устройство измерения и отображения технологический параметров и средство измерения показателей процесса

Формула изобретения

1. Устройство отображения технологических параметров, содержащее схему приема сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, два аналого-цифровых преобразователя, связанных со схемой приема сигнала технологических параметров, многоразрядный цифровой дисплей и многосегментный гистограммный дисплей, причем первый аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью управления многоразрядным цифровым дисплеем, второй аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью управления многосегментным гистограммным дисплеем, отличающееся тем, что в нем каждый из аналого-цифровых преобразователей выполнен способным работать при потребляемом токе питания меньше 1 мА, многоразрядный цифровой дисплей и многосегментный гистограммный дисплей выполнены с возможностью считываемости их показаний человеческим глазом с расстояния по меньшей мере в 35 футов (10,668 м), а многоразрядный цифровой дисплей выполнен в виде жидкокристаллического многоразрядного цифрового дисплея.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем первый аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем прямого управления.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем второй аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем с мультиплексированием.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем многосегментный гистограммный дисплей имеет по меньшей мере 42 сегмента.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем жидкокристаллический многоразрядный цифровой дисплей содержит по меньшей мере три цифровых разряда, причем каждый цифровой разряд имеет высоту не меньше 3/4 дюйма (19,05 мм).

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено портативным источником питания, подключенным для подачи нормального рабочего питания к первому и второму аналого-цифровым преобразователям, жидкокристаллическому многоразрядному цифровому дисплею и многосегментному гистограммному дисплею, причем портативный источник питания способен обеспечить питание в течение по меньшей мере 20 месяцев.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в нем портативный источник питания герметично закрыт в кожухе, способном защищать портативный источник питания от вредных условий окружающей среды.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в нем второй аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем с мультиплексированием, многосегментный гистограммный дисплей имеет по меньшей мере 42 сегмента, в устройство отображения технологических параметров введен портативный источник питания, подключенный для подачи нормального рабочего питания к первому и второму аналого-цифровым преобразователям, жидкокристаллическому многоразрядному цифровому дисплею и многосегментному гистограммному дисплею, причем портативный источник питания способен обеспечивать питание в течение по меньшей мере 20 месяцев, при этом устройство отображения технологических параметров снабжено кожухом, в котором размещены многосегментный гистограммный дисплей, жидкокристаллический многоразрядный цифровой дисплей и портативный источник питания.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем портативный источник питания выполнен с возможностью обеспечения напряжения не менее 7 В.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что в нем кожух выполнен в виде цилиндрического корпуса со съемной лицевой прозрачной панелью, через которую можно считывать показания многосегментного гистограммного дисплея и жидкокристаллитического многоразрядного цифрового дисплея.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в нем съемная лицевая прозрачная панель прикреплена к цилиндрическому корпусу тремя крепежными деталями, равноотстоящими друг от друга на внешней кольцевой области лицевой прозрачной панели.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в нем съемная лицевая прозрачная панель прикреплена к цилиндрическому корпусу четырьмя крепежными деталями, равноотстоящими друг от друга на внешней кольцевой области лицевой прозрачной панели.

13. Устройство измерения и отображения технологических параметров, содержащее устройство измерения технологических параметров, способное вырабатывать электрический выходной сигнал, пропорциональный величине измеряемого технологического параметра, схему приема сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, два аналого-цифровых преобразователя, связанных со схемой приема сигнала технологических параметров, многоразрядный цифровой дисплей и многосегментный гистограммный дисплей, причем первый аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью управления многоразрядным цифровым дисплеем, второй аналого-цифровой преобразователь выполнен с возможностью управления многосегментным гистограммным дисплеем, отличающееся тем, что в нем каждый из аналого-цифровых преобразователей выполнен способным работать при потребляемом токе питания меньше 1 мА, первый аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем прямого управления, второй аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем с мультиплексированием, многоразрядный цифровой дисплей и многосегментный гистограммный дисплей выполнены с возможностью считываемости их показаний человеческим глазом с расстояния по меньшей мере в 35 футов (10,668 м), многоразрядный цифровой дисплей выполнен в виде жидкокристаллического многоразрядного цифрового дисплея с высотой цифр не менее 3/4 дюйма (19,05 мм), причем устройство измерения и отображения технологических параметров снабжено портативным источником питания, подключенным для подачи нормального рабочего питания к первому и второму аналого-цифровым преобразователям, жидкокристаллическому многоразрядному цифровому дисплею и многосегментному гистограммному дисплею, причем портативный источник питания способен обеспечивать питание в течение по меньшей мере 20 месяцев.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в нем устройством измерения технологических параметров является датчик давления, содержащий чувствительный элемент, способный прогибаться на величину, пропорциональную давлению, действующему на него, и преобразователь прогиба, механически связанный с чувствительным элементом, причем преобразователь прогиба выполнен с возможностью выработки электрического выходного сигнала, пропорционального прогибу чувствительного элемента.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что в нем устройство измерения технологических параметров размещено во введенном кожухе для защиты от вредных условий окружающей среды.

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что в нем преобразователь прогиба содержит мост Уитстона для выработки выходного сигнала в виде разности напряжений.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в нем устройством измерения технологических параметров является датчик давления, содержащий мост Уитстона для выработки электрического выходного сигнала, пропорционального давлению, измеряемому датчиком давления.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в нем электрическим выходным сигналом моста Уитстона является сигнал в виде разности напряжений.

19. Измерительное средство, содержащее чувствительный элемент, способный прогибаться на величину, пропорциональную давлению, действующему на него, преобразователь прогиба, связанный с чувствительным элементом для выработки электрического аналогового выходного сигнала, пропорционального прогибу чувствительного элемента, отличающееся тем, что в него введены первый аналого-цифровой преобразователь, способный работать при потребляемом токе питания меньше 1 мА, выполненный с возможностью приема упомянутого аналогового сигнала и выработки, соответствующего ему цифрового сигнала, жидкокристаллический цифровой дисплей для отображения цифрового сигнала, имеющий четкость и размеры, достаточные для считываемости его показаний человеческим глазом с расстояния по меньшей мере 35 футов (10,668 м), второй аналого-цифровой преобразователь, способный работать при потребляемом токе питания меньше 1 мА, выполненный с возможностью приема упомянутого аналогового сигнала и выработки сигнала скорости изменения показателей процесса для представления тенденции показателей процесса, гистограммный дисплей для отображения тенденции показателей процесса, имеющий четкость и размеры, достаточные для считываемости его показаний человеческим глазом с расстояния по меньшей мере 35 футов (10,668 м).

20. Измерительное средство по п.19, отличающееся тем, что в нем первый аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем прямого управления.

21. Измерительное средство по п.19, отличающееся тем, что в нем второй аналого-цифровой преобразователь является аналого-цифровым преобразователем с мультиплексированием.

22. Измерительное средство по п. 19, отличающееся тем, что выполнено портативным и снабжено портативным источником питания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение связано с областью устройств измерения и отображения технологических параметров и может использоваться для измерения и отображения технологических параметров или показателей, включая давление, температуру, объем и расход. Конкретно, изобретение связано с электронным устройством измерения технологических параметров, электронно соединенным с устройством отображения технологических параметров, которое отображает и гистограммную индикацию тенденции технологического параметра, и цифровое показание самого технологического параметра.

Описание предшествующего уровня техники.

Измерение технологических параметров или переменных, включая расход, объем, температуру и давление, но не ограничиваясь этим, долго было важным фактором для промышленных установок, где хранились, перекачивались, нагревались и/или подвергались давлению жидкость или газ. Такие отрасли промышленности включают нефтехимию, производство энергии, геофизические исследования и производство пищевых продуктов.

Во многих промышленных приложениях желательно отображать измеряемый технологический параметр в месте, удаленном от места его измерения. Соответственно тенденция развития измерительной аппаратуры процесса была направлена на устройства измерения и отображения процесса, в которых устройство отображения удалено от измерительного устройства.

Известная измерительная аппаратура процесса по своей природе была механической. Примеры механической измерительной аппаратуры процесса включали в себя поплавки для измерения уровня, трубки Пито для измерения расхода и гидравлические устройства для измерения давления. Такие механические устройства имели ограниченную точность и подвергались воздействию таких явлений, как гистерезис и температурные воздействия, которые дополнительно ограничивали их надежность.

Другим недостатком механических устройств измерения технологических параметров является ограничение их удаленности от датчика. Например, в случае манометра с трубкой Бурдона для измерения давления внутренний объем жидкости или газа в трубке Бурдона накладывает практическое ограничение на расстояние между трубкой Бурдона и связанным с ней датчиком. Забота о безопасности тоже может ограничивать степень, до которой механические устройства измерения технологических параметров, такие как манометр с трубкой Бурдона, могут отделяться от устройства отображения технологических параметров. Во многих приложениях устройство измерения технологического параметра и устройство отображения технологического параметра соединяются находящимися под давлением трубопроводами или шлангами. Такие трубопроводы или шланги под повышенным давлением в некоторых случаях представляют угрозу безопасности.

Переходные процессы окружающей среды, такие как изменения температуры, тоже могут влиять на точность показаний прибора там, где находящиеся под повышенным давлением трубопровод или шланг с гидравлической жидкостью связывают прибор отображения технологического параметра с датчиком.

Известные устройства отображения технологических параметров производились в виде измерительных устройств, в которых аналоговое показание задавалось стрелкой, как в гальванометре Д"Арсонваля. Индикаторы такого стрелочного измерительного устройства имеют тенденцию давать нестабильные или колеблющиеся показания, особенно во время измерения динамических процессов, таких как давление нагнетания на выходе поршневого насоса. На показание таких стрелочных измерительных устройствах действуют другие динамические явления, такие как гистерезис, и они обычно медленно реагируют вследствие инерции самого перемещения.

С появлением технологии жидкокристаллических индикаторов (ICD) стрелочные измерительные устройства в некоторых приложениях были заменены многосегментными гистограммными индикаторами, каждый сегмент которых состоит из жидкокристаллического элемента. Такие жидкокристаллические аналоговые индикаторы при соединении с механическими устройствами измерения технологических параметров подвержены тем же неточностям и ограничениям, что и стрелочные измерительные устройства. Разрешение многосегментных гистограммных индикаторов, использующих жидкокристаллическую технологию, является функцией числа жидкокристаллических сегментов индикатора для данного диапазона технологического параметра. Чем больше число сегментов многосегментного индикатора, тем больше разрешающая способность индикатора. Известные многосегментные гистограммные дисплеи использовали мультиплексирование для того, чтобы минимизировать число электрических соединений, которое должно вводиться в многосегментный гистограммный индикатор. Хотя мультиплексирование уменьшает число электрических соединений, оно уменьшает также контраст напряжений. Например, в системе с утроенным мультиплексированием контраст напряжения уменьшается в три раза.

Для обеспечения более точной индикации величины измеряемого технологического параметра устройства измерения технологических параметров использовали цифровые дисплеи. При соединении с механическими устройствами измерения технологических параметров такие цифровые дисплеи неточны и неустойчивы, особенно во время измерения динамических процессов.

В последние годы цифровые дисплеи, использующие и жидкокристаллическую, и светодиодную технологии, стали широкораспространенными. Для питания таких дисплеев необходим источник электроэнергии. Многие известные приборы, использующие светодиоды и жидкие кристаллы, известные переменным током или током местной сети. Такое питание часто нежелательно в условиях, где сетевое питание может прерываться из-за вредных условий окружающей среды, таких как удары молнии, землетрясения или торнадо. Это особенно нежелательно на шельфовых буровых и производственных платформах, где обычны удары молний и другие условия непогоды.

Во многих приложениях чрезвычайно желательно, чтобы устройство отображения технологических параметров было видно человеческим глазом в неоптимальных условиях освещения или с расстояния свыше 35 футов (10,668 м). Видимость многоразрядных жидкокристаллических дисплеев улучшают увеличением размера цифр и увеличением цветного контраста дисплея на жидких кристаллах. Для того чтобы увеличить и размер и цветовой контраст жидкокристаллических цифр, должен быть увеличен контраст напряжений, вводимых в многоразрядный дисплей на жидких кристаллах.

Величина контраста напряжений, для питания жидкокристаллических цифр, которые были бы видимы человеческим глазом с расстояния более 35 футов (10,668 м), больше контраста напряжений, создаваемого в системах с мультиплексированием. Таким образом, в известных устройствах отображения технологических параметров не удалось объединить и многосегментные гистограммные, и многоразрядные жидкокристаллические дисплеи, видимые человеческим глазом с расстояния более 35 футов (10,668 м), потому что требования к цветовому контрасту у дисплеев разные.

Известные устройства отображения технологических параметров описаны также в патентах США N 3835465 и 4745543.

К известному уровню техники также относится каталог Измерительных приборов Мартин-Декер 1980-1981 г. и каталог С Метрокс Инк, 1990 г.

Сущность изобретения.

Настоящее изобретение относится к устройству измерения технологических параметров с повышенной точностью, универсальностью, надежностью и возможностью отображения. Повышенная точность достигается использованием не механического, а электронного устройства измерения технологических параметров. Электронное устройство измерения технологических параметров по настоящему изобретению не подвержено ограничениям расстояния, точности и чувствительности гидравлических устройств. Оно не требует подвергающихся повышенным давлениям трубопроводов или шлангов и тем самым избегает проблем безопасности, присущих таким трубопроводам и шлангам с повышенным давлением.

Электронное устройство измерения технологических параметров по настоящему изобретению более универсально, чем механические измерительные устройства, такие как с гидравлическими линиями. Оно может использоваться для измерения давления в условиях окружающей среды с высоким давлением, таких как штуцерный манифольд (коллектор) на буровой установке. На него не оказывают вредного влияния быстрые изменения температуры или давления, как у гидравлических устройств измерения технологических параметров.

Надежность настоящего изобретения по сравнению с устройствами, использовавшимися раньше, выше из-за способности настоящего изобретения работать на батарейном питании, а не на источнике переменного тока или от тока местной сети. Питание от источников переменного тока может прерываться из-за вредных условий окружающей среды. Объект настоящего изобретения включает в себя портативный источник питания или портативный блок питания, который герметизирован в корпусе, способном защитить источник питания от вредных условий окружающей среды, таких как ветер, дождь, морская вода и абразивные или коррозийные химикаты. Устройство измерения технологических параметров по настоящему изобретению работает на низком токе, давая этим возможность использовать портативный источник питания, который, в предпочтительном воплощении, может обеспечивать нормальное рабочее питание в течение по крайней мере 20 месяцев.

Превосходные возможности отображения устройства отображения технологических параметров по настоящему изобретению достигаются посредством использования и многосегментного гистограммного дисплея для указания тенденции измеряемого технологического параметра, и многоразрядного дисплея на жидких кристаллах для обеспечения точного показания измеряемого технологического параметра. Стабильность и точность обоих дисплеев выше, чем у приборов, использовавшихся раньше, которые базировались на механических, а не на электрических устройствах измерения технологических параметров. Многосегментный гистограммный дисплей и многоразрядный дисплей на жидких кристаллах по настоящему изобретению имеют такую конфигурацию, что могут считываться человеческим глазом с расстояния более 35 футов (10,668 м). Эти лучшие возможности отображения достигаются путем обеспечения высокого цветового контраста и на гистограммных, и на многоразрядных дисплеях на жидких кристаллах, а также путем обеспечения крупных цифр на многоразрядных дисплеях. Оба эти дисплея содержатся в корпусе вместе с портативным источником питания.

Настоящее изобретение преодолевает проблему объединения дисплея с мультиплексированием с многоразрядным дисплеем на жидких кристаллах, требующим большого контраста напряжений, путем использования специализированных аналого-цифровых преобразователей (АЦП) для каждого дисплея.

Конкретно, устройство отображения технологических параметров, по настоящему изобретению, содержит первый аналого-цифровой преобразователь с возможностями приведения в действие разрядов, имеющий конфигурацию для приема входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, второй аналого-цифровой преобразователь с возможностями приведения в действие гистограммы, имеющий конфигурацию для приема входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, многоразрядный дисплей на жидких кристаллах, электронно соединенный для приема входного сигнала от первого аналого-цифрового преобразователя, и многосегментный гистограммный дисплей, электронно соединенный для приема входного сигнала от второго аналого-цифрового преобразователя. Таким образом, каждый дисплей отдельно приводится в действие аналого-цифрового преобразователем, конфигурация для которого рассчитана на прием входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров.

Предпочтительное воплощение настоящего изобретения содержит портативный источник питания, при работе соединенный для подачи питания первому и второму аналого-цифровым преобразователям, многоразрядному дисплею на жидких кристаллах и многосегментному гистограммному дисплею. Портативный источник питания также обеспечивает питание для компонентов датчика, включая мост Уитстона. Этот источник питания способен подавать питание этим компонентам в течение по меньшей мере 20 месяцев. Таким образом, это предпочтительное воплощение настоящего изобретения превосходит функциональные характеристики всех использовавшихся раньше устройств отображения технологических параметров, которые зависят от источника питания переменного тока или от питания местной сети по причинам, обсуждавшимися выше.

В другом предпочтительном варианте воплощения устройство отображения технологических параметров по настоящему изобретению помещается в по существу цилиндрический корпус со съемной лицевой поверхностью дисплея, через которую могут считываться многосегментный гистограммный дисплей и многоразрядный дисплей на жидких кристаллах. Размеры этого цилиндрического корпуса подобраны так, что он легко вставляется в проемы в панелях имеющихся в продаже приборов, куда в настоящее время устанавливаются известные устройства отображения технологических параметров. Таким образом, конфигурация устройства отображения по настоящему изобретению допускает легкую замену известных устройств отображения технологических параметров без необходимости замены или изменения производимых в настоящее время приборных панелей.

Настоящее изобретение направлено также на устройство измерения и отображения технологических параметров, содержащее устройство измерения технологических параметров, способное создавать электронный входной сигнал технологического параметра, который пропорционален величине измеряемого технологического параметра, аналого-цифровой преобразователь прямого возбуждения, электронно соединенный для приема электронного входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексированием, электронно соединенный для приема электронного входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров, многоразрядный дисплей на жидких кристаллах для приема входного сигнала от аналого-цифрового преобразователя прямого возбуждения и многосегментный гистограммный дисплей, электронно соединенный для приема входного сигнала от аналого-цифрового преобразователя с мультиплексированием.

На фиг. 1 показана блок-схема нескольких воплощений настоящего изобретения, на фиг. 2 - 11 -формы колебаний возбуждения дисплея, причем фиг. 2-4 - для прямого возбуждения, а фиг. 5-11 - формы колебаний для мультиплексирования; на фиг. 12 схематический чертеж нескольких воплощений настоящего воплощения многосегментного гистограммного диспеля и многоразрядного дисплея на жидких кристаллах; на фиг. 13 - покомпонентный вид спереди устройства отображения технологических параметров; на фиг. 14 - покомпонентный вид сбоку устройства отображения технологических параметров в своем корпусе; на фиг. 15 - вид сверху сечения портативного источника питания настоящего изобретения; на фиг. 16 - изометрический вид устройства измерения технологических параметров в его корпусе; на фиг. 17 - вид сбоку сечения предпочитаемого воплощения устройства измерения технологических параметров; на фиг. 18-19 - блок-схема полностью цифрового воплощения блоков датчика и отображения соответственно, относящихся к настоящему изобретению.

Описание предпочтительного варианта воплощения изобретения.

Как показано на фиг. 1, устройство измерения технологических параметров, относящееся к настоящему изобретению, содержит первый аналого-цифровой преобразователь с возможностями возбуждения разрядов 14 в конфигурации для приема входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров 10, второй аналого-цифровой преобразователь с возможностями возбуждения гистограммного дисплея 18 в конфигурации для приема входного сигнала технологического параметра от устройства измерения технологических параметров 10, многоразрядный дисплей на жидких кристалла 22, электронно соединенный для приема входного сигнала от первого аналого-цифрового преобразователя 14, и многосегментный гистограммный дисплей 26, электронно соединенный для приема входного сигнала от второго аналого-цифрового преобразователя 18.

Фиг. 2 изображает относящуюся к объединительной плате формы колебаний схемы прямого возбуждения, тогда как фиг. 3-4 изображают формы колебаний для включения ("ON") и выключения ("OFF") сегмента соответственно. Формы колебаний фиг. 2-4 действуют совместно, делая сегменты жидкокристаллического дисплея видимыми или невидимыми таким образом, как это известно в этой области. Фиг. 5-7 изображают относящиеся к объединительной плате формы колебаний включения ("ON"), выключения ("OFF") и "UNIQUE" (уникальный). Относящиеся к объединительной плате формы колебаний включения (ON) и выключения ("OFF") действуют совместно подобно тому, как описывается для фиг. 2-4 для того, чтобы "активировать" (сделать видимым) отдельные сегменты многосегментного гистограммного дисплея, а форма колебаний объединительной платы UNIQUE обеспечивает, чтобы все активированные сегменты от нуля до максимального сегмента оставались видимыми. Формы колебаний включения ("ON") и выключения ("OFF") сегмента с фиг. 8-9 обеспечивают изменения контраста многосегментной гистограммы. Эта конфигурация минимизирует штырьковые непроизводительные издержки от аналого-цифрового преобразователя возбуждения гистограммы. Наконец, фиг. 10-11 включаются для завершенности и не используются в дисплее 26; они могут использоваться, например, при активировании индикаторов или оповещающих устройств, таких как для низкого напряжения батарей.

Предпочтительное воплощение настоящего устройства отображения технологических параметров изображается на фиг. 12. Как показано на фиг. 12, многосегментный гистограммный дисплей 26 имеет по меньшей мере 42 сегмента. В большинстве предпочитаемых воплощений многосегментная гистограмма 26 имеет 101 сегмент. Как показано дальше на фиг. 12, многоразрядный дисплей на жидких кристаллах 22 содержит по меньшей мере три разряда, каждый из которых имеет высоту по крайней мере 3/4 дюйма (19,05 мм). Этот дисплей позволяет видеть технологический параметр с расстояния по меньшей мере около 35 футов (10,668 м). Этот дисплей дает дополнительное преимущество тем, что он видим сбоку примерно под 30^o к оси, перпендикулярной плоскости дисплея. Допустим, что лицевой поверхностью дисплея является лицевая поверхность часов. Если дисплей наклонен к смотрящему (то есть наблюдается со стороны 12 ч), дисплей остается видимым до наклона в 15^o. Если дисплей наклоняется назад от смотрящего, налево или направо (то есть наблюдается со стороны 6,3 и 9 ч соответственно), дисплей видим при наклоне до 30^o, с оптимальным углом видимости на 6 ч.

Как показано кроме того на фиг. 12, второй аналого-цифровой преобразователь 18 мультиплексируется. Как показано на фиг. 12, первый аналого-цифровой преобразователь 14 является аналого-цифровым преобразователем прямого возбуждения. В предпочитаемом воплощении первый и второй аналого-цифровые преобразователи являются полупроводниковыми интегральными схемами, произведенными компанией "Хэррис Семикэндактор", с номерами модели 1CL7136 и 1CL7182 соответственно. Эти полупроводниковые ИС могут работать на токе меньше 1 миллиампера, облегчая тем самым использующую батарейное питание работу настоящего изобретения в течение по меньшей мере 20 месяцев без замены батарейного блока.

В предпочитаемом воплощении настоящее изобретение содержит портативный источник питания на 9 А, при работе соединяемый для подачи питания первому аналого-цифровому преобразователю 14, второму аналого-цифровому преобразователю 18, многоразрядному жидкокристаллическому дисплею 22 и многосегментному гистограммному дисплею 26. В предпочитаемом воплощении портативный источник питания на 9 А герметически закрывается в кожухе на 9 В, способном защищать его от вредных условий окружающей среды, как показано на фиг 14. Как показано на фиг. 14, портативный источник питания на 9 А содержит множество отдельных батарей 15 a-b и 16 a-b, заключенных в кожух на 9 В. Портативный источник питания на 9 А, помещенный в кожух на 9 В, образует портативный блок питания. В предпочитаемом воплощении портативный блок питания на 9 В при работе соединяется для подачи нормального рабочего питания аналого-цифровому преобразователю прямого возбуждения 14, аналого-цифровому преобразователю с мультиплексированием 18, гистограммному дисплею 26 и многоразрядному жидкокристаллическому дисплению 22 в течение по крайней мере 20 месяцев.

В предпочитаемом воплощении конфигурация для портативного блока питания на 9В рассчитана на подачу напряжения по крайней мере семи вольт, как показано на фиг. 15. В предпочитаемом воплощении портативный блок питания на 8 В содержит две пары литиевых батарей на 15 A и 15 B и на 16 A и 16 B, соединенных параллельно. Батареи в каждой паре соединяются последовательно. Как показано на фиг. 15, батарея на 15 A последовательно соединяется с батареей на 15 B, а батарея на 16 A последовательно соединяется с батареей на 16 B. В предпочитаемом воплощении портативный источник питания на 9A содержит внутренний плавкий предохранитель, который сильно уменьшает вероятность взрыва при коротком замыкании батарей. В предпочитаемом варианте батареей может быть литиевая неорганическая батарея с торговой маркой Tadiran (тип TL-2300) или литиевый оксигалогенидный первичный источник тока Electrochem (серий CSC93, 3B35). При конфигурации, показанной на фиг. 15, батареи обеспечивают в среднем около 7,23 B и 28 ампер-часов.

В предпочитаемом воплощении гистограммный дисплей 26, многоразрядный дисплей на жидких кристаллах 22 и портативный блок питания на 9B содержатся в кожухе 20, как изображено на фиг. 13 и 14. Портативный кожух 20 включает по существу цилиндрический корпус 19 и съемную лицевую поверхность 25, через которую могут считываться гистограммный дисплей 26 и многоразрядный жидкокристаллический дисплей 22. Съемная лицевая поверхность 25 крепится к цилиндрическому корпусу 19 множеством крепежных средств. В одном предпочитаемом воплощении три крепежные детали 27 равноудаленно друг от друга разнесены по внешней кольцевой области 24 съемной лицевой поверхности 25. В другом предпочитаемом воплощении четыре крепежных детали 23 равноудаленно друг от друга разнесены по внешней кольцевой области 24 съемной лицевой поверхности 25.

В предпочтительном варианте воплощения настоящее изобретение включает устройство измерения технологических параметров 10, способное вырабатывать электронный входной сигнал технологического параметра, который пропорционален величине измеряемого технологического параметра, как показано на фиг. 12 и 17. Устройство измерения технологических параметров 10 обеспечивает входной сигнал для аналого-цифрового преобразователя прямого возбуждения 14 и аналого-цифрового преобразователя с мультиплексированием 18.

В предпочитаемом воплощении устройством измерения технологических параметров 10 служит датчик давления, подобный пьезорезистивному датчику давления, изготовляемому фирмой "KELLER PST" из Хэмптона в штате Виргиния, который содержит коллектор усилий 13, способный прогибаться на величину, пропорциональную приложенному к нему давлению, и датчик деформации 11, механически связанный с коллектором усилий 13. Датчик деформации имеет конфигурацию для выработки электронного выходного сигнала, пропорционального выгибанию коллектора усилий 13, как показано на фиг. 12, 16, 17. Как показано на фиг. 16, изображаемыми цилиндрическими компонентами является часть моста Уитстона, показанного на фиг. 12.

В предпочитаемом воплощении датчик деформации 11 содержит мост Уитстона в конфигурации для выработки разностного электронного выходного сигнала напряжения, как показано на фиг. 12. Электронный выходной сигнал напряжения моста Уитстона 11 является разностным сигналом напряжения. Коллектор усилий 13 служит для защиты чрезвычайно уязвимого моста Уитстона, который внедряется в кремниевую положку интегральной схемы. При обнаружении коллектором усилий напряжения он передает эту информацию (в предпочитаемом воплощении через кремниевый элемент связи) мосту Уитстона. Это передаваемое усилие изгибает мост Уитстона, создавая разбаланс моста. Этот разбаланс наблюдается как радиометрический у двух выходных напряжений моста.

Фиг. 18 и 19 изображают полную блок-схему воплощения настоящего изобретения, которая включает в себя полностью цифровую работу с микропроцессорным управлением. Схема включает в себя устройство измерения технологических параметров 10, содержащее мостовую схему 11 и устройство сравнения 12. Источник питания 9В обеспечивает питание различным компонентам. Схема содержит также аналого-цифровой преобразователь ("A/D") 31, который в предпочитаемом варианте помещается вблизи датчика. Аналого-цифровой преобразователь 31 обеспечивает цифровой сигнал для микропроцессора 30, который обрабатывает цифровой сигнал таким образом, как описано ранее. При этом канал связи между датчиком и дисплейными частями изобретения является цифровым и, следовательно, гораздо больше защищен от помех и других воздействий. Микропроцессор 30 обеспечивает обработанный цифровой сигнал для дифференциального драйвера 32, который возбуждает дифференциальный приемник 34 в канале датчика 36. Микропроцессор обслуживает дополнительные функции коррекции индивидуальных производственных отклонений различных датчиков и приспособления к колебаниям температуры. Драйвер 32 и приемник 34 обеспечивают достаточное питание для возбуждения компонентов по фиг. 19 и буферизуют различные уровни напряжения. Дифференциальный приемник 34 обеспечивает цифровой сигнал для микропроцессора 38, который обрабатывает сигнал для микропроцессора 38, который обрабатывает сигнал для приема цифроаналоговым ("D/A") преобразователем 40. Микропроцессор 38 обеспечивает также управление синхронизацией для связи с микропроцессором 30, обеспечивает возможность непосредственной связи с внешними устройствами, такими как персональные компьютеры, на внешнем цифровом канале 41. Цифроаналоговый преобразователь 40 обеспечивает аналоговый сигнал для совокупности драйверов жидкокристаллического дисплея 42, которые возбуждают жидкокристаллический дисплей 44. В предпочитаемом варианте жидкокристаллический дисплей 44 содержит дисплеи 22 и 26 на одном слоистом материале, хотя каждый из дисплеев 22 и 26 имеет свои собственные схемы отображения.

В описанных здесь и изображенных на сопроводительных чертежах воплощениях можно сделать много модификаций и изменений, не отступая от концепции настоящего изобретения. Соответственно понятно, что описываемые и иллюстрируемые здесь воплощения являются только иллюстративными и не подразумевают ограничения объема настоящего изобретения.