Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков Российский патент 2024 года по МПК G01B7/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения и передачи показаний тензодатчиков, и может быть использовано в строительстве.

Уровень техники

Из уровня техники известен Тензометрический измерительный комплекс «TSG-S02 Тензостанция», сведения о котором размещены в сети Интернет (ссылка на описание технического решения: https://www.ntpgorizont.ru/product/tsg-s02-2/). Тензометрический измерительный комплекс «TSG-S02 Тензостанция» содержит тензодатчики, собранные по мостовой схеме, термометры сопротивления и прецизионный 24-разрядный аналогово-цифровой преобразователь, модуль беспроводного соединения по протоколу Bluetooth или интерфейсы USB / RS-485. Диапазон рабочих температур Тензометрического измерительного комплекса «TSG-S02 Тензостанция»: от - 50°С до +65°С. Указанное выше техническое решение выбрано за ближайший аналог.

Недостатком аналога является отсутствие возможности производить измерения в условиях экстремальных температур.

Раскрытие сущности изобретения

Достигаемым техническим результатом является возможность проведения контроля одноосного растяжения (осевого усилия) и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования. Диапазон рабочих температур заявленного устройства: от 169°С до +300°С.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет того, что устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков, содержит тензодатчики, собранные по мостовой схеме (мост Уитстона), термометры сопротивления и прецизионный 24-разрядный аналогово-цифровой преобразователь, систему контроля одноосного растяжения (осевого усилия) и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования, включающую шпильки с проточкой, одноосевые или двухосевые тензорезисторы для монтажа которых применяется однокомпонентный или многокомпонентный герметик, одноосевые или двухосевые тензорезисторы соединены со шпильками фланцевых соединений криогенного оборудования с помощью термоусадочной трубки, шпильки фланцевых соединений криогенного оборудования подвергают тарировке на одноосное растяжение на испытательной машине, при этом каналом передачи данных для устройства является радиоканал, работающий по протоколу LoRa, а источником питания устройства является сеть переменного тока 220 В.

В описании заявленного изобретения наряду с терминами «тензодатчики, собранные по мостовой схеме» и «мост Уитстона», будет также использоваться термин «тензомост», под которым понимается соединение четырех тензорезисторов, позволяющее контролировать одноосное растяжение.

Краткое описание чертежей

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами: Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4.

Перечень позиций на чертежах:

1 - Антенна LoRa;

2 - Резервный источник питания;

3 - Сеть переменного тока 220 В;

4 - Термометр сопротивления 1;

5 - Термометр сопротивления 2;

6 - Разъем J101, предназначенный для подключения Термовхода А;

7 - Разъем J102, предназначенный для подключения Термовхода В;

8 - Разъемы J701, J702, предназначенные для подключения Тензовхода А;

9 - Разъемы J703, J704, предназначенные для подключения Тензовхода В;

10 - Разъемы J705, J706, предназначенные для подключения Тензовхода С;

11 - Разъемы J707, J708, предназначенные для подключения Тензовхода D;

12 - Разъем J501, предназначенный для подключения вспомогательного канала передачи данных посредством соединения RS-485, работающего по протоколу MODBUS;

13 - Внешний интерфейс;

14 - Корпус;

15 - Тензомост 1;

16 - Тензомост 2;

17 - Тензомост 3;

18 - Тензомост 4;

19 - Разъем J201, предназначенный для подключения питания 220 В;

20 - SG Sphere IIOT;

21 - Проточка шпильки фланцевого соединения криогенного оборудования;

22 - Номинальный внутренний диаметр наружной резьбы по дну впадины шпильки фланцевого соединения криогенного оборудования;

23 - Продольный канал шпильки фланцевого соединения криогенного оборудования.

На Фиг. 1 изображена схема устройства для измерения и передачи показаний тензодатчиков.

На Фиг. 2 изображена шпилька фланцевого соединения криогенного оборудования.

На Фиг. 3 изображен вариант выполнения шпильки фланцевого соединения криогенного оборудования, имеющей продольный канал (поз. 23).

На Фиг. 4 изображен вид слева шпильки фланцевого соединения криогенного оборудования, имеющей продольный канал (поз. 23) (вид А).

Осуществление изобретения

Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков, содержит тензодатчики, собранные по мостовой схеме (мост Уитстона), термометры сопротивления (поз. 4, 5) и прецизионный 24-разрядный аналогово-цифровой преобразователь, систему контроля одноосного растяжения (осевого усилия) и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования, включающую шпильки с проточкой (поз. 21) (см. Фиг. 1 и Фиг. 2).

Проточка (поз. 21) шпилек фланцевых соединений криогенного оборудования представляет собой резьбовую поверхность глубиной, не превышающей номинальный внутренний диаметр наружной резьбы по дну впадины (поз. 22). Проточка (поз. 21) резьбы выполняется в обе стороны от центра шпильки. Длина проточки (поз. 21) резьбы определяется исходя из типа фланцевого соединения и используемого уплотнительного материала. Дополнительно на торцах шпилек могут быть выполнены отверстия (не показаны на чертеже), предназначенные для монтажа термопреобразователей сопротивления. Глубина отверстий не должна выходить за эффективную (рабочую) длину шпильки.

Шпилька фланцевого соединения криогенного оборудования может иметь продольный канал (поз. 23), предназначенный для монтажа тензодатчиков (см. Фиг. 3, Фиг. 4). Тензодатчики монтируются в проточку (поз. 21) шпильки с выходом проводного соединения на торец шпильки (см. Фиг. 3).

Заявленное устройство содержит одноосевые или двухосевые тензорезисторы для монтажа которых применяется однокомпонентный или многокомпонентный герметик (клеевой состав) на основе эпоксидных смол или силикона, обеспечивающий требуемый температурный интервал применения. Одноосевые или двухосевые тензорезисторы соединены со шпильками фланцевых соединений криогенного оборудования с помощью термоусадочной трубки, шпильки фланцевых соединений криогенного оборудования подвергают тарировке на одноосное растяжение на испытательной машине.

Сопротивление тензорезисторов - 120 Ом, 350 Ом.

Напряжение питания тензорезисторов - 3.0 В.

Тип разъемов для подключения тензорезисторов - клемма.

К заявленному устройству может быть подключено до четырех мостовых и до двух платиновых термометров сопротивления (поз. 4, 5). Например, могут использоваться термометры сопротивления типа Pt100; количество температурных каналов - 2.

В качестве 24-разрядного аналогово-цифрового преобразователя заявленного устройства может быть использован высокоточный 24-битный Σ-Δ аналогово-цифровой преобразователь.

Основным каналом передачи данных для заявленного устройства является радиоканал, работающий по протоколу LoRa. Частотный план LoRa: RU868; протокол LoRa: проприетарный ЗАО «Сервис-Газификация»; шифрование радиоканала: AES-128; период выхода на связь: 5 мин (настраивается); тип антенны LoRa (поз. 1): внутренняя; чувствительность радиосигнала: -123…-129 dBm (в зависимости от используемой частоты); дальность радиосвязи LoRa: до 5 км (в плотной городской застройке), до 15 км (на открытом пространстве); мощность передатчика LoRa:≥25 мВт (настраивается).

В качестве вспомогательного канала передачи данных для заявленного устройства может быть использовано соединение RS-485, работающее по протоколу MODBUS (поз. 12), или разъем USB, который предназначен для настройки и пуско-наладочных работ. Подсоединительные клеммы датчиков и интерфейса RS485: винтовые для кабелей с сечением 0.8 мм. Кроме того, настройка устройства может быть осуществлена через разъем microUSB.

Основным источником питания заявленного устройства является сеть переменного тока 220 В (поз. 3), а в качестве резервного источника питания (поз. 2) может быть использована литий-тионилхлоридная батарея (Li-SOCL2) 3.6 В. Подсоединительные клеммы 220 В: винтовые для кабелей с сечением 4 мм².

Диапазон измерения составляет ±10000 мкВ/В.

Количество коммутируемых дифференциальных измерительных каналов - 4.

Заявляемое техническое решение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения и передачи показаний тензодатчиков. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков содержит тензодатчики, собранные по мостовой схеме, термометры сопротивления и прецизионный 24-разрядный аналогово-цифровой преобразователь, систему контроля одноосного растяжения и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования, включающую шпильки с проточкой, одноосевые или двухосевые тензорезисторы, для монтажа которых применяется однокомпонентный или многокомпонентный герметик, одноосевые или двухосевые тензорезисторы соединены со шпильками фланцевых соединений криогенного оборудования с помощью термоусадочной трубки. Техническим результатом является возможность проведения контроля одноосного растяжения и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков, содержащее тензодатчики, собранные по мостовой схеме, термометры сопротивления и прецизионный 24-разрядный аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что устройство содержит систему контроля одноосного растяжения (осевого усилия) и температуры на шпильках фланцевых соединений криогенного оборудования, включающую шпильки с проточкой, одноосевые или двухосевые тензорезисторы, для монтажа которых применяется однокомпонентный или многокомпонентный герметик, одноосевые или двухосевые тензорезисторы соединены со шпильками фланцевых соединений криогенного оборудования с помощью термоусадочной трубки, шпильки фланцевых соединений криогенного оборудования подвергают тарировке на одноосное растяжение на испытательной машине, при этом каналом передачи данных для устройства является радиоканал, работающий по протоколу LoRa, а источником питания устройства является сеть переменного тока 220 В.

2. Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вспомогательного канала передачи данных может быть использовано соединение RS-485, работающее по протоколу MODBUS.

3. Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков по п. 1, отличающееся тем, что в качестве вспомогательного канала передачи данных может быть использован разъём USB.

4. Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков по п. 1, отличающееся тем, что в качестве резервного источника питания может быть использована литий-тионилхлоридная батарея.

5. Устройство для измерения и передачи показаний тензодатчиков по п. 1, отличающееся тем, что на торцах шпилек фланцевых соединений криогенного оборудования могут быть выполнены отверстия, предназначенные для монтажа термопреобразователей сопротивления.