УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ
DEVICE FOR MEASUREMENT OF FLUID FLOW

Изобретение относится к устройствам для измерения расхода жидкости, например воды, протекающей непрерывным потоком в трубе, с помощью вращающихся лопастей с магнитной связью с индикаторным прибором. Устройство для измерения расхода жидкости выполняет функцию счетчика и может быть использовано, например, для учета количества воды, расходуемой отдельными потребителями, а также для контроля работы оросительных систем и водопроводных сооружений.
Известно устройство для измерения расхода жидкости, содержащее корпус, имеющий входное и выходное отверстия, крыльчатку, установленную на расположенном в полости корпуса валу, продольная ось которого перпендикулярна потоку жидкости, и жестко укрепленный на нем по меньшей мере один магнит, счетный геркон, взаимодействующий с магнитом и связанный с вычислительным устройством, соединенным с жидкокристаллическим индикатором, а также источник электропитания, подключенный к вычислительному устройству и жидкокристаллическому индикатору (см. патент РФ №2337320, опубл. 27.06.2000).
Основным недостатком такого устройства является необходимость его периодического обслуживания, заключающегося в замене источника электропитания или его подзарядки от внешнего источника энергии. Следствием этого являются затраты на химические источники электрической энергии, на оплату производимых работ, а также затраты на утилизацию вышедших из строя источников.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является устройство для измерения расхода жидкости, содержащее корпус, имеющий входное и выходное отверстия, крыльчатку, установленную на расположенном в полости корпуса валу, продольная ось которого перпендикулярна потоку жидкости, и жестко закрепленный на нем магнит, счетный геркон, взаимодействующий с магнитом и связанный через вычислительное устройство с жидкокристаллическим индикатором, блок управления, а также блок подзарядки, включающий последовательно соединенные антенну, колебательный контур, выпрямитель и стабилизатор напряжения, при этом блок управления подключен к выходу вычислительного устройства (см. патент РФ №155165, опубл. 13.01.2015).
Основным недостатком такого устройства является необходимость его периодического обслуживания, связанного с заменой химического источника электрической энергии. Следствием этого являются затраты на химические источники электрической энергии, на оплату производимых работ, а также затраты на утилизацию вышедших из строя источников.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение необходимости замены вышедших из строя химических элементов электрической энергии и их утилизации.
Такой технический результат достигается тем, что устройство для измерения расхода жидкости, содержащее корпус, имеющий входное и выходное отверстия, крыльчатку, установленную на расположенном в полости корпуса валу, продольная ось которого перпендикулярна потоку жидкости, и жестко закрепленный на нем магнит, счетный геркон, взаимодействующий с магнитом и связанный через вычислительное устройство с жидкокристаллическим индикатором, блок управления, а также блок подзарядки, включающий последовательно соединенные антенну, колебательный контур, выпрямитель и стабилизатор напряжения, при этом блок управления подключен к выходу вычислительного устройства, дополнительно снабжено таймером, блоком передачи данных, коммутирующим устройством с конденсаторами, первый вход которого соединен со вторым выходом вычислительного устройства, а первый, второй и третий выходы соответственно - со вторыми входами вычислительного устройства, блока управления и жидкокристаллического индикатора, при этом выход стабилизатора блока подзарядки подключен ко второму входу коммутирующего устройства и третьему входу вычислительного устройства, причем выход блока управления связан со входом блока передачи данных, а таймер подключен к четвертому входу вычислительного устройства.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения расхода жидкости.
Устройство для измерения расхода жидкости содержит корпус 1, имеющий входное отверстие 2 и выходное отверстие 3. В полости корпуса 1 расположен вал 4, продольная ось которого перпендикулярна потоку жидкости. На валу 4 жестко закреплены крыльчатка 5 и магнит 6 с возможностью вращения относительно продольной оси вала 4. В качестве магнита 6 может быть использован, например, постоянный магнит из композиционного материала.
Счетный геркон 7 (магнитоуправляемый контакт) установлен в зоне уверенного воздействия магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом 6 (например, с зазором 0,8…2,0 мм от окружности, описываемой магнитом 6 при вращении вала 4). Счетный геркон 7 связан с первым входом вычислительного устройства 8, представляющего собой микросхему, реализующую функцию суммирования импульсов. Первый выход вычислительного устройства 8 подключен к первым входам жидкокристаллического индикатора 9 и блока 10 управления. В качестве блока 10 управления использован каскад микросхем, реализующий функции хранения информации. Блок 10 управления связан с блоком 11 передачи данных, который представляет собой микросхему с Ethernet портом для проводной и антенной для беспроводной передачи данных. Беспроводная передача данных может быть реализована на частоте 2,4 ГГц или на других разрешенных частотах. Таймер 12 представляет собой кварцевый резонатор, подключенный к четвертому входу вычислительного устройства 8, и предназначен для формирования импульсов с частотой 32768 Гц при наличии напряжения питания на вычислительном устройстве 8. Конденсаторы 13 через коммутирующее устройство 14 подключены ко второму входу вычислительного устройства 8. Конденсаторы 13 могут быть электролитическими, танталовыми или импульсными с повышенной емкостью. Ко второму входу коммутирующего устройства 14 и третьему входу вычислительного устройства 8 подключен выход блока 15 подзарядки, который содержит антенну 16, колебательный контур 17, выпрямитель 18 и стабилизатор 19 напряжения. Антенна 16 через колебательный контур 17 подсоединена ко входу выпрямителя 18. Выход выпрямителя 18 подключен к стабилизатору 19 напряжения, выход которого является выходом блока 15 подзарядки. Второй и третий выходы коммутирующего устройства 14 подключены ко вторым входам жидкокристаллического индикатора 9 и блока 10 управления. Второй выход вычислительного устройства 8 подключен к первому входу коммутирующего устройства 14.
Устройство для измерения расхода жидкости работает следующим образом. Устройство для измерения расхода жидкости устанавливается в трубопроводе. При течении жидкости она попадает в корпус 1 через входное отверстие 2 и удаляется из него через выходное отверстие 3 (на фиг. 1 направление движения жидкости показано стрелками слева направо). Перемещаясь в полости корпуса 1, жидкость взаимодействует с лопастями крыльчатки 5 и приводит ее во вращательное движение. Одновременно с крыльчаткой 5 происходит вращение вала 4 и магнита 6. При каждом обороте магнита 6 вокруг продольной оси вала 4 происходит срабатывание счетного геркона 7. На выходе счетного геркона 7 формируются импульсы, которые поступают на первый вход вычислительного устройства 8. В вычислительном устройстве 8 осуществляется суммирование импульсов в течение заданного интервала времени, определяемого таймером 12. Управляющий сигнал таймера 12 подается на четвертый вход вычислительного устройства 8. С первого выхода вычислительного устройства 8 результаты суммирования импульсов в двоичном коде подаются на первые входы жидкокристаллического индикатора 9 и блока 10 управления. В жидкокристаллическом индикаторе 9 происходит преобразование поступивших сигналов в десятеричную форму и их подача на жидкокристаллические элементы для визуального контроля текущего расхода жидкости. В блоке 10 управления осуществляется хранение информации, а также формирование файлов для их периодической передачи во внешнюю информационную сеть с помощью блока 11 передачи данных.
Электромагнитный фон промышленного происхождения, создаваемый сигналами местных радиостанций, телевизионных передатчиков, Wi-Fi-роутеров и других излучателей радиоволн, воспринимается антенной 16 блока 15 подзарядки. В колебательном контуре 17 возникает явление резонанса и на его выходе появляется переменное электрическое напряжение. Это электрическое напряжение поступает на выпрямитель 18, где происходит его выпрямление (детектирование). Постоянное напряжение с выхода выпрямителя 18 поступает на стабилизатор 19 напряжения, в котором осуществляется его поддержание на заданном уровне. С выхода стабилизатора 19 электрическая энергия подается на второй вход коммутирующего устройства 14 и третий вход вычислительного устройства 8. Поскольку электрическая энергия, преобразованная блоком 15 подзарядки, недостаточна для устойчивой работы блока 11 передачи данных, эта энергия сначала подается на конденсаторы 13, последовательно подключаемые коммутирующим устройством 14, получающим соответствующие команды на свой первый вход со второго выхода вычислительного устройства 8. Конденсаторы 13 заряжаются. Информация о заряде конденсаторов 13 через первый выход коммутирующего устройства 14 поступает на второй вход вычислительного устройства 8. По мере достижения энергии на конденсаторах 13 заданного значения вычислительное устройство 8 через свой второй выход подает команду на второй вход коммутирующего устройства 14 о наступлении момента разряда конденсаторов 13. Электрическая энергия, накопленная на конденсаторах 13, подается со второго выхода коммутирующего устройства 14 на второй вход блока 10 управления. При этом информация о расходе жидкости, хранимая в блоке 10 управления в виде файлов, поступает в блок 11 передачи данных, а через него - во внешнюю информационную сеть. Сигналы о заряде и разряде конденсаторов 13 с третьего выхода коммутирующего устройства 14 подаются на второй вход жидкокристаллического индикатора 9.
Вычислительное устройство 8 настраивается таким образом, чтобы поочередный заряд конденсаторов 13 происходил до достижения значения 63% от величины электрического напряжения, получаемого на блоке 15 подзарядки. Этим достигается сокращение продолжительности заряда в 5 раз по сравнению с длительностью полного заряда конденсаторов 13.
Таким образом, устройство для измерения расхода жидкости не требует периодического обслуживания ввиду отсутствия химического источника электрической энергии, вместо которого используются конденсаторы, имеющие значительно больший срок службы.
Заявленное изобретение может найти применение в системах коммерческого учета воды при измерении потребления ресурса каждым потребителем, в системах автоматического полива и орошения при точном дозировании вносимой воды, а также в системах дистанционного автоматического контроля других физических величин.