Патент на изобретение №2383059

(54) КОМПЛЕКС АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ С ИЗМЕРЕНИЯМИ И ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ LAB VIEW

(57) Реферат:

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно для практического изучения основного закона гидростатики, различных видов давления (давление вакуума, избыточное давление, атмосферное давление), приборов для измерения давления, а также единиц измерения давления. Технический результат изобретения заключается в повышении точности и качества обеспечения измерений всех необходимых параметров, полученных как с помощью измерительных датчиков, так и на виртуальном образе лабораторного стенда, и обеспечение их сравнения в автоматическом режиме, а также в обеспечении автоматизации измерений всех необходимых параметров, получения необходимых расчетных заданных функциональных зависимостей и вывода на электронные и бумажные носители информации, используемые в виде отчета. Комплекс автоматизированный учебно-лабораторный для определения силы гидравлического давления с измерениями и обработкой результатов в программной среде Lab View включает два стола, один из которых состоит из горизонтальной и вертикальной поверхности, на первой из которых размещена водонапорная магистраль, состоящая из вертикально расположенных стеклянного жидкостного манометра, стеклянного резервуара и горизонтально расположенных трубчатых элементов, начинающаяся в питательном баке, установленном под столом. В нижнюю часть питательного бака вмонтирован сливной кран. На горизонтальной установочной поверхности размещен насос. На участке водонапорной магистрали последовательно расположены кран и коллектор, осуществляющий разветвление магистрали к механическому манометру, преобразователю давления и нижней части вертикального стеклянного резервуара, в верхней части которого расположены механический мановакууметр, преобразователь давления и кран для соединения системы с атмосферой. Жидкостной манометр для визуального отображения уровня столба жидкости при создании условия вакуума установлен слева от стеклянного резервуара и соединен с ним посредством крана и трубчатых элементов. Для определения высоты столба жидкости в стеклянном резервуаре и жидкостном манометре между ними установлена линейка с метрической шкалой. Для подачи жидкости в жидкостной манометр на горизонтальной поверхности стола установлен автономный питательный бак. На вертикальной установочной поверхности первого стола размещена система управления и панель для снятия и обработки показаний в электронной вычислительной машине. На втором двухтумбовом столе на горизонтальной установочной поверхности размещен системный блок персонального компьютера, его монитор, звуковые колонки и устройство многоярусного блока из аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) с программной средой Lab View. 2 ил.

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно для практического изучения основного закона гидростатики, различных видов давления (давление вакуума, избыточное давление, атмосферное давление), приборов для измерения давления, а также единиц измерения давления.

Известен комплекс “Гидростатика” для изучения различных видов гидравлического давления жидкости, выполненный из стола, имеющего горизонтальную установочную поверхность, на которой размещена насосная установка, обеспечивающая движение жидкости по магистрали, механические манометры для определения величины давления жидкости, на вертикальной поверхности, прикрепленной к заднему краю горизонтальной установочной поверхности, расположено несколько стеклянных трубок (пьезометров), для визуального наблюдения перепадов давления в сечениях круглых труб, соединенных между собой последовательно, два жидкостных манометра U-образной формы установлены слева от стола и закреплены на металлической пластине с метрической шкалой, необходимой для определения величины столба жидкости в манометрах. Комплекс может использоваться в средних и высших технических учебных заведениях на кафедральном, факультетском, институтском уровне [www.rosuchpribor.ru].

Недостатком изобретения является то, что все измерения параметров (высота столба жидкости, показания по механическим манометрам, «быстропеременное» давление), проводимые на установке, регистрируются только визуально и, далее, по полученным данным подвергаются математической обработке по известным формулам.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности и качества обеспечения измерений всех необходимых параметров, полученных как с помощью измерительных датчиков, так и на виртуальном образе лабораторного стенда, и обеспечение их сравнения в автоматическом режиме, а также в обеспечении автоматизации измерений всех необходимых параметров, получения необходимых расчетных заданных функциональных зависимостей и вывода на электронные и бумажные носители информации, используемые в виде отчета.

Это достигается тем, что комплекс автоматизированный учебно-лабораторный для определения силы гидравлического давления с измерениями и обработкой результатов в программной среде Lab View включает два стола, один из которых состоит из горизонтальной и вертикальной поверхности, на первой из которых размещена водонапорная магистраль, состоящая из вертикально расположенных стеклянного жидкостного манометра, стеклянного резервуара и горизонтально расположенных трубчатых элементов, начинающаяся и заканчивающаяся в питательном баке, установленном под столом, в нижнюю часть питательного бака вмонтирован сливной кран, для обеспечения циркуляции жидкости по трубчатым элементам и стеклянному резервуару, на горизонтальной установочной поверхности размещен насос, заглубленный в питательный бак, на участке водонапорной магистрали последовательно расположены кран, предназначенный для подачи и слива воды, коллектор, осуществляющий разветвление магистрали к механическому манометру, предназначенному для определения суммы давления, создаваемого на свободной поверхности, и давления столба жидкости, преобразователю давления, для контрольного измерения величины давления, нижней части вертикального стеклянного резервуара для визуального наблюдения за столбом жидкости, в верхней части которого расположены механический мановакууметр, определяющий давление на свободной поверхности, преобразователь давления, кран для соединения системы с атмосферой, жидкостной манометр для визуального отображения уровня столба жидкости при создании условия вакуума установлен слева от стеклянного резервуара и соединен с ним посредством крана и трубчатых элементов, для определения высоты столба жидкости в стеклянном резервуаре и жидкостном манометре между ними установлена линейка с метрической шкалой, для подачи жидкости в жидкостной манометр на горизонтальной поверхности стола установлен автономный питательный бак, на вертикальной установочной поверхности первого стола размещена система управления и панель для снятия и обработки показаний в электронной вычислительной машине, на втором двухтумбовом столе на горизонтальной установочной поверхности размещен системный блок персонального компьютера, его монитор, звуковые колонки и устройство многоярусного блока из аналогово-цифровых преобразователей (АЦП) с программной средой Lab View.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид комплекса, размещенный на двух столах. На фиг.2 изображено разветвление водонапорной магистрали.

Комплекс автоматизированный учебно-лабораторный состоит из двух столов: стола 1, имеющего установочные поверхности, горизонтальную 2 и вертикальную 3, и также стола 4. На уровне горизонтальной установочной поверхности 2 размещен питательный бак 5, имеющий сливной кран 6. Над баком закреплена насосная станция 7, к которой вмонтирована труба 8, соединенная уголком 9 с трубой 10, на которой располагается кран 11. Заканчивается горизонтальная часть трубопровода коллектором 12, который разветвляет водонапорную магистраль на три направления. При этом верхняя часть коллектора соединена трубкой 13 со стеклянным резервуаром 14, который установлен на опоре 15, к участкам 16, 17 с помощью уголков 18,19 подключены перпендикулярно механический манометр 20 и преобразователь давления КРТ-7 21 соответственно. В верхней части стеклянного резервуара на участке 22 последовательно установлен коллектор 23, по обе стороны которого установлены краны 24, 25 для соединения системы с атмосферой и включения в работу жидкостного манометра соответственно и тройник 26 с подсоединенными к нему механическим манометром 27 и преобразователем давления 28. Жидкостной манометр 29 соединен с краном 25 с помощью уголка 30, имеет автономный питательный бак 31, установленный на опоре 32. Метрическая линейка 33 закреплена на опоре 34. На вертикальной установочной поверхности 3 расположены: индикатор сети 35, переключатели 36, 37, 38 и панель 39 для снятия и обработки показаний в электронной вычислительной машине. На втором (правом) двухтумбовом столе 4, на горизонтальной поверхности 40 размещен системный блок 41 персонального компьютера, его монитор 42, звуковые колонки 43 и устройство многоярусного блока 44 из аналогово-цифровых преобразователей.

Устройство работает следующим образом.

1. Открываем краны 11, 24. Остальные находятся в закрытом положении.

2. Включаем электродвигатель насосной станции 7, который подает воду по магистрали в стеклянный резервуар 14. Численное значение высоты столба жидкости в резервуаре определяем по метрической линейке 33.

3. Закрываем краны 11, 24, выключаем насос 7, снимаем показатели величины давления с механического манометра 20, мановакууметра 27, контролируя эти параметры с помощью электронных преобразователей давления КРТ-7 21 и 28.

4. Открываем краны 11, 25, остальные находятся в закрытом положении. За счет создания давления вакуума в резервуаре 14 наблюдаем за высотой столба жидкости в жидкостном манометре 29 по метрической линейке 33.

5. Одновременно проведению «ручного» эксперимента включаем ПК, выводим программу Lab View, создаем на мониторе 42, при помощи клавиатуры, виртуальный эскиз измерительных приборов. Сигналы идущие с измерительных приборов через панель 39, обрабатываются в блоке 44 и поступают в ПК. По окончании эксперимента, по команде получаем численное расчетное значение суммы давления, создаваемого на свободной поверхности, и давления, создаваемого столбом жидкости, а также давления на свободной поверхности жидкости и, сравнивая показатели с экспериментальными значениями, полученными «ручным» методом, рассчитываем ошибку.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в высокой точности и качестве обеспечения измерений всех необходимых параметров, автоматизированной обработки измерений с возможностью получения аналитических уравнений этих величин, а также в повышении технического уровня студентов при изучении основного закона гидростатики.

Формула изобретения

Комплекс автоматизированный учебно-лабораторный для определения силы гидравлического давления с измерениями и обработкой результатов в программной среде Lab View, характеризующийся тем, что он включает два стола, один из которых состоит из горизонтальной и вертикальной поверхностей, на первой из которых размещена водонапорная магистраль, состоящая из вертикально расположенных стеклянного жидкостного манометра, стеклянного резервуара и горизонтально расположенных трубчатых элементов, начинающаяся в питательном баке, установленным под столом, в нижнюю часть питательного бака вмонтирован сливной кран, для обеспечения циркуляции жидкости по трубчатым элементам и стеклянному резервуару, на горизонтальной установочной поверхности размещен насос, заглубленный в питательный бак, на участке водонапорной магистрали последовательно расположены кран, предназначенный для подачи и слива воды, коллектор, осуществляющий разветвление магистрали к механическому манометру, предназначенному для определения суммы давления, создаваемого на свободной поверхности, и давления столба жидкости, преобразователю давления, для контрольного измерения величины давления, нижней части вертикального стеклянного резервуара для визуального наблюдения за столбом жидкости, в верхней части которого расположены механический мановакуумметр, определяющий давление на свободной поверхности, преобразователь давления, кран для соединения системы с атмосферой, жидкостной манометр для визуального отображения уровня столба жидкости при создании условия вакуума установлен слева от стеклянного резервуара и соединен с ним посредством крана и трубчатых элементов, для определения высоты столба жидкости в стеклянном резервуаре и жидкостном манометре между ними установлена линейка с метрической шкалой, для подачи жидкости в жидкостной манометр на горизонтальной поверхности стола установлен автономный питательный бак, на вертикальной установочной поверхности первого стола размещена система управления и панель для снятия и обработки показаний в электронной вычислительной машине, на втором двухтумбовом столе на горизонтальной установочной поверхности размещен системный блок персонального компьютера, его монитор, звуковые колонки и устройство многоярусного блока из аналого-цифровых преобразователей (АЦП) с программной средой Lab View.

РИСУНКИ