Измерительный прибор Советский патент 1990 года по МПК G01D13/12 

Изобретение относится к приборо- . строению, в частности к измерительным приборам, осуществляющим преобразование измеряемой электрической или неэлектрической величины в угол поворота измерительного механизма.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дискретизации измеряемых аналоговых сигналов.. .

На фиг.1 изображен пример конструктивной реализации измерительно- го прибора; на фиг.2 и 3 - указатель измерительного прибора; на фиг.4 н 5 - многоканальный светопровод; на фиг.6 - светопровоцное окно; на

фиг. 7-9 - примеры выполнения кодированных отметок на шкапе прибора.

Измерительный прибор содержит измерительный механизм 1 (фиг. 1), указатель 2, шкалу 3 с отметками 4, корпус 5, оптоэлектронный преобразователь, состоящий из световодов 6 и фотоэлектрических -преобр азователей 7. Указатель 2 механически соединен с Измерительным механизмом 1. Измерительный механизм 1 представляет собой преобразователь измеряемой величины в угол поворота указателя и выполнен по одной из известных конструктивных схем. При измерении электрических сигналов в качестве измерительного мехаО)

ю

оо,

ниэма может быть использован маг- нитоэжгктрйческий механизм или ферро- динамический. В случае измерения неэлектрических величин изнергительный механизм представляет собой преобразователь соответствующей неэлектри- ческой величины в угол поворота подвижной части (указателя),

Указатель 2 выполнен в виде светопровода, поверхности 8 которого покрыты материалом, не .пропускающим свет, например покрашены (фиг, 2). На кЬнце указателя 2, расположенном над отметками 4 шкалы 3, имеется со- светопроводное окно 9, Торцевая по-п верхность 10 указателя 2 не покрашена. Светопроводное окно 9 указателя 2 может быть вьшолнено в ви. линзы 11 (фиг.26), фокусирующей световой по- ток на поверхность шкалы 3.

Для градуировки npii6opa установлен источник света 12, например электри- ч.еская лампа,светодиод,лазер (фиг.2а) снабженный световодом 13, выполненным по радиусу, соответствующему радиусу, описываемому торцом 10-указателя 2 при перемещении измерительного механизма 1 под воздействием измеряемого сигнала.

Указатель 2 может быть вполнен также в виде набора волоконно-оптических световодов (фиг.3,4,5), в частном случае двух световодов 13 (фиг.За), разделенных светонепроница- емым материалом 14, одни торцы.световодов 13 выведены в окно 9 указателя 2 (фиг.36), а другие образуют торцы 10 указателя 2. Для осуществленияг градуировки в зтом случае используют светопровод 13 (фиг.Зв) состоящий из набора световодов 15 по числу световодов указателя 2, разделенных между собой светонепроницаемым материалом 14. Источник света 12 по числу свето- проводов 15 установлены так, чтобы каждый освещал только один светопровод 15. Светопровод 13 покрыт светонепроницаемым материалом, образующим со стороны торца 10 указателя 2 све- топроводные щели fO (фиг.Зг), каждая из которых расположена напротив соответствующего световода 13 указателя 2. Аналогично могут быть закодированы цифровые значения всех остальных отметок шкалы.

Шкала 3 с отметками 4 может быть .выполнена также в виде кодовой маски (фиг.8) с оцифрованными отметками 4,

з п

5

при этом кодовые значения маски отражают угловое опопожение указателя 2 и цифровые значения отметок 4 шка- лы. В данном варианте исполнения шкалы

целесообразно использовать код Грея для кодирования цифровых отметок шкалы.

При необходимости торцы светопроводов 6, обращенные в сторону указателя 2, могут быть снабжены диафрагмами, выполненными, например, путем нанесения светонепроводящего покрытия со светопроводчщим окном.

Оптоэлектронный преобразователь :может быть установлен также вне кор- i пуса прибора, при этом в корпусе 5 должно быть выполнено светопроводя- щее окно 16 (фиг.6) так, чтобы обеспечивалась оптическая связь между торцами 10 указателя 2 и светопроводами 6 оптоэлектронного преобразователя. В этом, варианте исполнения необходимо обеспечить защиту светопроводов б от попадания внешних световых потоков, например, можно поместить Оптоэлектронный преобразователь в светонепроницаемый корпус, экран или покрасить наружные поверхности краской, в любом случае должна быть обеспе чена оптическая связь между указателем 2 и светопро- водами 6. .

Измерительный прибор .работает следующим образом.

При подаче на измерительный механизм 1 (фит.1) измеряемого сигнала, указатель 2 отклоняется на угол, пропорциональный величине измеряемого сигнала, указатель 2 устанавливается у одной из от меток 4 шка- лы 3, по положению указателя оператор на шкале отсчитывает результат измерения.

Одновременно внешний световой поток отражается от кодированных отметок 4 (фиг.7-9) и попадает в торцы 9 светопровода 8 указателя 2 (фиг.2). Дал.ее световые потоки распространяются по светопроводам 8 указателя 2 и благодаря наличию оптической связи попадают в светопроводы 6 оптоэлектронного преобразователя и далее на фотоэлектрические преобразователи 7 (фиг.6). Так как интенсивность светового потока , проходя1чего по каждому из светопроводов 8 указателя 2, соответствует либо затемненному либо светлому участку отметки на щкале, то и электрический сигнал на выходе, каяздого из фотоэлектрических преобразователей 7 соответствует данной отметке, а набор электрических сигналов (код) на выходах фотоэлектрических преобразователей 7 соответствует положению указателя 2 относительно шкалы, т.е. выходной код соответствует значению измеряемого сигнала, поступающего на измерительный механизм. Этот выходной кодированньй сигнал может быть использован для дистанционной передачи показаний измерительного прибора, для целей регистрации показаний или для ввода в ЭВМ с целью управления технологическим оборудованием.

. Автоматическое считывание показаний измерительного прибора осуществляют следующим образом.

Измеряемый сигнал преобразуют в угол поворота измерительного механизма 1 (фиг.1), затем передают по светопроводящему указателю 2 световые потоки, отраженные от кодированного набора контрастных отмето к 4 (фиг.7- 9), нанесенных на шкалу 3, эти световые потоки, интенсивность которых соответствует кодированному значению отметок шкалы, преобразуют фотоэлектрическими преобразователями 7 (фиг.6) в электрические сигналы, которые затем используют для целей дистанционной передачи результатов измерения или для целей управления технологическим о б ор уд о ва ни ем.

Конструктивные элементы прибора используются для выполнения нескольких функций. Так, риски шкалы, предназначенные для визуального считывания показаний прибора, одновременно

16102806

вающий, а при необходимости подклю к нему внешнее оборудование и полу чать кодированный результат измере ния. Это свойство измерительного п бора может быть использовано для п ключения прибора к системам автома ческого контроля, системам автоматического управления технологическ

0 ми процессами. Кроме того, может быть реализована автоматическая по верка измерительных приборов без и демонтажа с технологического обору дования. Это сокращает эксплуатаци

15 онные расходы, так как существующи приборы требуют трудоемкой ручной периодически повторяемой поверки в лабораторных условиях, что приводи к необходимости остановки техноло20 гического оборудования и демонтажа приборов.

Формула изобрет

е н и

25

30

35

40

1. Измерительный прибор, содержа щий измерительный механизм, шкалу и указатель, отличающийс тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем указатель выполнен в виде покрытого св тонепроницаемым материалом светопро вода, снабженного двумя светопровод ными окнами, одно из.которых распол жено со стороны шкалы, а другое - в торце указателя.

2.Прибор по п.1, отличаю щий с я тем, что светопровод ука зателя выполнен в виде набора свето изолированных друг от друга волокон оптических световодов, торцы которы являются светопроводными окнами ука зателя.

3.Прибор поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что риски шкапы -j. ij тА рги гчииЛч cU i Ы Ъ Ы

служат для кодирования цифрового в виде кодированного набора

чения данной отметки шкалы. Указатель, служащий для визуального отсчета показаний, служит еще и элементом для передачи кодированного изображения риски шкалы к внешнему оптоэлектрон- ному преобразователю. Благодаря этому, прибор, обеспечивающий кроме визуального отсчета еще и дистанционную передачу информации, по стоимости и материалоемкости практически не отличается от стоимости и материалоемкости прибора, обеспечивающего только визуальный отсчет. Это позволяет использовать прибор тголько как показыконтрастных отметок.

4.Прибор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он снабжен оптоэлектронным преобразователем, опти50 ческий вход которого имеет оптический контакт со светопроводным окном расположенным в торце указателя, а электрический выход оптоэлектронного преобразователя является электричесJJ КИМ выходом измерительного прибора.

5.Прибор по П.1, отличающийся тем, что в его корпусе вы полнено светопроводное окно, имеющее оптическую связь со светопроводным

6102806

вающий, а при необходимости подключать к нему внешнее оборудование и получать кодированный результат измере- ния. Это свойство измерительного прибора может быть использовано для подключения прибора к системам автоматического контроля, системам автоматического управления технологически 0 ми процессами. Кроме того, может быть реализована автоматическая поверка измерительных приборов без их демонтажа с технологического оборудования. Это сокращает эксплуатаци15 онные расходы, так как существующие приборы требуют трудоемкой ручной периодически повторяемой поверки в лабораторных условиях, что приводит к необходимости остановки техноло20 гического оборудования и демонтажа приборов.

Формула изобрет

е н и я

1. Измерительный прибор, содержащий измерительный механизм, шкалу, и указатель, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем указатель выполнен в виде покрытого светонепроницаемым материалом светопровода, снабженного двумя светопровод- ными окнами, одно из.которых расположено со стороны шкалы, а другое - в торце указателя.

2.Прибор по п.1, отличающий с я тем, что светопровод указателя выполнен в виде набора свето- изолированных друг от друга волоконно- оптических световодов, торцы которых являются светопроводными окнами указателя.

3.Прибор поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что риски шкапы -j. ij тА рги гчииЛч cU i Ы Ъ Ы

в виде кодированного набора

в виде кодированного набора

контрастных отметок.

4.Прибор по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он снабжен опто электронным преобразователем, оптический вход которого имеет оптический контакт со светопроводным окном, расположенным в торце указателя, а электрический выход оптоэлектронного преобразователя является электричесКИМ выходом измерительного прибора.

5.Прибор по П.1, отличающийся тем, что в его корпусе выполнено светопроводное окно, имеющее оптическую связь со светопроводным

ОКНОМ, расположенным в торце указателя .

окно, расположенное на указателе со . стороны шкалы, выполнено в виде линзы, фокусное расстояние которой рав 6 Прибор по П.1, о т л -И ч а ю- но расстоянию от указателя до шкалы щ И и с я тем, чтро светопроводное прибора.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерительным приборам. С целью расширения функциональных возможностей измерительный прибор содержит измерительный механизм, шкалу и указатель. Указатель выполнен в виде светопроводов и снабжен со стороны шкалы светопроводным окном, на шкале нанесена кодовая маска, расположенная под светопроводным окном указателя, торец указателя служит оптическим выходом измерительного прибора. Указатель прибора может быть выполнен в виде волоконно-оптических светопроводов, одни торцы которых выведены в светопроводящее окно указателя, а другие в торец указателя. Кодовая маска может быть нанесена на риски шкалы в виде кодированного набора контрастных отметок. Измерительный прибор может быть снабжен оптоэлектронным преобразователем, оптический вход которого имеет оптический контакт с оптическим выходом прибора, а электрический выход оптоэлектронного преобразователя служит электрическим выходом измерительного прибора. 7 ил.

улУу-х 11-Tuila or Juul

.J iXiaФ1/е.1

-4f

Y

11

Фиг. 2

13

Фаг.З

12

A

Л

f2

Фиг. 5

IS

14 -IS

ff

/w

/f

Фf/г.f

Фиг, 6

Фиг.б

Фиг,

.

2S

/

У/////////7.

,

Фиг.9