RU70582U1

RU70582U1 - MEASURING DEVICE

Info

Publication number: RU70582U1
Application number: RU2007137623/22U
Authority: RU
Inventors: Рахим Гереевич Шехмаметьев
Original assignee: Рахим Гереевич Шехмаметьев
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2008-01-27

Abstract

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для оперативного измерения и индикации электрических величин.The utility model relates to electrical engineering and is intended for operational measurement and indication of electrical quantities.

Достигается способность функционирования отсчетного устройства, содержащего указатель, в составе измерительного устройства, выполненного с использованием цифровой измерительной техники; расширение функциональности измерительных устройств с шаговым двигателем в составе отсчетного устройства.The ability of the functioning of the reading device containing the pointer, as part of a measuring device made using digital measuring technology, is achieved; expanding the functionality of measuring devices with a stepper motor as part of the reading device.

Измерительное устройство содержит АЦП, микропроцессор, драйвер шагового двигателя, шаговый двигатель и указатель, закрепленный на его оси. При этом микропроцессор выполнен с возможностью получения отсчетов АЦП, их обработки и выдачи управляющих команд на драйвер шагового двигателя, который электрически связан с шаговым двигателем. 6 з.п., 1 илл.The measuring device contains an ADC, a microprocessor, a stepper motor driver, a stepper motor and a pointer mounted on its axis. In this case, the microprocessor is configured to receive ADC readings, process them, and issue control commands to the stepper motor driver, which is electrically connected to the stepper motor. 6 c.p., 1 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для оперативного измерения и индикации электрических величин.The inventive utility model relates to electrical engineering and is intended for operational measurement and indication of electrical quantities.

Измерительные устройства, выполненные с использованием цифровой измерительной техники, известны.Measurement devices made using digital measurement technology are known.

По свидетельству на полезную модель №5653 (МПК 6 G01R 19/00, 1997 [1]) известен регистратор напряжения и тока, включающий преобразователи входного напряжения и тока, соединенные с коммутатором, который через аналого-цифровой преобразователь и детектор нуля соединен с микропроцессорным блоком управления, к которому подключены сторожевой таймер, энергонезависимое запоминающее устройство, часы реального времени, порт для вывода информации в последовательном интерфейсе RS-232 и отсчетное устройство для индикации текущих значений измеряемых величин, выполненное в виде дисплея.According to the utility model certificate No. 5653 (IPC 6 G01R 19/00, 1997 [1]), a voltage and current recorder is known that includes input voltage and current converters connected to a switch, which is connected via an analog-to-digital converter and a zero detector to a microprocessor unit the control to which the watchdog timer, non-volatile memory device, real-time clock, port for outputting information in the RS-232 serial interface and a reading device for indicating the current values of the measured values are connected, in made in the form of a display.

По свидетельству на полезную модель №23316 (МПК 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002 [2]) известен индикатор качества смеси, включающий измерительное устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, входящий в состав микропроцессора, включающего также арифметическое логическое устройство, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, перепрограммируемое устройство. При этом микропроцессор соединен с отсчетным устройством, выполненным в виде трехцветного светодиодного или цифрового индикатора.According to the utility model certificate No. 23316 (IPC 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002 [2]), a mixture quality indicator is known that includes a measuring device containing an analog-to-digital converter, which is part of the microprocessor, which also includes an arithmetic logic device , random access memory, read only memory, reprogrammable device. In this case, the microprocessor is connected to a reading device made in the form of a three-color LED or digital indicator.

Недостатком указанных устройств [1, 2] является сложная и энергоемкая конструкция отсчетного устройства. Дополнительным недостатком указанных The disadvantage of these devices [1, 2] is the complex and energy-intensive design of the reading device. An additional disadvantage of these

устройств является невозможность простой замены аналоговых измерительных устройств указанными измерительными устройствами. В частности, ввиду значительного отличия принципа индикации и внешнего вида аналоговых стрелочных приборов от указанных цифровых устройств [1, 2] такая замена всегда сопряжена со значительным изменением эргономических характеристик изделия, в состав которого они входят.devices is the impossibility of a simple replacement of analog measuring devices specified measuring devices. In particular, due to the significant difference between the display principle and the appearance of analogue pointer devices from these digital devices [1, 2], such a replacement is always associated with a significant change in the ergonomic characteristics of the product in which they are included.

Известен счетчик электроэнергии (С.Инглиш, Э.Молин. Дешевый счетчик с защитой от хищения электроэнергии на основе ИС ADE7761 компании «Analog devices», «Электронные компоненты», №8, 2005. [3]), включающий три трансформатора тока, цепь питания, интегральную микросхему и электромеханическое отсчетное устройство. Интегральная микросхема содержит четыре прецизионных АЦП и источник опорного напряжения. В ней также реализованы необходимые функции обработки сигналов. Отсчетное устройство содержит двухфазный шаговый двигатель, редуктор и набор цифровых барабанчиков.A well-known electricity meter (S. English, E. Molin. A cheap counter with theft protection of electricity based on the AD AD7761 company "Analog devices", "Electronic components", No. 8, 2005. [3]), including three current transformers, circuit power supply, integrated circuit and electromechanical reading device. The integrated circuit contains four precision ADCs and a voltage reference source. It also implements the necessary signal processing functions. The reading device contains a two-phase stepper motor, a gearbox and a set of digital drums.

Недостатком указанного счетчика электроэнергии является ограниченность его области применения, обусловленная его узким назначением и конструкцией отсчетного устройства. Указанный счетчик не способен оперативно индицировать текущие измеряемые величины, а работает только в интегральном режиме.The disadvantage of this electricity meter is the limited scope of its application, due to its narrow purpose and design of the reading device. The specified counter is not able to promptly display the current measured values, and works only in integral mode.

Указанный счетчик электроэнергии [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.The specified electricity meter [3] is the set of essential features the closest device to the claimed utility model. Therefore, it is adopted as a prototype of the claimed utility model.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является способность функционирования отсчетного устройства, содержащего указатель, например, стрелочный или световой, в составе измерительного устройства, выполненного с использованием цифровой измерительной техники. The technical result provided by the claimed utility model is the ability of a reading device containing a pointer, for example, a pointer or light, as part of a measuring device made using digital measuring equipment.

Дополнительным техническим результатом является расширение функциональности измерительных устройств с шаговым двигателем в составе отсчетного устройства.An additional technical result is the expansion of the functionality of measuring devices with a stepper motor as part of the reading device.

Сущность полезной модели состоит в том, что измерительное устройство содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), шаговый двигатель, микропроцессор, драйвер шагового двигателя и указатель, закрепленный на оси шагового двигателя. При этом микропроцессор выполнен с возможностью получения отсчетов АЦП, их обработки и выдачи управляющих команд на драйвер шагового двигателя, который электрически связан с шаговым двигателем.The essence of the utility model is that the measuring device contains an analog-to-digital converter (ADC), a stepper motor, a microprocessor, a stepper motor driver and a pointer fixed to the axis of the stepper motor. In this case, the microprocessor is configured to receive ADC readings, process them, and issue control commands to the stepper motor driver, which is electrically connected to the stepper motor.

Указатель преимущественно выполнен в виде стрелочного или светового указателя. Измерительное устройство допустимо снабжать дополнительными устройствами: интерфейсом связи, устройством управления нагрузками, устройством индикации, устройством звуковой сигнализации, входы которых связаны с соответствующими выходами микропроцессора.The pointer is mainly made in the form of a pointer or light pointer. It is permissible to provide the measuring device with additional devices: a communication interface, a load control device, an indication device, an audible alarm device, the inputs of which are connected to the corresponding microprocessor outputs.

Сущность полезной модели поясняется фигурой 1, на которой показана схема заявляемого измерительного устройства.The essence of the utility model is illustrated by figure 1, which shows a diagram of the inventive measuring device.

Измерительное устройство содержит последовательно соединенные измерительную цепь 1, измеритель 2 и отсчетное устройство 3.The measuring device contains a series-connected measuring circuit 1, the meter 2 and the reading device 3.

Измерительная цепь 1 обеспечивает преобразование измеряемой величины в промежуточную электрическую величину, преимущественно напряжение, функционально связанную с измеряемой величиной и непосредственно воздействующую на измеритель 2. Например, для измерения напряжения измерительная цепь 1 может представлять собой делитель напряжения. Для измерения температуры измерительная цепь 1 содержит терморезистор и делитель напряжения. Если измеряемой величиной является давление, то измерительная цепь 1 содержит датчик давления.The measuring circuit 1 provides the conversion of the measured value into an intermediate electrical quantity, mainly voltage, functionally related to the measured quantity and directly acting on the meter 2. For example, for voltage measurement, the measuring circuit 1 may be a voltage divider. To measure temperature, the measuring circuit 1 contains a thermistor and a voltage divider. If the measured quantity is pressure, then the measuring circuit 1 contains a pressure sensor.

Измеритель 2 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, вход которого подключен к выходу измерительной цепи 1, и микропроцессор 5, выполненный с возможностью считывания отсчетов АЦП 4. Измеритель 2 может быть выполнен как в виде набора интегральных микросхем, так и в виде одной интегральной микросхемы, преимущественно микроконтроллера.The meter 2 contains an analog-to-digital converter (ADC) 4, the input of which is connected to the output of the measuring circuit 1, and a microprocessor 5, configured to read the samples of the ADC 4. The meter 2 can be made either as a set of integrated circuits, or as one integrated circuit, mainly a microcontroller.

Отсчетное устройство 3 содержит драйвер шагового двигателя 6, электрически соединенный с шаговым двигателем 7, указатель 8 и шкалу 9. Указатель 8, преимущественно стрелочный или световой, закреплен на оси шагового двигателя 7. Шкала 9 установлена в области перемещения указателя 8.The reading device 3 comprises a stepper motor driver 6, electrically connected to the stepper motor 7, a pointer 8 and a scale 9. The pointer 8, mainly arrow or light, is mounted on the axis of the stepper motor 7. The scale 9 is installed in the area of movement of the pointer 8.

С целью унификации измерительное устройство может содержать следующие дополнительные устройства:For the purpose of unification, the measuring device may contain the following additional devices:

- интерфейсы связи 10, например USB, RS485, RS232, Eternet, радиомодем европейского стандарта ETSI EN-300-220, радиомодем американского стандарта связи FCC, Part 15.247 и 15.249;- communication interfaces 10, for example, USB, RS485, RS232, Eternet, a European radio modem ETSI EN-300-220, a radio modem American communication standard FCC, Part 15.247 and 15.249;

- устройство управления нагрузками 11, например прибор М4264К.2 или ЭВ0702К.2 производства ОАО «ЭЛЕКТРОПРИБОР», г.Чебоксары (http://www.elpribor.ru/ [4]); или прибор ЭВ3000К или ЭА3000К, производства ОАО «Краснодарский ЗИП» г.Краснодар (http://www.zip-kuban.ru/ [5]);- load control device 11, for example, an M4264K.2 or EV0702K.2 device manufactured by ELECTROPRIBOR OJSC, Cheboksary (http://www.elpribor.ru/ [4]); or the device EV3000K or EA3000K, manufactured by OJSC Krasnodar Spare Parts, Krasnodar (http://www.zip-kuban.ru/ [5]);

- устройства индикации 12, например жидкокристаллические или светодиодные индикаторы;- indicating devices 12, for example liquid crystal or LED indicators;

- устройство звуковой сигнализации 13.- sound alarm device 13.

При этом выходы микропроцессора 5 связаны с соответствующими входами драйвера шагового двигателя 6 и дополнительных устройств (10-13).The outputs of the microprocessor 5 are connected with the corresponding inputs of the driver of the stepper motor 6 and additional devices (10-13).

Полностью или частично устройства, реализующие драйвер шагового двигателя 6, а также дополнительные устройства (10-13), могут входить в состав интегральной микросхемы, реализующей микропроцессор 5 измерителя 2.In whole or in part, devices that implement the driver of the stepper motor 6, as well as additional devices (10-13), can be part of an integrated circuit that implements the microprocessor 5 of meter 2.

Заявляемое измерительное устройство работает следующим образом. При The inventive measuring device operates as follows. At

внешнем воздействии факторов, величину которых требуется измерить, на измерительную цепь 1, происходит функционально однозначное в допустимых пределах изменение электрических параметров измерительной цепи 1. Таким образом происходит преобразование измеряемой величины в промежуточную электрическую величину, преимущественно напряжение на выходе измерительной цепи 1.external influence of the factors whose value you want to measure on the measuring circuit 1, there is a functionally unambiguous within the permissible limits change in the electrical parameters of the measuring circuit 1. Thus, the measured value is converted to an intermediate electric quantity, mainly the voltage at the output of the measuring circuit 1.

АЦП 4 измерителя, подключенный к выходу измерительной цепи 1, производит преобразование промежуточной электрической величины в цифровой код, который считывается микропроцессором 5. Полученный код обрабатывается микропроцессором 5.The ADC 4 of the meter, connected to the output of the measuring circuit 1, converts the intermediate electrical quantity into a digital code, which is read by microprocessor 5. The resulting code is processed by microprocessor 5.

В результате обработки, в частности, появляется набор цифровых команд для передачи драйверу шагового двигателя 6. Указанные команды после преобразования в драйвере шагового двигателя 6 в сигналы шаговому двигателю 7 обеспечивают поворот оси шагового двигателя 7 на некоторый угол, соответствующий изменению промежуточной электрической величины и функционально связанной с ней измеряемой величины. В результате отработки команд указатель 8, закрепленный на оси шагового двигателя 7, будет установлен в области шкалы 9, соответствующей текущему значению измеряемой величины.As a result of the processing, in particular, a set of digital commands appears for transmission to the stepper motor driver 6. These commands, after converting the stepper motor 6 into signals to the stepper motor 7, rotate the axis of the stepper motor 7 by an angle corresponding to a change in the intermediate electrical quantity and functionally related with it a measurable quantity. As a result of working out the commands, the pointer 8, mounted on the axis of the stepper motor 7, will be installed in the area of the scale 9, corresponding to the current value of the measured value.

Кроме того, микропроцессор 5 вырабатывает цифровые коды, соответствующие изменению или значению измеряемой величины, и направляет их в дополнительные устройства (10-13).In addition, the microprocessor 5 generates digital codes corresponding to the change or value of the measured value, and sends them to additional devices (10-13).

Благодаря использованию в заявляемом измерительном устройстве цифровой измерительной техники ему присущи все достоинства цифровых измерительных устройств: повышенная точность измерений, увеличение функциональности и прочности конструкции, снижение массы и материалоемкости. В то же время конструкция измерителя и отсчетного Due to the use of digital measuring equipment in the claimed measuring device, all the advantages of digital measuring devices are inherent in it: increased measurement accuracy, increased functionality and structural strength, reduced weight and material consumption. At the same time, the design of the meter and reading

устройства позволяет использовать указатель и шкалу в заявляемом измерительном устройстве. Этот факт приводит, в частности к обеспечению возможности простой замены аналоговых приборов заявляемыми измерительными устройствами, не приводящей к значительному изменению внешнего вида и способа визуализации показаний. Это приводит к отсутствию затрат на эргономическое перепланирование панелей приборов в ходе замены. Дополнительно это приводит к значительному сокращению энергопотребления измерительного устройства: при неизменности показаний отсчетное устройство не потребляет энергии в отличие от аналоговых приборов и приборов с цифровой индикацией на жидкокристаллических или светодиодных индикаторах, которые потребляют энергию при индикации любых показаний.device allows you to use the pointer and scale in the inventive measuring device. This fact leads, in particular, to the possibility of a simple replacement of analog devices by the claimed measuring devices, which does not lead to a significant change in the appearance and method of visualizing the readings. This leads to the absence of costs for ergonomic re-planning of instrument panels during the replacement. In addition, this leads to a significant reduction in the energy consumption of the measuring device: when the readings are unchanged, the reading device does not consume energy, unlike analog devices and devices with digital displays on liquid crystal or LED indicators, which consume energy when any readings are indicated.

Заявляемое измерительное устройство реализовано на промышленно выпускаемых конструктивных элементах, может быть изготовлено на любом радио-инженерном предприятии и найдет широкое применение в области электроизмерительной техники.The inventive measuring device is implemented on industrially produced structural elements, can be manufactured at any radio engineering enterprise and will find wide application in the field of electrical engineering.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.INFORMATION SOURCES.

1. Свидетельство на полезную модель РФ №5653, МПК 6 G01R 19/00, 1997.1. Certificate for utility model of the Russian Federation No. 5653, IPC 6 G01R 19/00, 1997.

2. Свидетельство на полезную модель РФ №23316, МПК 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002.2. Certificate for utility model of the Russian Federation No. 23316, IPC 7 F02D 41/22, G01D 7/00, 2002.

3. С.Инглиш, Э.Молин. Дешевый счетчик с защитой от хищения электроэнергии на основе ИС ADE7761 компании «Analog devices», «Электронные компоненты», №8, 2005.3. S. English, E. Molin. Cheap counter with theft protection of electricity based on the AD AD7761 of the company "Analog devices", "Electronic components", No. 8, 2005.

4. Ресурс Интернет http://www.elpribor.ru.4. Resource Internet http://www.elpribor.ru.

5. Ресурс Интернет http://www.zip-kuban.ru.5. Resource Internet http://www.zip-kuban.ru.

Claims

1. A measuring device containing an analog-to-digital converter (ADC) and a stepper motor, characterized in that it further comprises a microprocessor, a stepper motor driver and a pointer mounted on the axis of the stepper motor, the microprocessor configured to receive ADC readings, process them, and output control commands to the stepper motor driver, which is electrically connected to the stepper motor.

2. The measuring device according to claim 1, characterized in that the pointer is made in the form of an arrow pointer.

3. The measuring device according to claim 1, characterized in that the pointer is made in the form of a light pointer.

4. The measuring device according to claim 1, characterized in that it contains a communication interface, the input of which is connected to the output of the microprocessor.

5. The measuring device according to claim 1, characterized in that it comprises a load control device, the input of which is connected to the output of the microprocessor.

6. The measuring device according to claim 1, characterized in that it contains an indication device, the input of which is connected to the output of the microprocessor.

7. The measuring device according to claim 1, characterized in that it contains a sound alarm device, the input of which is connected to the output of the microprocessor.