Патент на изобретение №2300082

(54) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА С НАКЛОНЕННЫМ ДИСПЛЕЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для отображения значений различных величин. Изобретение направлено на обеспечение возможности отображения дополнительных данных в более удобном для считывания формате. Этот технический результат обеспечивается за счет того, что датчик для использования в системе управления процессом, предназначенный для отслеживания параметров производственного процесса, содержит корпус, датчик переменного параметра процесса, сконфигурированный для измерения переменного параметра процесса и формирования соответствующего выходного сигнала переменного параметра процесса; схему датчика, установленную в корпусе, сконфигурированную для формирования отображаемого выходного сигнала; дисплей в форме параллелограмма, установленный в корпусе, причем стороны дисплея в форме параллелограмма расположены под углом, большим, чем ноль градусов, и меньшим, чем девяносто градусов, по отношению к высоте; и дисплей сконфигурирован для отображения информации в соответствии с выходной отображаемой информацией и включает по меньшей мере один отображающий сегмент, выровненный по сторонам и/или углам дисплея. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к оборудованию, используемому для отслеживания параметров производственных процессов и управления этими процессами. Более конкретно, настоящее изобретение относится к дисплеям датчиков, которые используют для измерения переменных параметров производственного процесса.

Производственные процессы используют для отслеживания и управления обработкой текучих веществ, например при их производстве или рафинировании. Производственные процессы включают, например, нефтеперерабатывающие заводы, установки для производства продуктов питания, установки для подготовки целлюлозной массы для производства бумаги и многие другие.

В производственных процессах оператору часто требуется получать информацию, относящуюся к рабочим параметрам процесса. С этой целью к процессу подключены дистанционные блоки, известные как “датчики”, которые передают в диспетчерский пункт управления информацию, относящуюся к изменяющимся параметрам процесса (давление, температура, скорость потока и т.д.). В диспетчерском пункте управления обеспечивается возможность отслеживания переменных параметров процесса или управления ими с помощью соответствующего оборудования.

В некоторых случаях требуется обеспечить возможность непосредственного наблюдения оператором информации на датчике процесса. Поэтому некоторые датчики процесса включают дисплеи, расположенные на передней панели датчика, которые используют для непосредственного отображения измеряемого переменного параметра процесса или другой информации, относящейся к датчику. Например, оператор может использовать дисплей для калибровки или конфигурации датчика процесса.

Хотя датчики процесса могут быть выполнены с использованием множества физических конфигураций, обычно их конструкция включает корпус, имеющий сторону подключения к процессу или грань подключения к процессу, и цилиндрическую полость, в которой установлены различные схемы датчика. Цилиндрический корпус расположен перпендикулярно стороне подключения к процессу и герметично закрыт торцевыми крышками, которые привинчивают к каждому торцу цилиндра. Когда к такому датчику добавляют дисплей, обычно его располагают рядом с одной из торцевых крышек. Торцевая крышка может иметь прозрачное окно, благодаря которому дисплей можно рассматривать снаружи. Сам дисплей обычно выполнен прямоугольным и расположен прямо на корпусе датчика, то есть, он ориентирован таким образом, что длинные стороны прямоугольного дисплея расположены параллельно ширине датчика, и короткие стороны расположены параллельно его высоте. Информация при этом отображается в стандартной форме по ширине прямоугольного дисплея, причем отображаемые знаки и символы выровнены по отношению к сторонам дисплея.

Сущность изобретения

Датчик, используемый в системе управления технологическим процессом, предназначенный для отслеживания параметров производственного процесса, включает корпус, имеющий верх и низ, а также высоту, продолжающуюся между ними. Датчик переменного параметра процесса сконфигурирован для измерения переменного параметра процесса и обеспечения вывода значения переменного параметра процесса в схему датчика, которая формирует выходные данные для дисплея. Дисплей в форме параллелограмма установлен в корпусе, причем стороны дисплея в форме параллелограмма расположены под углами по отношению к высоте корпуса. В другом аспекте знаки выровнены под углом по отношению к дисплею в форме параллелограмма.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид в плане сбоку датчика, включающего дисплей известного уровня техники.

На фиг.2 показан вид в плане сбоку датчика, включающего дисплей в соответствии с примером варианта выполнения настоящего изобретения.

На фиг.3A и 3B показаны виды в плане сбоку дисплея, представленного на фиг.2, и иллюстрируется отображение различных типов информации.

На фиг.3C показан вид в плане спереди дисплея, представляющий сегменты отображения.

На фиг.4 показан вид в перспективе с покомпонентным представлением деталей датчика, включающего дисплей, по фиг.3A-4.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Настоящее изобретение включает датчик, предназначенный для управления технологическим процессом, содержащий дисплей, который расположен под углом по отношению к высоте и ширине датчика. Такая конфигурация позволяет представить дополнительную информацию на дисплее. В одном аспекте дисплей в форме установленного под углом параллелограмма сконфигурирован для отображения знаков или данных в горизонтальном и/или вертикальном направлении. Поскольку дисплей расположен под углом по отношению к высоте и ширине датчика, горизонтальные и вертикальные направления формируют угол со сторонами дисплея, который имеет значение от 0 до 90°. В одном конкретном варианте выполнения угол составляет приблизительно 45°. В другом аспекте дисплей в форме параллелограмма содержит знаки на дисплее, которые расположены под углом по отношению к сторонам дисплея.

На фиг.1 показан вид в плане сбоку датчика 10 в соответствии с известным уровнем техники, который предназначен для использования в системе управления процессом для отслеживания параметров производственного процесса. Датчик 10 содержит корпус 12, который подключен к трубопроводу 16 процесса с использованием соединителя 14 с процессом. Корпус 12 продолжается в направлении H высоты, которое представляет собой направление от соединителя 14 с процессом. Направление ширины перпендикулярно направлению высоты.

Как показано на фиг.1, датчик 10 включает дисплей 20. Дисплей 20 представлен прямоугольным дисплеем, который расположен в соответствии с направлением высоты и ширины, то есть, короткие стороны прямоугольника дисплея ориентированы параллельно направлению высоты, и длинные стороны прямоугольника ориентированы перпендикулярно направлению высоты. Кроме того, знаки на дисплее 20 также выровнены по отношению к сторонам прямоугольника. Часто используют ЖКИ (LCD – жидкокристаллические индикаторы), на которых информация отображается при активировании удлиненных жидкокристаллических сегментов. Хотя дисплеи, в которых используются сегменты, ограничены по типам отображаемых графических изображений и знаков, дисплей с семью сегментами может быть скомпонован так, что могут быть представлены все цифры. Кроме того, дисплей с четырнадцатью сегментами можно использовать для отображения букв алфавита, помимо цифровых знаков. Более сложные графические изображения можно отображать с использованием матрицы из точек.

На фиг.2 показан вид сбоку в плане датчика 40 в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Датчик 40 включает корпус 42 и соединитель 44 с процессом, который соединен с трубопроводом 16 процесса. В компоновке, показанной на фиг.2, дисплей в форме параллелограмма, в частности, дисплей 50, ориентирован так, что стороны квадратного или прямоугольного дисплея расположены под углом к направлению высоты датчика. В одном варианте выполнения прямоугольник содержит квадрат, и все его стороны расположены под углом 45° по отношению к направлениям высоты и ширины датчика 40. Кроме того, знаки на дисплее 50 могут быть расположены под углом по отношению к сторонам дисплея. В данном варианте выполнения угол расположения некоторых знаков по отношению к сторонам дисплея 50 равен углу, под которым расположены стороны дисплея 50 по отношению к направлениям высоты и ширины датчика 40, при этом эти знаки выровнены по отношению к направлению, перпендикулярному направлению высоты. При использовании сегментированного дисплея множество сегментов, которые используют для формирования цифр, ориентированы перпендикулярно и параллельно направлению высоты.

Хотя настоящее изобретение включает дисплей в форме параллелограмма, в одном предпочтительном варианте выполнения стороны параллелограмма параллельны, так что они формируют прямоугольник или квадрат. Хотя на чертеже показан прямоугольный (в частности, квадратный) дисплей, в одном аспекте можно использовать дисплей в форме параллелограмма.

На фиг.3A и 3B показаны виды в плане спереди дисплея 50 с представлением различных типов отображаемой информации. Дисплей 50 показан с графическим индикатором 52, который содержит гистограмму, ориентированную вокруг верхнего угла 64 параллелограмма. Следует понимать, что благодаря следованию углам параллелограмма, обеспечивается эффективное использование области дисплея. На дисплее 50 также представлена цифробуквенная информация 54. Цифробуквенная информация 54 расположена под углом по отношению к сторонам 56 дисплея. В данном варианте выполнения цифробуквенная информация расположена под углом 45° к каждой из четырех сторон 56 дисплея 50. Дисплей 50 имеет высоту H и ширину W, и цифробуквенная информация выровнена параллельно ширине W и перпендикулярно высоте H. Цифробуквенная информация сформирована с использованием удлиненных отображающих сегментов, например, жидкокристаллических сегментов. В таких жидкокристаллических сегментах используемые для отображения цифровой информации сегменты выровнены параллельно либо ширине, или высоте дисплея 50. Используемый здесь термин “ось знака” обозначает ось, вдоль которой выровнены знаки, такую, как ось, параллельную направлениям высоты или ширины. Такая конфигурация позволяет отображать информацию между двумя противоположными углами 60 и 62 дисплея в форме параллелограмма. При использовании такой конфигурации между двумя противоположными боковыми углами 60 и 62 можно отображать относительно крупные цифробуквенные знаки или другую информацию. Информация также может быть представлена в меньшей форме в верхнем углу 64 и в нижнем углу 66 дисплея 50. Следует понимать, что некоторые знаки могут быть расположены параллельно ширине дисплея, в то время как другие знаки могут быть выровнены по сторонам и/или углам дисплея (то есть, гистограмма, показанная в верхнем углу) или могут быть по-другому расположены под любым требуемым углом для лучшего использования площади дисплея.

На фиг.3C показан вид спереди в плане дисплея 50, представляющий различные знаки и отображаемые элементы. Дисплей 50 включает участок 80 цифрового отображения, который состоит из семи отдельных семисегментных элементов отображения с расположенными рядом с ними запятыми, скомпонованных между противоположными углами дисплея 50. На фиг.3C также представлены участки 82 отображения цифробуквенных знаков, которые содержат ряд из пяти и ряд из шести отдельных четырнадцатисегментных элементов отображения, расположенных вдоль ширины дисплея 50. На фиг.3C также представлены элементы 84 фиксированного отображения. В данном примере они включают знак квадратного корня, знак минус, знак процента и слово “ERROR” (ошибка). Настоящее изобретение может включать другие конфигурации и форматы отображения. В одном варианте воплощения настоящее изобретение выполнено с использованием жидкокристаллических элементов или элементов на основе светодиодов. Однако можно использовать любую технологию отображения. Хотя дисплей 50 показан, как включающий сегменты и фиксированные элементы отображения, дисплей в соответствии с настоящим изобретением также может содержать отдельные точки, которые формируют матрицу из точек или в нем могут быть использованы другие технологии отображения. Дисплей в виде матрицы из точек обеспечивает большую гибкость, поскольку точки могут быть скомпонованы для отображения любого требуемого знака.

На фиг.4 показан вид с покомпонентным представлением деталей датчика 40, на котором представлены различные компоненты, установленные внутри корпуса 42. Корпус 42 включает цилиндрическую секцию 90, которая герметично закрыта торцевой крышкой 92 и 94.

Внутри цилиндрической секции 90 расположена схема 100 датчика и блок 102 разъема. Схема 100 датчика сконфигурирована так, что она может быть соединена с датчиком 104 переменного параметра процесса. Датчик 104 может быть установлен внутри корпуса 42 или снаружи него. Данные переменного параметра процесса от датчика 104 поступают в схему 100 датчика, которая передает их в двухпроводную петлю 110 управления процессом через блок 102 разъема. Петля 110 управления процессом подключена к диспетчерскому пункту 112 управления. Петля 110 управления процессом может быть выполнена в соответствии с любой соответствующей технологией или стандартом. Например, в одном предпочтительном варианте выполнения петля 112 содержит двухпроводную петлю управления процессом, по которой передается сигнал с уровнем от 4 миллиампер до 20 миллиампер. В некоторых вариантах выполнения схема 100 датчика, включающая дисплей 50, получает питание полностью с использованием энергии, принимаемой по петле 110.

Дисплей 50 может быть сконфигурирован так, что может быть закреплен на схеме 100 с использованием лапок 120, которые сопрягают с приемными лапками 122. Электрический разъем на дисплее 50 устанавливается в разъем 124 схемы.

Конструкция с расположением дисплея под углом в соответствии с настоящим изобретением позволяет улучшить использование области стекла дисплея, в частности, центрального набора знаков, который расположен вдоль ширины дисплея. Для увеличения отображаемой площади также можно использовать другие технологии, например использование круглого дисплея. Однако такие дисплеи труднее получить, и они являются более сложными в производстве и, поэтому, более дорогостоящими. Также могут возникнуть проблемы при размещении электрических контактов для подключения таких дисплеев. В конкретном описанном здесь варианте выполнения используется приблизительно 240 отображаемых элементов, для которых требуется 42 электрических контакта, которые расположены вдоль двух сторон стекла, используемого для дисплея. Использование повернутого дисплея является относительно недорогостоящим и обеспечивает возможность установки достаточного количества контактов вдоль кромок для отображения требуемой информации.

Хотя в соответствии с настоящим изобретением показан дисплей с конкретной конфигурацией датчика, такой дисплей можно использовать с другими инструментами контроля процесса (включая любые устройства процесса, установленные на месте, например элементы управления), в которых требуется отображать информацию. Настоящее изобретение позволяет эффективно использовать пространство, доступное на стороне инструмента. Внешнее пространство для отображения информации на устройстве, подключенном к процессу, ограничено. Настоящее изобретение позволяет отображать дополнительные данные или отображать их в более удобном для считывания формате, чем при использовании обычных конструкций известного уровня техники. Хотя на чертежах представлена конфигурация в виде параллелограмма и, в частности, квадратная конфигурация, настоящее изобретение можно использовать с другими конфигурациями, включая прямоугольники. Кроме того, следует понимать, что для дисплея в форме параллелограмма не требуется использовать закругленные или изогнутые углы (такие, как в круглых дисплеях). Такие закругленные или изогнутые углы являются трудными при производстве и повышают производственные затраты.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты его выполнения для специалистов в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены изменения по форме и деталям, без отхода от объема и сущности настоящего изобретения. Измеритель и/или дисплей могут быть расположены на расстоянии от датчика или схемы датчика.

Формула изобретения

1. Датчик для использования в системе управления процессом, предназначенный для отслеживания параметров производственного процесса, содержащий:

корпус, имеющий верх и низ, а также высоту, продолжающуюся между ними;

датчик переменного параметра процесса, сконфигурированный для измерения переменного параметра процесса и формирования соответствующего выходного сигнала переменного параметра процесса;

схему датчика, установленную в корпусе, сконфигурированную для формирования отображаемого выходного сигнала;

дисплей в форме параллелограмма, установленный в корпусе, причем стороны дисплея в форме параллелограмма расположены под углом, большим 0° и меньшим 90° по отношению к высоте; и

дисплей сконфигурирован для отображения информации в соответствии с выходной отображаемой информацией и включает по меньшей мере один отображающий сегмент, выровненный по сторонам и/или углам дисплея.

2. Устройство по п.1, в котором параллелограмм является прямоугольником или квадратом.

3. Устройство по п.1, в котором угол между стороной дисплея в форме параллелограмма и высотой равен 45°.

4. Устройство по п.1, в котором дисплей в форме параллелограмма включает, по меньшей мере, один отображающий сегмент, имеющий длину, и длина отображающего сегмента в общем расположена параллельно высоте.

5. Устройство по п.4, включающее второй отображающий сегмент, расположенный под углом к высоте.

6. Устройство по п.1, в котором дисплей в форме параллелограмма включает, по меньшей мере, один отображающий сегмент, имеющий длину, и длина отображающего сегмента расположена в общем перпендикулярно высоте.

7. Устройство по п.6, включающее второй отображающий сегмент, расположенный под углом к высоте.

8. Устройство по п.1, включающее соединитель, сконфигурированный для подключения к процессу, и высота представляет собой направление от соединителя.

9. Устройство по п.1, в котором датчик расположен на удалении от корпуса датчика и подключен к схеме датчика с помощью электрического соединения.

10. Устройство по п.1, в котором датчик установлен в корпусе датчика.

11. Устройство по п.1, в котором дисплей расположен на расстоянии от схемы датчика.

12. Датчик для использования в системе управления процессом, предназначенный для отслеживания параметров производственного процесса, содержащий:

корпус;

датчик переменного параметра процесса, сконфигурированный для измерения переменного параметра процесса и формирования соответствующего выходного сигнала переменного параметра процесса;

схему датчика, установленную в корпусе, сконфигурированную для формирования отображаемого выходного сигнала; и

дисплей в форме параллелограмма, сконфигурированный для отображения информации, относящейся к выходному отображаемому сигналу, имеющий четыре стороны и установленный в корпусе, сконфигурированный для отображения множества знаков, выровненных по оси знака, причем ось знака расположена под углом, который больше 0° и меньше 90° к сторонам дисплея в форме параллелограмма, причем дисплей включает, по меньшей мере, один отображающий сегмент, выровненный по сторонам и/или углам дисплея.

13. Устройство по п.12, в котором, по меньшей мере, часть знаков выровнена по отношению к сторонам дисплея.

14. Устройство по п.13, в котором угол между осью знака и стороной дисплея в форме параллелограмма составляет приблизительно 45°.

15. Устройство по п.13, в котором параллелограмм является прямоугольником или квадратом.

16. Устройство по п.12, в котором корпус имеет верх и низ, и высоту, продолжающуюся между ними, и стороны параллелограмма расположены под углом, который больше 0° и меньше 90° по отношению к высоте.

17. Устройство по п.16, в котором угол между стороной дисплея в форме параллелограмма и высотой равен 45°.

18. Устройство по п.16, в котором дисплей в форме параллелограмма включает, по меньшей мере, один отображающий сегмент, имеющий длину, которая в общем параллельна высоте.

19. Устройство по п.16, в котором дисплей в форме параллелограмма включает, по меньшей мере, один отображающий сегмент, имеющий длину, которая в общем перпендикулярна высоте.

20. Устройство по п.16, включающее соединитель, сконфигурированный для подключения к процессу, и высота представляет собой направление от соединителя.

21. Устройство по п.12, в котором датчик расположен на расстоянии от корпуса датчика и подключен к схеме датчика с помощью электрического соединения.

22. Устройство по п.12, в котором датчик установлен в корпусе датчика.

РИСУНКИ