CS217852B1

CS217852B1 - Measuring device without moving parts for measuring instruments

Info

Publication number: CS217852B1
Application number: CS36181A
Authority: CS
Inventors: Petr Homola; Jaroslav Jankovsky; Otto Necas; Lubomir Nejezchleb; Frantisek Slaby
Original assignee: Petr Homola; Jaroslav Jankovsky; Otto Necas; Lubomir Nejezchleb; Frantisek Slaby
Priority date: 1979-06-14
Filing date: 1979-06-14
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Měřici ústrojí bez pohyblivých částí podle vynálezu je určeno pro elektrické měřicí přístroje pro měření elektrických veličin, je užito jednak měřicího převodrtóku a jednak analogově číslicového převodníku, který rozlišuje minimálně tolik úrovní měřené veličiny, z koliké světelných značek se skládá stupnice tvořená světelnými značkami. Na vstupní svorku analogově číslicového převodníku je připojen obvod časového řízení a na výstup analogově číslicového převodníku je připojen komparátor, přes který jsou připojeny obvody nastavení mezních hodnot. Celé měřící ústrojí je napájeno z vestavěného zdroje, pokud není napájecí zdroj k dispozici v zařízení, kam je měřicí ústrojí instalováno. Při konstrukci měřicího ústrojí bez pohyblivých částí podle vynálezu je využito velkoplošné integrace v kombinaci s hybridní technologií, takže celé měřicí ústrojí může být sestaveno jako jeden hybridní obvod, kromě napájecího zdroje e stupnice ze světelných značek.The measuring device without moving parts according to the invention is intended for electrical measuring instruments for measuring electrical quantities, and uses both a measuring converter and an analog-to-digital converter, which distinguishes at least as many levels of the measured quantity as the number of light marks on the scale formed by the light marks. A timing circuit is connected to the input terminal of the analog-to-digital converter, and a comparator is connected to the output of the analog-to-digital converter, through which limit value setting circuits are connected. The entire measuring device is powered from a built-in power supply, if a power supply is not available in the device where the measuring device is installed. In the construction of the measuring device without moving parts according to the invention, large-area integration is used in combination with hybrid technology, so that the entire measuring device can be assembled as one hybrid circuit, except for the power supply and the scale of light marks.

Description

Vynález se týká měřicího ústrojí bez pohyblivých íástí pro měřicí přístroje, které jsou urěeny pro měření elektrických veličin s údajem velikosti měřené hodnoty světelnou značkou z řady bodů tvořících stupnici měřené hodnoty.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a measuring device without moving parts for measuring instruments which are intended for measuring electrical quantities with an indication of the magnitude of the measured value by means of a number of points forming a scale of the measured value.

Dosavadní měřicí přístroje pro indikaci a měření umísťované na panelech měřicích přístrojů a v různých rozvaděčích, měří elektrické nebo neelektrické veličiny pomocí elektromechanických měřicích ústrojí, vycházejících ze vzájemného magnetického působení vodiče protékaného proudem a magnetického pole, ve kterém se tento vodič nachází. Konstrukce těchto měřicích ústrojí byla již propracována do vysoké dokonalosti. Údaj měřeni veličiny je udáván pohybem ručky spojené s otočnou části měřicího ústrojí nad stupnicí, jejíž dílky jsou úměrné hodnotě měřené veličiny. Výroba elektromechanických měřicích ústrojí je náročná na mechanickou přesnost a celkové nastavení celého měřioího ústrojí. Dále vyžadují pro dosažení požadované přesnosti individuální cejchování a u vyšších tříd přesnosti ruční kreslení stupnice.Existing measuring and indicating instruments, placed on measuring instrument panels and in various switchboards, measure electrical or non-electrical quantities by means of electromechanical measuring devices based on the mutual magnetic action of the current-carrying conductor and the magnetic field in which the conductor is located. The design of these measuring devices has been elaborated to a high degree of perfection. The quantity measurement is indicated by the movement of the hand associated with the rotating part of the measuring device above the scale whose divisions are proportional to the value of the quantity being measured. The production of electromechanical measuring devices is demanding in terms of mechanical accuracy and overall adjustment of the entire measuring device. In addition, individual calibrations are required to achieve the required accuracy, and manual scaling is required for higher accuracy classes.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny měřicím přístrojem s ústrojím bez pohyblivých částí podle vynálezu, jehož podstatou je, že na vstupní svorku je připojen vstupní dělič.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a measuring device with a device without moving parts according to the invention, which is based on the fact that the input divider is connected to the input terminal.

Na vstupní dělič je připojen normálový zdroj napětí. Jednotlivé světelné značky stupnice jsou připojeny k vstupnímu děliči přes výběrové spínací obvody.A normal voltage source is connected to the input divider. The individual scale marks are connected to the input divider via select switching circuits.

Předností takto konstruovaných přístrojů je malá náročnost na výrobu mechanických dílů, celé měřicí ústrojí je tvořeno jedním hybridním obvodem a napájecím zdrojem, což umožňuje snížení rozměrů oproti stávajícím typům indikátorů, panelových a rozváděčových přístrojů.The advantage of such designed instruments is low demands on production of mechanical parts, the whole measuring device consists of one hybrid circuit and power supply, which enables to reduce the dimensions compared to the existing types of indicators, panel and switchboard devices.

Z dosavadních dílů zůstává výroba výlisků plášťů.The existing parts remain the production of casing moldings.

Na obrázku 1 je znázorněno blokové schéma měřioího ústroji bez pohyblivých částí umožňující měření základních elektrických veličin. Na obrázku 2 jsou naznačeny příklady konstrukčního uspořádání stupnic, které umožňuje oproti stávajícím přístrojům vytvářet přímo průběh měřené veličiny.Figure 1 shows a block diagram of a metering device without moving parts allowing the measurement of basic electrical quantities. Fig. 2 shows examples of the design of scales, which allows to create directly the course of the measured quantity compared to the existing instruments.

Měřicí ústrojí na obrázku 1 se skládá ze vstupního děliče i, který je tvořen odpory, jejichž počet je úměrný počtu světelných značek stupnice 4 a je připojen na vstupní svorku 2, na vstupní dělič i je připojen normálový zdroj 2 napětí. Jednotlivé značky stupnice ze světelných značek 4 jsou připojeny k jednotlivým odporům vstupního děliče 2 přes výběrové obvody J. Celé měřici ústrojí je napájeno ze zdroje 5. Pro rozšíření měřicího rozsahu je možno zapojit tři vstupní děliče 2 do série spolu se spínacími obvody J a stupnici 4. Tímto zapojením docílíme rozšíření měřicího rozsahu na trojnásobek.The measuring device in FIG. 1 consists of an input divider 1 consisting of resistors whose number is proportional to the number of scale 4 light marks and is connected to the input terminal 2, the normal voltage source 2 is connected to the input divider 1. The individual scale marks from the light marks 4 are connected to the individual resistors of the input divider 2 via the selection circuits J. The entire measuring device is supplied from power supply 5. To extend the measuring range, three input divider 2 can be connected in series with switching circuits J and scale 4 This way we can extend the measuring range to three times.

U měřicího ústrojí bez pohyblivých částí je na vstupní dělič 2 přiváděn vstupní signál, který může být upravován na jednotnou úroveň měřicím převodníkem. Současně je na vstup přiváděno normálové napětí z normálového zdroje 2 napětí. Normálový zdroj £ napětí vytváří normálové napětí ze zdroje stabilizovaného Zenerovou diodou. Vstupní dělič 2 je tvořen tolika dílčími odpory, kolik je světelných značek vytvářejících stupnici 4. Jednotlivé body děliče 2 jsou spojeny přes výběrové spínací obvody J s jednotlivými světelnými body vytvářejícími stupnici 4 ze světelných značek. Zvyšující se úroveň vstupního napětí vytváří potřebné předpětí pro postupné přepínání výběrových spínacích obVodů J a tím postupné rozsvěcování bodů určujících hodnotu měřené veličiny.In a measuring device without moving parts, an input signal is supplied to the input divider 2, which can be adjusted to a uniform level by the measuring transducer. At the same time, the normal voltage is supplied from the normal voltage source 2 to the input. A normal voltage source 6 generates a normal voltage from a source stabilized by a Zener diode. The input divider 2 is made up of as many resistors as there are light marks forming the scale 4. The individual points of the divider 2 are connected via selective switching circuits J to individual light points forming the scale 4 of the light marks. The increasing level of the input voltage creates the necessary bias for the successive switching of the selection switching circuits J and thus the successive lighting of the points determining the value of the measured quantity.

Přesnost měření je určena počtem světelných bodů na rozsah měřené veličiny. V jednotlivých částech měřeného rozsahu lze přesnost přístroje zvýšit tím, že přesně definována hodnota vstupní veličiny pro okamžik rozsvícení světelného bodu. Tato hodnota se nastavuje pomocí přesného nastavení určité části odporového vstupního děliče 2* Nastavenou přesností v jednotlivých sekcích odporového vstupního děliče 2 lz® ovlivnit přesnost měření v jednotlivých částech měřicího řetězce tak, že lze nastavit s vyšší přesností rozsvícení určitých bodů. Tato přesnost převyšuje přesnost vztaženou k měřicímu rozsahu na celkový počet bodů světelného řetězce. Tato možnost je dána tím, že lae velmi přesně definovat napětí určující okamžik rozsvícení určitého bodu v měřeném řetězci.The accuracy of measurement is determined by the number of light points per measured quantity range. The accuracy of the instrument can be increased in individual parts of the measuring range by precisely defining the value of the input quantity for the moment of light point illumination. This value is set by precisely adjusting a certain part of the resistance input divider 2 * Adjust the accuracy in each section of the 2 lz® resistive input divider to influence the measurement accuracy in each part of the measuring chain so that certain points can be adjusted with higher accuracy. This accuracy exceeds the accuracy related to the measuring range to the total number of points in the light chain. This possibility is due to the fact that it is possible to define very precisely the voltage determining the moment of lighting of a certain point in the measured chain.

Konstrukční uspořádání vnější je obdobné jako u stávajících panelových přístrojů nebo indikátorů elektrických hodnot napětí nebo proudu. Základem indikátoru vytvořeného na základě vynálezu je přístroj s desetibodovou stupnicí pro urěení hodnoty měřené veličiny. Je tvořen jedním hybridním obvodem obsahujícím měřicí ústrojí a stupnici vytvořenou ze světelných bodů. Mimo hybridní obvod je pouze napájecí zdroj, který může a nemusí v případě jiné možnosti nppájeni v měřicím obvodu být souěásti přístroje.The external design is similar to existing panel instruments or voltage or current electrical indicators. The indicator based on the invention is based on a 10-point scale instrument for determining the value of the measured quantity. It consists of one hybrid circuit containing a measuring device and a scale made of light points. Outside the hybrid circuit there is only a power supply, which may or may not be part of the instrument in the case of another possibility of power supply in the measuring circuit.

Vlastní konstrukce přístroje využívajícího měřicí ústrojí bez pohyblivých částí je minimálních rozměrů vzhledem k integraci celého měřicího ústrojí do jednoho hybridního obvodu.The actual design of the instrument using the measuring device without moving parts is of minimum dimensions due to the integration of the whole measuring device into one hybrid circuit.

Dosáhne se tak výrazného zmenšení měřicího přístroje a snížení váhy takto konstruovaných přístrojů oproti stávajícím přístrojům s mechanickým měřicím ústrojím. Pro zvýšení citlivosti nebo zvýšení přesnosti je možno až tři obvody takto vytvořené hybridní technikou tvořící jednotlivé měřicí ústrojí spojit do série a vytvořit tak měřicí ústrojí s vyšší rozlišovací schopností. Pro všechny tři obvody je vestavěn jen jeden napájecí zdroj. Zapojení může být upraveno podle obr. 2 tak, že bude na prvním obvodu vytvořen normálový zdroj napětí hodnoty potřebné pro napájení všech tří propojených měřicích ústrojí. Tato úprava vyžaduje návrh upraveného zapojení měřicích ústrojí zapojených v uvedené sestavě s jedním normálovým zdrojem.This results in a significant reduction of the measuring instrument and a reduction in the weight of the instruments so constructed in comparison with existing instruments with a mechanical measuring device. To increase the sensitivity or increase the accuracy, up to three circuits thus formed by the hybrid technique constituting the individual measuring device can be connected in series to form a measuring device with a higher resolution. Only one power supply is built in for all three circuits. The wiring may be modified according to FIG. 2 so that a normal voltage source of the value needed to power all three interconnected measuring devices is provided on the first circuit. This modification requires the design of a modified connection of the measuring devices connected in said assembly with one normal source.

Měřicí ústrojí bez pohyblivých částí umožňuje vytvořit velmi lehce stupnice pro měřicí přístroje v libovolném tvaru. Oproti měřicím ústrojím s mechanickými díly je možno u měřicího ústrojí bez pohyblivých částí vytvořit průběh stupnice ve tvaru přímky, oblouku, kružnice. Velkou předností dále je, že stupnice může být vytvořena ve tvaru grafu měřené veličiny, ve kterém mohou být vyznačena maxima, která nesmí být překročena. Jako příklad je možno uvést průběh zatěžovacího momentu spalovacího motoru. V tomto případě je potom velmi jednoduchá orientace řidiče vozidla a dle údaje udržování chodu motoru v maximálním záběru. Tato možnost u klasického ukazatele s ručkou nebyla konstrukčně jednoduchá a pro uživatele tak jednoznačná.The measuring device without moving parts makes it easy to create scales for measuring instruments in any shape. Compared to measuring devices with mechanical parts, the measuring device without moving parts can be used to create a linear, arc or circle scale. A great advantage is furthermore that the scale can be designed in the form of a graph of the measured quantity, in which the maximums which must not be exceeded can be indicated. As an example, the load torque of an internal combustion engine can be mentioned. In this case, it is then very easy to orient the vehicle driver and according to the data keeping the engine running in maximum engagement. This option was not simple in design with the classic pointer and so unambiguous for the user.

Claims

Measuring device without moving parts for measuring instruments characterized in that the input terminal (6) is connected to the input divider (1), the normal voltage source (2) is connected to the input divider (1), the individual scale marks (4) are connected to the input divider (1) via the select switch circuits (3).