлической стоечной крепи необходим для последующего анализа. Анализ данных производится для определения и оценки происходящих геомеханических процессов в массиве горных пород исследуемого подземного горного предприятия, при ведении очистных и подготовительных горных работ.
Универсальный разъем 11 предназначен для подключения устройства к персональному компьютеру с целью чтения данных с внутренней памяти 4, настройки, корректировки и восстановления встроенного программного обеспечения, детальной диагностики ошибок и неполадок в устройстве, а также для заряда встроенного источника питания 5, при использовании, в качестве последнего, электрического аккумулятора. В качестве источника питания 5, с высокой энергоемкостью, могут быть использованы одноразовые литиевые батареи или многоразовые литий-ионные аккумуляторы и их разновидности.
Пример работы устройства мониторинга гидравлического давления для гидравлической системы стоек механизированной крепи. Устройство содержит на корпусе ниппель 12 для подключения к гидравлической системе стоек механизированной крепи, внутри корпуса расположен электронный датчик давления 2, который является продолжением ниппеля 12 и преобразует воздействующее на него гидравлическое давление в электрический сигнал, передающийся на плату управления к которой он подключен, которая в свою очередь содержит микроконтроллер 3, управляющий электронными компонентами устройства, источник питания 3 в виде литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающий электрической энергией все компоненты устройства, На внешней части корпуса расположены элементы человеко-машинного интерфейса соединенные с платой управления в виде дисплея для отображения информации (настроек, результатов измерения, состояния устройства, режимов его работы) и кнопок для управления устройством (для ввода информации и настройки необходимых параметров), а также сигнальный светодиод, который сигнализирует о состоянии устройства. В процессе работы устройство с заданной периодичностью измеряет давление в гидравлической системе стоек механизированной крепи, фиксирует получаемые с датчика давления показания в соответствии с заданным алгоритмом, увязывая их со временем и сохраняя их во внутренней памяти устройства. Необходимые данные выводятся на экран, в том числе измеренные показания (в виде графика и/или табличном виде) с возможностью их детального анализа непосредственно на месте установки. Наличие таких элементов человеко-машинного интерфейса делает устройство интерактивным и дает возможность оперативно получать и анализировать информацию непосредственно на устройстве в месте его установки, а также производить его диагностику и вносить изменения в алгоритмы его работы без остановки процесса мониторинга, демонтажа устройства и редактирования встроенного программного обеспечения.