Автоматизация при выполнении поверочных работ

• во внутренних протоколах поверки средств измерений при проведении работ вне производственных площадок ФБУ «УРАЛТЕСТ», а также при необходимости во время проведения работ в отделах учреждения с целью протоколирования текущих параметров при проведении конкретной поверки;
• в электронном журнале контроля условий окружающей среды в производственных помещениях ФБУ «УРАЛТЕСТ», который ведётся в рамках программного обеспечения «Метрология УРАЛТЕСТ» (в соответствии с требованиями ведение записей проводится сотрудниками соответствующих подразделений ОЕИ для каждого отдельного кабинета или лаборатории два раза в течение рабочего дня: в 10.00 и в 14.30).

В обязательном порядке регистрируются температура и относительная влажность воздуха, а также параметры электрического тока в сети, для чего руководителями подразделений назначаются ответственные лица, которые несут ответственность за регулярность, полноту проведения контроля в закреплённом помещении. Результаты измерений фиксируются с округлением до десятых долей единицы.

Приборам, применяемым для контроля условий окружающей среды, необходимо иметь действующий статус поверки, а их метрологическим характеристикам - соответствовать положениям методик поверки в части предъявляемых требований (погрешность измерений не должна превышать допустимого отклонения) и требованиям описания типа.

На сегодняшний день в вышеуказанных целях применяется оборудование двух видов:

1. Средство измерений типа Testo 622 с характеристиками:

• Температура: -10 до +60 °C;
• Влажность: 0-100 % ОВ (без образования росы);
• Абсолютное давление: 300-1200 гПа;
• 4 батареи питания (AA);
• Частота измерений 10 с;
• Приём информации потребителем - визуальный.

Данный прибор является индикатором, разработанным для контроля окружающих условий в лабораториях во время постановки опытов и проведения калибровок. На дисплей одновременно выводятся показания температуры, влажности и давления, с возможностью просмотреть максимальное и минимальное значения контролируемых параметров. Ресурс работы зависит от качества элементов питания и составляет до 12 месяцев, что соответствует межповерочному интервалу. Средство измерения не русифицировано и производится за пределами Российской Федерации.

2. Приборы для измерений температуры и относительной влажности воздуха типа CENTER 310 с характеристиками:

• Температура: -20 до +60 °C;
• Влажность: 0-100 % ОВ (без образования росы);
• Абсолютное давление: 300-1200 гПа;
• Элемент питания 9 В (тип «Крона») или AC-DC адаптер 9 В / 100 мА;
• Приём информации - визуальный.

Поверка и настройка оборудования – важное занятие, которое требует сосредоточенности и внимания. Было бы здорово, если при этом специалисты могли бы не отвлекаться на ежедневное списывание данных с приборов, в этом случае оптимальным решением станет автоматизация процесса занесения в электронную базу показаний оборудования, измеряющего температуру, атмосферное давление и влажность. Поэтому наш конструкторско-технологический отдел взялся за решение такой амбициозной задачи, в рамках которой выделены несколько этапов:

• Разработка действующей модели нового средства измерений контроля параметров окружающей среды;
• Проведение предварительных испытаний технических характеристик;
• Создание и отладка работы программы системы контроля в УРАЛТЕСТе;
• Создание и отладка работы программы разрабатываемого прибора;
• Проведение испытаний для утверждения типа средства измерения;
• Разработка.

Технический замысел разделился на три основных направления разработки:

1.Плата датчиков;

2.Плата управления;

3.Корпус прибора (в том числе креативный внешний вид).

В процессе разработки платы датчиков был сделан выбор комплектующих в пользу датчиков давления LPS и сдвоенного датчика температуры-влажности SHT, которые имеют стабильные характеристики работы.

Размеры датчиков, применяемых в приборе, удивляют своей миниатюрностью:

• датчик давления, применённый в приборе размерами 3х3 мм, высотой 1 мм, имеет 16 выводов;
• датчик температуры и влажности размерами 2,5х 2,5 мм, высотой 0,9 мм, имеет 8 электрических выводов.

Метрологические характеристики измерительных датчиков были согласованы с отделом обеспечения единства теплотехнических измерений, а электрическая схема сигналов с необходимыми установочными микроэлементами, на основании которой появились чертежи печатной платы, разработаны в конструкторско-технологическом отделе. Непосредственно плата изготовлена в ЗАО «Техносвязь» - профильной компанией из Екатеринбурга, являющейся партнёром ФБУ «УРАЛТЕСТ» на протяжении последних 20 лет.

Основной функционал платы управления:

• Контроль и работа прибора;
• Организация и отсчёт времени;
• Хранение и запись показаний;
• Выдача показаний по запросу программы выписки свидетельств о поверке;
• Взаимодействие с установленным дисплеем прибора и диалог с платой датчиков.

При разработке платы мы столкнулись с вопросами стабильности работы внутреннего блока питания, постоянно требующими уточнений, по функционированию внутреннего блока питания, откликам операционной и накопительной памяти, по влиянию на достоверность показаний тепловыделений при работе прибора. С помощью накопленного опыта при производстве компаратора компьютерного рН ТЕСТ 01, выпускаемого нашим подразделением, технически грамотного персонала и наличия инструментальной базы, мы с достоинством решали возникающие проблемы. Главным расходным материалом стало рабочее время.

При создании корпуса основной задачей была минимизация расходов. Наилучшим выходом оказалось самостоятельное изготовление конструкции с использованием имеющегося в отделе оборудования, а также распространённых, недорогих, эстетично выглядящих, устойчивых в эксплуатации и легко обрабатываемых материалов, поэтому выбор был остановлен на органическом стекле и берёзовой фанере. Люди с техническим образованием и призванием имеют по большей части математическое мышление, и мы не оказались исключением, поэтому точная наука геометрия пришла на помощь.

Пилотные образцы прибора имели прямоугольный корпус в двух вариантах исполнения: с дисплеем, что даёт возможность пользователю воспринимать информацию визуально, и без вывода показаний на дисплей (эта версия предназначалась для применения в помещениях хранения). Обе модификации обладают возможностью передачи данных посредством Wi-Fi. Используя передовые технологии, мы максимально стараемся снять скучную, но необходимую работу с плеч поверителей и переложить её на разрабатываемых нами железных помощников.

Мы решили еще поэкспериментировать с корпусом и поработать над дизайном прибора - в развитие геометрических форм появились на свет корпусы в виде треугольной призмы.

Параметры прибора

При получении достойно работающих экземпляров появилось и название нашему изобретению – MeteoSmart.

При задумке мы отталкивались от потребности в оборудовании, предназначенном именно для метрологических лабораторий, осуществляющих поверку (калибровку) и обладающих помещениями для хранения средств измерений заказчиков. По характеристикам прибор должен обходить уже существующие, ниже приведена сравнительная таблица характеристик трёх приборов: нашего изобретения и двух других, уже существующих и использующихся в метрологических лабораториях: