CS201589B1

CS201589B1 - Scanning head for scanning and distance transfer of the

Info

Publication number: CS201589B1
Application number: CS159475A
Authority: CS
Inventors: Jan Saufl
Original assignee: Jan Saufl
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález řeší uspořádání snímací hlavice pro snímání a dálkový přenos hodnoty otáčivé rychlosti umožňující použití vodoměrů k přímému měření průtoku.The invention provides a sensor head arrangement for sensing and remotely transmitting a rotational speed value allowing the use of water meters to directly measure flow.

Ve vodním hospodářství se pro měření množství vody bez hrubých mechanických nečistot běžně používají vodoměry. Pro dálkový přenos měřených hodnot slouží kontaktní hlavice vysílající periodicky jednotlivé elektrické impulsy indikující dosažené množství vody. Pro měření průtoku se používají průtokoměry. Nejrozšířenějšími průtokoměry jsou průtokoměry plovákové a indukční.In water management, water meters are commonly used to measure the amount of water without gross mechanical impurities. For the remote transmission of the measured values is used contact heads sending periodically individual electrical pulses indicating the amount of water reached. Flow meters are used for flow measurement. The most widespread flowmeters are float and induction flowmeters.

Plovákové průtokoměry jsou složité elektromechanické přístroje náročné na kvalifikovanou montáž a údržbu, zvláště s ohledem na nezbytnou manipulaci se rtuťovou náplní vyžadující dodržování zvláštních hygienických předpisů. Pro dálkový přenos měřených hodnot jsou vybaveny odporovými vysílači a kontakty. Podmínkou jejich správné funkce je tlak v potrubí. Spatně odolávají náhlým tlakovým změnám v potrubí. Nerozlišují směr průtoku.Float flowmeters are complex electromechanical instruments demanding on qualified installation and maintenance, especially with regard to the necessary handling of mercury filling requiring compliance with special hygiene regulations. They are equipped with resistance transmitters and contacts for remote transmission of measured values. The condition of their proper functioning is the pressure in the pipeline. They are poorly resistant to sudden pressure changes in the pipeline. They do not differentiate the flow direction.

Indukční průtokoměry jsou nákladné, většinou dovážené přístroje. Jejich složité elektronické zařízení vyžaduje pravidelnou kontrolu a seřizování. Nedokáží rozlišit směr průtoku. Veličinou pro dálkový přenos měřené hodnoty je velikost výstupního napětí.Induction flowmeters are expensive, mostly imported instruments. Their complex electronic equipment requires regular inspection and adjustment. They cannot distinguish the flow direction. The magnitude for remote transmission of the measured value is the output voltage.

Největší přednost indukčních průtokeměrů — schopnost měření průtoku kapalin s hrubými nečistotami a agresivitou, zůstává nevyužita. Při malém průtoku jsou nepřesné.The greatest advantage of induction flowmeters - the ability to measure the flow of liquids with coarse impurities and aggressiveness, remains unused. They are inaccurate at low flow rates.

V zahraničí je situace obdobná. Vodoměry jšou také používány jen na měření množství, nikoliv průtoku.The situation abroad is similar. Water meters are also used only to measure the amount, not the flow.

Snímací hlavice, která je předmětem vynálezu, umožňuje použití vodoměrů pro měření průtoku a přenášení měřených hodnot na dálku a nahrazuje tak výše uvedené průtokoměry. Její podstata spočívá v tom, že sestává z motorku, na jehož hřídelce je upevněn vnější kotouč opatřený magnetickým záznamem tónu, s nímž je souose uložený vnitřní kotouč, opatřený magnetickou snímací hlavou pro snímání magnetického záznamu, která je pomocí sběracího ústrojí galvanicky spojena s výstupním kabelem, přičemž vnitřní kotouč je upevněný na hřídelce se spojkou pro spojení s ústrojím vodoměru, přičemž kabel pro napájení motorku a výstupní kabel propojený s vývody magnetické snímací hlavy jsou vyvedeny z pouzdra hlavice. Kotouč s hlavicí ,je vybaven sběracím ústrojím pro nepřetržité přenášení vznikajícího střídavého proudu k dalším přístrojům. Funkce snímací hlavice je založena na využití rozdílu, nebo součtu, kontaktní otáčivé rychlosti vnějšího kotouče a proměnou do snímací hlavice přenášenou, otáčivou rychlostí vnitřního kotouče. Otáčivé rychlosti jsou stanoveny tak, aby součet i rozdíl byl vždy rozdílný od nuly. Potom i vzájemná rychlost magnetického záznamu a magnetické snímací hlavy je vždy rozdílná od nuly, je přímo úměrná otáčivé rychlosti do snímací hlavice přenášené, stejně jako frekvence střídavého elektrického proudu, vznikajícího v magnetické snímací hlavě. Frekvence střídavého proudu se pohybuje v předem stanovených mezích a nikdy nenabývá nulové hodnoty. Tím je přesně definován nulový průtok.The sensor head object of the present invention allows the use of water meters to measure flow and transmit measured values remotely, replacing the above flowmeters. It consists of a motor, on the shaft of which is mounted an outer disk equipped with a magnetic tone recorder with which the inner disk is mounted coaxially, equipped with a magnetic pickup head for sensing the magnetic record, which is galvanically connected to the output cable by means of a pickup. wherein the inner disk is mounted on a shaft with a coupling for coupling to a water meter device, wherein the motor power cable and the output cable connected to the magnetic sensor head terminals are led out of the head housing. The disc with the head is equipped with a collecting device for continuous transfer of the emerging AC current to other devices. The function of the sensor head is based on utilizing the difference, or the sum, of the contact rotational speed of the outer disk and converting the sensor head at the transmitted rotational speed of the inner disk. The rotational speeds are determined so that the sum and difference are always different from zero. Then, the mutual velocity of the magnetic recording and the magnetic pickup head is always different from zero, it is proportional to the rotational speed transmitted to the pickup head as well as the frequency of the alternating electric current generated in the magnetic pickup head. The AC frequency is within predetermined limits and never reaches zero. This precisely defines zero flow.

Použití snímací hlavice umožňuje užití běžných vodoměrů k měření průtoku a otvírá tak novou oblast použití vodoměrů pro automatizaci vodohospodářských provozů. Snímací hlavice nahrazuje nákladné a na údržbu náročné průtokoměry. Schopnost rozlišení směru průtoku spolu s konstantní přesností snímání průtokových rychlostí blížících se a kolísajících kolem nulové hodnoty umožňuje měření k dispečerskému řízení dodávky a odběru vody v distribučních sítích. Pro použití v automatizaci má hlavice významnou vlastnost — dokáže jednoznačně rozlišit nulový průtok od poruchového, tj. bezsignálového stavu. Montáž a demontáž hlavice je jednoduchá s malými nároky na prostor. Výstupní veličinou je elektrický proud o proměnné frekvenci umožňující, bez převodu na jinou elektrickou veličinu, přímou spolupráci se všemi běžnými telekomunikačními prostředky a s automatikami na bázi integrovaných obvodů.The use of the sensor head allows the use of conventional water meters to measure flow and thus opens a new field of application for water meter automation. The sensor head replaces costly and maintenance-intensive flowmeters. The ability to differentiate the flow direction along with the constant accuracy of sensing flow rates approaching and fluctuating around zero allows measurement to be controlled by the supply and withdrawal of water in distribution networks. For use in automation, the head has an important property - it can clearly distinguish between zero flow and failure, ie signalless state. Assembly and disassembly of the head is simple with little space requirement. The output variable is an electric current of variable frequency allowing, without conversion to another electric variable, direct cooperation with all common telecommunication means and with automatic circuits based on integrated circuits.

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení snímací hlavice podle vynálezu. Vnitřní ústrojí snímací hlavice se skládá z vnějšího kotouče 1 opatřeného magnetickým záznamem 2 tónu s konstantní frekvencí. Vnější kotouč 1 je upevněn na hřídelce jednofázového synchronního motorku 3 napájeného přívodním kabelem 4. Do vnějšího kotouče 1 zasahuje vnitřní kotouč 5 opatřený magnetickou snímací hlavou 6, která je prostřednictvím sběracího ústrojí 7 galvanicky spojena s výstupním kabelem 8. Vnitřní kotouč 5 je pomocí násuvné spojky 9 spojen s ústrojím vodoměru 10. Vnitřní ústrojí snímací hlavy je umístěno ve vodotěsném izolačním pouzdře 11, které je pro’ montáž na vodoměr vybaveno styčnou přírubou 12. Vnější kotouč 1 je poháněn jednofázovým synchronním motorkem 3 a otáčí se proto konstantní rychlostí spolu s magnetickým záznamem 2. Voda ve vodoměru 10 stojí, proto se neotáčí ani vnitřní kotouč 5. V magnetické snímací hlavě 6 vzniká střídavý elektrický proud o základní frekvenci odpovídající frekvenci tónu na magnetickém záznamu 2 a rychlosti otáčení vnějšího kotouče 1. Jestliže začne vodoměrem 10 protékat voda ve směru, kdy se vnitřní kotouč 5 začne otáčet proti smyslu otáčení vnějšího kotouče 1, rychlosti se sčítají a v magnetické hlavě 6 vzniká střídavý proud o zvýšené frekvenci odpovídající přírůstku vzájemné rychlosti mezi magnetickou snímací hlavou 6 a magnetickým záznamem 2. Při opačném průtoku vody je smysl otáčení vnitřního kotouče 5 souhlasný se smyslem otáčení vnějšího kotouče 1, rychlosti se odčítají a magnetické snímací hlavě 6 vzniká střídavý elektrický proud o snížené frekvenci odpovídající úbytku vzájemné rychlosti mezi magnetickou snímací hlavou 6 a magnetickým záznamem 2.The attached drawing shows an exemplary embodiment of a sensor head according to the invention. The inner device of the pickup head comprises an outer disc 1 provided with a magnetic tone recording 2 of a constant frequency. The outer disk 1 is mounted on the shaft of a single-phase synchronous motor 3 powered by a lead-in cable 4. The outer disk 1 is fitted with an inner disk 5 provided with a magnetic pickup head 6 which is galvanically connected to the output cable 8 via a pickup device. 9 is connected to the water meter device 10. The inner sensor head device is housed in a watertight insulating housing 11, which is fitted with a flange 12 for mounting on the water meter. The outer disk 1 is driven by a single-phase synchronous motor 3 and rotates at a constant speed 2. The water in the water meter 10 is stationary, therefore, the inner disk 5 does not rotate. The magnetic pickup head 6 generates an alternating current at a base frequency corresponding to the frequency of the tone on the magnetic record 2 and the rotational speed of the outer disk 1. no water flows through the water meter 10 in the direction in which the inner disc 5 starts to rotate against the direction of rotation of the outer disc 1, the speeds add up and the magnetic head 6 produces an alternating current of increased frequency corresponding to the increment of relative speed between the magnetic pickup head 6 and the magnetic record 2. In the opposite flow of water, the sense of rotation of the inner disc 5 is consistent with the sense of rotation of the outer disc 1, the speeds are subtracted and the magnetic pickup head 6 produces an alternating electric current of reduced frequency corresponding to the relative velocity drop between the magnetic pickup head 6 and the magnetic record 2.

Konstrukční uspořádání uvedené ve výkrese je pouze jednou alternativou řešení. Při zachování shodných vlastností lze při stejném principu najít řadu variant uspořádání na příklad zaměnit funkci vnějšího a vnitřního kotouče, provést kotouče jako čelní nebo jiného tvaru. Synchronní motorek lze nahradit například krokovým atd.The construction shown in the drawing is only one alternative solution. While maintaining the same characteristics, a number of configuration variants can be found under the same principle, for example by interchanging the function of the outer and inner disks, making the disks as frontal or otherwise. Synchronous motor can be replaced by stepper etc.

Snímací hlavici, která je předmětem vynálezu, lze dále doplnit ústrojím pro měření množství a tím obsáhnout funkci kontaktní hlavice vysílající impulsy.The sensing head object of the invention can further be supplemented with a quantity measuring device and thus include the function of the pulse contact contact head.

Samostatná hlavice je použitelná pro měřicí účely i v dalších odvětvích hospodářství, kde je třeba přesně snímat a přenášet hodnoty rychlostí otáčení kolísajících kolem nulové hodnoty v obou smyslech otáčení potom také tam, kde z důvodu spolehlivosti je třeba jednoznačně rozlišit nulovou hodnotu rychlosti otáčení od poruchového stavu na zařízení.A separate head is also applicable for measuring purposes in other sectors of the economy, where it is necessary to accurately capture and transmit rotational speed values fluctuating around zero in both sense of rotation then also where for reasons of reliability it is necessary to clearly distinguish zero speed from disturbance on the device.

Claims

Sensing head for sensing and remote transmission of a rotational speed value, characterized in that it consists of a motor (3), on the shaft of which an outer disc (1) is mounted, provided with a magnetic tone recording (2) with which the inner disc (5) ), provided with a magnetic pickup head (6) for picking up a magnetic record (2), which is galvanically connected to an output cable (8) by means of a pickup (7), the inner disk (5) being mounted on a shaft with a clutch (9). a connection to the water meter device (10), wherein the motor power supply cable (4) and the output cable (8) connected to the magnetic pickup head (6) terminals are routed from the head housing (11).