RU2766531C1 - Измерительный модуль - Google Patents
Измерительный модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766531C1 RU2766531C1 RU2021103499A RU2021103499A RU2766531C1 RU 2766531 C1 RU2766531 C1 RU 2766531C1 RU 2021103499 A RU2021103499 A RU 2021103499A RU 2021103499 A RU2021103499 A RU 2021103499A RU 2766531 C1 RU2766531 C1 RU 2766531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- microcontroller
- sensor
- measuring module
- printed circuit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Algebra (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительному модулю. Технический результат заключается в обеспечении измерений различных величин при разных условиях проведения опытов и экспериментов. Измерительный модуль содержит разъемный корпус с элементами фиксации, расположенной в нем печатной платой с микроконтроллером, отверстием в корпусе с размещенным в нем сенсором, связанным с микроконтроллером, и другим отверстием в корпусе с размещенным в нем USB разъемом, связанным с микроконтроллером, при этом корпус снабжен дополнительным отверстием, а сенсор выполнен в виде щупа с двумя электродами на проводе, припаянном к печатной плате, при этом печатная плата снабжена фильтром и усилителями, расположенными между сенсором и микроконтроллером, а измерительный модуль снабжен размещенным в дополнительном отверстии корпуса аналоговым (IDC) разъемом для подключения к плате открытой архитектуры, выполненной с возможностью управления исполнительным устройством. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области учебного оборудования и касается конструкции измерительных модулей, например с сенсором электропроводности, применяемых в системах средств обучения, в том числе, при проведении лабораторных работ с системой управления измерениями в средних общеобразовательных и высших учебных заведениях, а также при проведении исследовательских работ, оно может быть использовано при изучении физики, акустики, механики, термодинамики, электроники и других учебных дисциплин.
Из области техники известно устройство для исследования закона сохранения кинетического момента механической системы, содержащее основание, установленную в основании с возможностью вращения вокруг вертикальной оси симметричную рамку с вертикальными стойками и механизм создания кинетического момента, включающий в себя тело вращения, установленное в корпусе, который посредством горизонтальных полуосей шарнирно закреплен в вертикальных стойках рамки, электродвигатель, датчики угловых скоростей с блоком питания датчиков и электродвигателя, блок регистрации и обработки сигналов датчиков, в качестве блока регистрации и обработки сигналов датчиков применен персональный компьютер с аналого-цифровым преобразователем (см. патент на полезную модель RU №183308, Кл. G09B 23/10, оп. в 2018 г.). Данное устройство смонтировано на основании - платформе с вертикальными стойками и снабжено электродвигателем, датчиками угловых скоростей, блоком обработки данных с возможностью подключения к компьютеру. Это устройство обеспечивает регистрацию угловых скоростей посредством датчиков и количественного сравнения результатов экспериментов с теоретическими расчетами, однако оно не предназначено для исследовательских работ.
Известен герконовый датчик к комплекту для демонстрации законов механики, включающий корпус с магнитом, служащим для взаимодействия с магнитной полосой, закрепляемой на несущей скамье, входящей в состав комплекта, и расположенный внутри корпуса геркон, при этом корпус герконового датчика состоит из опорной части, на которой закреплен упомянутый магнит и которая выполнена с возможностью обеспечения стабильного позиционирования датчика относительно механической скамьи комплекта при установке его на упомянутой магнитной полосе, и из несущей части в виде капсулы, вытянутой в осевом направлении, замкнутая внутренняя осевая полость которой служит для размещения геркона, а несущая часть в поперечном сечении имеет конфигурацию, при которой обеспечена возможность стабильного срабатывания геркона при расположении инициирующего магнита с любой точки периметра несущей части (см. патент на изобретение RU №2460146, Кл. G09B 23/06, оп. в 2012 г.). Этот датчик имеет достаточно узкую сферу применения.
Известен датчик (измерительный модуль), включающий разъемный корпус, в котором установлена электронная плата, чувствительный элемент, установленный в специальном отверстии корпуса и связанный с электронной платой, при этом корпус имеет разъем для соединения с интерфейсным кабелем компьютера, отверстие с гайкой для крепления корпуса и магнитную полосу на его нижней плоскости (см. патент на полезную модель RU №93565, кл. G09B 23/00, оп.в 2010 году). Корпус такого датчика (измерительного модуля) является удобным для размещения в нем чувствительного элемента и проведения разных измерений. Однако в современных условиях проведение лабораторных работ предполагает использование измерительного модуля в системах управления измерениями, что не предусмотрено в известном датчике.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является измерительный модуль, включающий снабженный отверстием корпус, в котором расположена снабженная соединительным проводом печатная плата, на которой смонтированы электронные компоненты, при этом корпус состоит из основания и крышки, причем основание корпуса выполнено плоским, а его наружная поверхность снабжена магнитной пластиной, а на внутренней поверхности по контуру выполнен направляющий элемент, и закреплены ложементы для источников питания, а между ложементами выполнены с резьбовым осевым отверстием трубчатые стойки, на которых закреплена печатная плата, соединительные провода которой соединены с входным разъемом и/или чувствительным измерительным элементом, фиксируемым в ложементе фиксатора, закрепленного на основании, печатная плата включает порт для подключения к компьютеру, при этом крышка выполнена двояковыпуклой и состоит из двух частей, носовой и взаимодействующей по линии разъема основной части, причем носовая часть снабжена не менее чем одним окном, для выхода чувствительного элемента и/или входного разъема, а по контуру основания носовой части крышки выполнен направляющий элемент, а внутри основной части крышки выполнены упоры-фиксаторы, прижимающие источники питания, а в задней зоне основной части крышки выполнено окно для соединения порта с USB компьютера, причем контур основной части крышки снабжен направляющим элементом, взаимодействующим с опорным элементом носовой части крышки и направляющим элементом плоского основания (см. патент RU №2570216, кл. G12B 9/02, оп. в 2015 году).
Техническая проблема заключается в том, что описанные устройства не предназначены для решения исследовательских задач, они не дают возможности управления процессом исследования и изменения условий исследования. В них остается нерешенной задача объединения вопросов одновременного изучения физики, механики и электроники на одной универсальной базе. Решение данной задачи не должно ограничиваться только возможностью обучения, оно должно давать возможность проводить различные демонстрации и ставить эксперименты.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения универсальности и многофункциональности измерительного модуля с возможностью проведения различных демонстраций и изменения условий проведения опытов и экспериментов при визуализации получаемых результатов.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что в измерительном модуле, содержащем разъемный корпус с элементами фиксации, расположенной в нем печатной платой с микроконтроллером, отверстием в корпусе с размещенным в нем сенсором, связанным с микроконтроллером, и другим отверстием в корпусе с размещенным в нем USB разъемом, связанным с микроконтроллером, корпус снабжен дополнительным отверстием, а сенсор выполнен в виде щупа с двумя электродами на проводе, припаянном к печатной плате, при этом печатная плата снабжена фильтром и усилителями, расположенными между сенсором и микроконтроллером, а измерительный модуль снабжен аналоговым (IDC) разъемом для подключения к плате открытой архитектуры, размещенным в дополнительном отверстии корпуса.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема управления измерительного модуля с сенсором электропроводности. На фиг. 2 - то же, внешний вид измерительного модуля с сенсором электропроводности, с приподнятой крышкой, вид в изометрии. На фиг. 3 изображена система управления измерениями с измерительным модулем, условно подключенным к исследовательскому оборудованию.
Изображенный на фиг. 1 и 2 измерительный модуль предназначен для проведения различных измерений, например электропроводности, но при этом имеет возможность, благодаря подключению к системе управления измерениями, быть использован в учебном или исследовательском оборудовании с управляемыми элементами, а также для проведения занятий в интерактивном режиме.
Измерительный модуль, представленный на фиг. 1 и 2, содержит разъемный корпус 1, состоящий из основания 2 и крышки 3 с разными элементами фиксации. Корпус 1 содержит гайку в гнезде (на рисунке не показано) основания 2, предназначенную для установки оси крепления модуля в штативе (на рисунке не показано). Внутри основания 2 размещена печатная плата 6 с микроконтроллером 7, включающим аналогово-цифровой преобразователь 8, блок 9 математической обработки, блок 10 калибровки, блок 11 преобразователя USB. На корпусе 1 имеются отверстие 12 для установки USB разъема 13, связанного с блоком 11 микроконтроллера 7, и дополнительное отверстие 14 с аналоговым (IDC) разъемом 15 для подключения к внешним устройствам, например, плате 16 открытой архитектуры (см. фиг. 3), связанным с микроконтроллером 7. Также корпус 1 оснащен отверстием 17 для вывода сенсора 18 электропроводности, включающего щуп 19 с двумя электродами 20 и кабель 21. Сенсор 18 подключен к печатной плате 6 с фильтром 22 и усилителями 23 и 24, расположенными между сенсором 18 и микроконтроллером 7. USB разъем 13 предназначен для подключения к внешним устройствам, например к компьютеру 25. В измерительном модуле предусмотрено использование блока радиоканала 26 (см. фиг. 3). На внешней стороне основания 2 корпуса 1 может быть расположена магнитная полоса (на рисунке не показано) для прикрепления к металлическим и намагниченным поверхностям.
Встроенный в систему управления измерениями измерительный модуль используют следующим образом. Щуп 19 погружают в сосуд, например, цилиндр, (на рисунке не показано) с измеряемой жидкостью. На электроды 20 подают переменное напряжение. В зависимости от проводимости исследуемой среды между двумя электродами 20, получают сигнал прямо пропорциональный проводимости жидкости. Сигнал усиливается на усилителях 23 и 24 и поступает в микроконтроллер 7. Оцифрованный сигнал попадает через USB разъем 13 к компьютеру 25 и через аналоговый (IDC) разъем 15 к плате 16 открытой архитектуры. Плата 16 открытой архитектуры связана с электродвигателем 28. На плату 16 открытой архитектуры системы управления измерениями через аналоговый (IDC) разъем 15 подают сигнал от сенсора 18. Электродвигателем 28 двигают поршень цилиндра (на рисунке не показано) с жидкостью, имеющий иные показатели электропроводности. Противоположный конец цилиндра связан с сосудом, наполненным измеряемой жидкостью. Двигая поршень, впрыскивают жидкость, находящуюся в цилиндре, в сосуд. В сосуде начинает изменяться показатель электропроводности. Сигнал от сенсора 18 об измененных показателях электропроводности попадает на компьютер 25 и на плату 16 открытой архитектуры. Имея обратную связь с результатами изменения исследуемой среды, можно продолжать движение поршня в цилиндре и получать на мониторе компьютера 25 разные значения в экстремумах, а также изучать зависимость изменения электропроводности от подачи разных жидкостей.
Такое оборудование может быть использовано в наборе-конструкторе для изучения электроники, физики и механики, а также для проведения различных исследований, объединяя в себе задачи по механической сборке корпусных элементов, монтажу электрических схем, с использованием модулей для измерения различных показателей, цифровой обработки их сигналов, взаимодействию различных элементов комплекта посредством проводного протокола, а также взаимодействия комплекта в целом с системой управления измерениями.
Исследовательское оборудование можно использовать в школах, средних учебных заведениях и в высшей школе, а также при проведении различных научных экспериментов. Плата 16 открытой архитектуры обеспечивает управление электродвигателем 28 (или другим исполнительным устройством) для получения различных показателей с использованием вышеописанных измерительных модулей, оснащенных аналоговыми (IDC) разъемами 15 и USB разъемами 13. Благодаря наличию этих разъемов в измерительных модулях и возможности подключения к системе управления измерениями, школьники, студенты и исследователи имеют средства для перехода на новый уровень проведения экспериментов и различных демонстраций - это интерактивное изменение условий проведения опытов и экспериментов при визуализации получаемых результатов.
Таким образом, технический результат, достигаемый с использованием заявленного изобретения, заключается в повышении универсальности и многофункциональности измерительного модуля с возможностью проведения различных демонстраций и изменения условий проведения опытов и экспериментов при визуализации получаемых результатов.
Claims (1)
- Измерительный модуль, содержащий разъемный корпус с элементами фиксации, расположенной в нем печатной платой с микроконтроллером, отверстием в корпусе с размещенным в нем сенсором, связанным с микроконтроллером, и другим отверстием в корпусе с размещенным в нем USB разъемом, связанным с микроконтроллером, отличающийся тем, что корпус снабжен дополнительным отверстием, а сенсор выполнен в виде щупа с двумя электродами на проводе, припаянном к печатной плате, при этом печатная плата снабжена фильтром и усилителями, расположенными между сенсором и микроконтроллером, а измерительный модуль снабжен размещенным в дополнительном отверстии корпуса аналоговым (IDC) разъемом для подключения к плате открытой архитектуры, выполненной с возможностью управления исполнительным устройством.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103499A RU2766531C1 (ru) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | Измерительный модуль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021103499A RU2766531C1 (ru) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | Измерительный модуль |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020109515A Division RU2747101C1 (ru) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | Измерительный модуль |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766531C1 true RU2766531C1 (ru) | 2022-03-15 |
Family
ID=80736752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021103499A RU2766531C1 (ru) | 2021-02-12 | 2021-02-12 | Измерительный модуль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766531C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050234681A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | National Instruments Corporation | Compact input measurement module |
RU2376647C2 (ru) * | 2008-02-21 | 2009-12-20 | Хоменко Сергей Васильевич | Устройство для проведения лабораторных работ |
RU2460146C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-08-27 | Олег Александрович Поваляев | Комплект для демонстрации законов механики (варианты), магнитный герконовый датчик и приспособление для определения мгновенной скорости тела, брошенного горизонтально |
RU2570216C1 (ru) * | 2014-08-27 | 2015-12-10 | Олег Александрович Поваляев | Измерительный модуль |
-
2021
- 2021-02-12 RU RU2021103499A patent/RU2766531C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050234681A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-10-20 | National Instruments Corporation | Compact input measurement module |
RU2376647C2 (ru) * | 2008-02-21 | 2009-12-20 | Хоменко Сергей Васильевич | Устройство для проведения лабораторных работ |
RU2460146C1 (ru) * | 2011-04-19 | 2012-08-27 | Олег Александрович Поваляев | Комплект для демонстрации законов механики (варианты), магнитный герконовый датчик и приспособление для определения мгновенной скорости тела, брошенного горизонтально |
RU2570216C1 (ru) * | 2014-08-27 | 2015-12-10 | Олег Александрович Поваляев | Измерительный модуль |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69809752D1 (de) | Vorrichtung zum testen der analytkonzentration in einer flüssigkeit | |
RU2766531C1 (ru) | Измерительный модуль | |
RU2762516C1 (ru) | Измерительный модуль | |
RU2747101C1 (ru) | Измерительный модуль | |
RU2755082C1 (ru) | Измерительный модуль для измерения напряжения | |
RU2755547C1 (ru) | Измерительный модуль для измерения влажности | |
RU2756664C1 (ru) | Измерительный модуль для измерения абсолютного давления | |
RU2756082C1 (ru) | Измерительный модуль для измерения магнитного поля | |
RU2754756C1 (ru) | Измерительный модуль для измерения температуры | |
CN107942726B (zh) | 一种基于快速模型的磁悬浮球杆***半实物仿真实验平台 | |
CN210664984U (zh) | 一种涡旋产生及检测实验装置 | |
RU2732799C1 (ru) | Универсальная платформа и исследовательский модуль | |
RU2759078C1 (ru) | Съёмный мобильный компактный измерительный модуль количественного содержания твердых примесей в воздухе | |
US6452398B1 (en) | Method and apparatus for measuring D.C. and A.C. voltages using non-contacting sensors | |
CN208937487U (zh) | 比色皿槽 | |
CN111239198B (zh) | 一种便携式微流控芯片分析诊断仪及控制方法 | |
RU2753804C1 (ru) | Съёмный мобильный компактный измерительный модуль | |
CN111812417A (zh) | 三维交直流电场传感器 | |
Ursache et al. | DC Digital Gaussmeter Based on Linear Hall-Effect Sensor IC | |
KR20170049148A (ko) | 메카트로닉스 실습 장비 | |
Shoaib et al. | Measurement of Acceleration Due to Gravity Using Arduino and Ultrasonic Sensor | |
RU227415U1 (ru) | Измеритель координаты и электрического потенциала | |
Kong et al. | Research on the torpedo-shaped biomimetic MEMS vector wake detector | |
CN211784962U (zh) | 一种基于电磁感应计时的液体粘滞系数测量仪 | |
RU178351U1 (ru) | Прибор для определения электрического потенциала |