УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

Полезная модель относится к области охраны труда, а именно к контролю параметров микроклимата на рабочем месте и предназначена для измерения температуры, влажности, скорости движения воздуха (СДВ), индекса тепловой нагрузки среды (ТНС), комплексно воздействующих на человека, находящегося на рабочем месте.
Известно устройство Термоанемометр + Гигрометр ТКА-ПКМ модель 60 (№24248-09 в Госреестре средств измерений). Оно содержит измерительную головку с датчиками температуры, влажности, скорости потока воздуха и блок индикации, включающий индикатор, отображающий измеренную информацию на жидкокристаллическом дисплее. Аналоговые выходы датчиков с измерительной головки, поступают через кабель на многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) находящийся в блоке индикации. Пересчет измеренных АЦП значений в реальные значения температуры, влажности и СДВ в блоке индикации осуществляет микроконтролер.
Однако известное устройство не позволяет измерить все параметры микроклимата необходимые для их контроля: отсутствует возможность измерения ТНС - индекса, возможность сохранения измеренных величин в энергонезависимой памяти, невозможность подключения устройства к компьютеру через USB-порт для передачи данных, что существенно снижает производительность аттестующей организации при производственном контроле и аттестации рабочих мест.
В качестве ближайшего аналога по технической сущности принято устройство для измерения параметров микроклимата - Измеритель температуры и влажности воздуха с функцией измерения ТНС-индекса ТКА-ПКМ модель 20 (№24248-09 в Госреестре средств измерений), которое содержит измерительную головку и блок индикации. Измерительная головка содержит датчики температуры, влажности, скорости воздуха, аналого-цифровой преобразователь(АЦП), микропроцессор и аккумуляторную батарею. Определение ТНС-индекса в известном устройстве производится путем пересчета показаний датчика температуры при измерении температуры воздуха и показаний того же датчика при помещении его в пластиковую емкость, так называемый «черный шар».
Блок индикации содержит индикатор для отображения информации на жидкокристаллическом дисплее, органы управления, микропроцессор, энергонезависимую память, блок питания.
Аналоговый выход с блока датчиков поступает через кабель в вольтметр, находящийся в блоке индикации.
Однако известное устройство не может быть использовано для контроля всех параметров микроклимата на рабочем месте, так как не измеряет скорость потока воздуха. Кроме этого, для измерения ТНС-индекса это устройство использует разнесенные по времени данные датчика температуры.
Задачей полезной модели является создание устройства для измерения параметров микроклимата, позволяющее осуществлять контроль всех параметров микроклимата на рабочем месте и максимально оптимизировать процесс измерения.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для измерения параметров микроклимата, из измерительной головки с датчиками температуры, влажности, скорости движения воздуха, цифровым преобразователем, микропроцессором, аккумуляторной батареей и блока индикации, состоит по меньшей мере из двух измерительных головок и снабжено отдельным термодатчиком для измерения тепловой нагрузки среды, помещенным в черный пластиковый шар, и радиомодулями для подключения измерительных головок к блоку индикации посредством радиоканала, при этом каждая измерительная головка дополнительно содержит кулер для обдува датчика температуры.
Устройство дополнительно снабжено по меньшей мере одним термодатчиком для измерения тепловой нагрузки среды.
Использование полезной модели позволяет получить следующий технический результат.
Устройство позволяет измерять и контролировать одновременно все параметры микроклимата - температуру, влажность, скорость движения воздуха и тепловую нагрузку среды, осуществлять одновременное измерение этих параметров сразу в нескольких точках одним оператором, запоминать измеренные данные по многим рабочим местам в энергонезависимой памяти блока индикации, что существенно повышает производительность аттестующей организации при производственном контроле и аттестации рабочих мест.
Методика одновременного измерения и обработки параметров микроклимата внутри измерительной головки и передача полученных результатов в цифровом виде по стандартному интерфейсу с помощью стандартизированного протокола обмена данными позволяет легко подключать измерительную головку не только к блоку индикации заданного типа, но и через специальный адаптер-переходник к обычному компьютеру, в т.ч. ноутбуку, планшету или компьютерной сети. Это, при помощи соответствующего программного обеспечения, позволяет организовать не только автоматизированное проведение измерений с занесением результатов измерений в специализированные базы данных, но и организовать распределенную систему сбора информации по параметрам микроклимата в местах, где необходим их постоянный мониторинг.
Технический результат достигается за счет новой технологии управления процессом измерений, самими измерениями, первичной обработки результатов измерений параметров микроклимата и их сохранения в энергонезависимой памяти.
Устройство имеет возможность одновременного измерения всех параметров микроклимата: температуры, влажности, скорости движения воздуха, индекса тепловой нагрузки среды за счет одновременной работы нескольких измерительных головок, каждая из которых дополнительно снабжена радиомодулем для обеспечения одновременного беспроводного подключения к блоку индикации через радиоканал.
При этом для определения ТНС-индекса устройство содержит отдельный термодатчик и имеет возможность подключения к каждой измерительной головке термодатчика, помещенного в черный пластиковый шар.
Каждая измерительная головка снабжена кулером - устройством для принудительного обдува датчика температуры потоком окружающего воздуха, что позволяет сократить время реакции датчика на изменение внешней температуры, уменьшить влияние на него тепловых потоков от тела оператора и электронных компонентов схемы измерительной головки и таким образом повысить экспрессность и точность измерения температуры;
Цифровая обработка сигналов, получаемых с датчиков микроклимата, повышает достоверность получаемых результатов.
Управление всем процессом измерения параметров микроклимата осуществляется внутри измерительной головки ее микропроцессором. Возможность изменения внутренней программы микропроцессора измерительной головки позволяет приспособить ее для выполнения различных задач по сбору, обработке, сохранению и передаче результатов измерения параметров микроклимата. При этом каждая измерительная головка снабжена встроенным заряжаемым элементом питания, что позволяет организовать автономные измерения параметров микроклимата с управлением ходом измерений и передачей их результатов по беспроводному радиоканалу.
Независимый микропроцессор, энергонезависимая память и встроенный аккумулятор измерительной головки позволяют ей осуществлять измерения параметров микроклимата в автономном режиме без подключения к блоку индикации и без участия оператора.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения параметров микроклимата.
Устройство содержит по меньшей мере две измерительные головки 1, 2 и блок индикации 3. Оно снабжено по меньшей мере одним отдельным термодатчиком для измерения тепловой нагрузки среды 4, помещенным в черный пластиковый шар. К каждой измерительной головке может быть подключен термодатчик в черном шаре.
Каждая измерительная головка 1, 2 содержит датчики температуры 5, влажности 6, скорости движения воздуха 7, устройство для обдува датчика температуры 5 - кулер 8, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 9, в который поступают сигналы с датчиков 4, 5, 6, 7, микропроцессор 10, в который с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 поступает цифровой результат измерения датчиков для дальнейшей и окончательной обработки, аккумуляторную батарею 11, которая обеспечивает питание измерительной головки при беспроводном подключении и автоматически заряжается при проводном подключении к блоку индикации 3 или внешнему источнику питания (на фиг.1 не показан).
Устройство снабжено радиомодулями 12 для обеспечения одновременного беспроводного подключения к блоку индикации 3 измерительных головок посредством радиоканала 13.
Блок индикации 3 содержит индикатор 14 для отображения информации, органы управления 15, предназначенные для выбора режима работы, микропроцессор 16, энергонезависимую память 17 и блок питания 18, управляющий всей работой устройства. Устройство снабжено зарядным устройством 19, позволяющим заряжать аккумуляторы блока индикации.
Устройство для измерения параметров микроклимата применяют следующим образом.
Перед началом работы к каждой измерительной головке 1, 2 и к блоку индикации 3 подключают радиомодули 12 посредством радиоканала 13. Включение измерительной головки осуществляют при помощи переключателя на корпусе радиомодуля 12 Включение бока индикации производят нажатием размещенной на его корпусе кнопки включения блока питания 18. Если при включении блока индикации индикатор состояния батарей питания индицирует их глубокий разряд, при котором пиктограмма индикатора заряда на дисплее окрашена в темный цвет, необходимо выключить прибор и осуществить замену элементов питания. При замене элементов питания данные в энергонезависимой памяти 17 не стираются, поскольку хранятся в ней более 10 лет. При использовании аккумуляторных батарей 11 в случае их разрядки включают внешнее зарядное устройство 19. При включении устройства происходит его автоматическое тестирование. Выбор режимов работы осуществляется при помощи клавиатуры органов управления 15. Время удержания численных значений (усреднение) на дисплее составляет 2 сек., после чего данные обновляются.
Запись измеренных датчиками тепловой нагрузки среды 4, температуры 5, влажности 6 и скорости движения воздуха 7 значений параметров микроклимата в память 17 блока индикации 3 и их просмотр осуществляется выбором соответствующего пункта меню согласно руководству по эксплуатации устройства.
При работе с несколькими измерительными головками по радиоканалу 13 на дисплее блока индикации отображаются порядковые номера измерительных головок, с которыми установлена связь. Повышенную яркость имеет тот номер измерительной головки, параметры микроклимата с которой выводятся на данный момент на дисплей блока индикации. Переключение на отображение данных от другой измерительной головки производится при помощи клавиш блока управления 15 и экранного меню.
Текущие параметры микроклимата, отображаемые на дисплее блока индикации 3, можно зафиксировать при помощи клавиш органов управления 15 и сохранить в энергонезависимой памяти 17 блока индикации вместе с серийным номером измерительной головки, датой и временем проведения измерения.
Измерительные головки можно произвольно включать и выключать в процессе работы, при этом блок индикации непрерывно сканирует работающие измерительные головки и автоматически подключает или отключает их из процесса опроса и обработки результатов.