RU195321U1 - The conversion unit into an electrical signal of the rotation parameters made in the form of an impeller of a measuring device element - Google Patents
The conversion unit into an electrical signal of the rotation parameters made in the form of an impeller of a measuring device element Download PDFInfo
- Publication number
- RU195321U1 RU195321U1 RU2019127145U RU2019127145U RU195321U1 RU 195321 U1 RU195321 U1 RU 195321U1 RU 2019127145 U RU2019127145 U RU 2019127145U RU 2019127145 U RU2019127145 U RU 2019127145U RU 195321 U1 RU195321 U1 RU 195321U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- rotation
- sensors
- hall
- pair
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
- G01F1/075—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with magnetic or electromagnetic coupling to the indicating device
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для измерения параметров потоков текучей среды, в том числе для измерения расхода жидкости, путем пропуска непрерывного потока через измерительное устройство, в полости которого установлен элемент типа крыльчатки, приводимой во вращение потоком, с последующим преобразованием параметров вращения крыльчатки в электрический сигнал. Предложен блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного в виде крыльчатки элемента измерительного устройства, содержащий связанный с крыльчаткой кольцевой магнит (1 (11)) и стационарно установленные датчики (4 (16), 6 (18)) Холла, электрически связанные с блоком управления и вычисления. Каждый датчик (4 (16), 6 (18)) Холла содержит дополнительный парный датчик (5 (17), 7 (19)) Холла, при этом датчики (4-5 (16-17), 6-7 (18-19)) Холла, образующие пару, расположены в одной перпендикулярной оси (10 (22)) вращения крыльчатки плоскости с возможностью синхронного прохождения через зоны парных северного (N1 (N2, N3, N4)) и южного S1 ((S2, S3, S4)) полюсов, определяющих один полюсной участок (2, 3 (12, 13, 14, 15)) кольцевого магнита (1 (11)). Каждая пара датчиков (4-5 (16-17), 6-7 (18-19)) Холла выполнена с возможностью независимой электрической связи с блоком управления и вычисления. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to devices for measuring parameters of fluid flows, including for measuring fluid flow, by passing a continuous stream through a measuring device in the cavity of which an element of the type of an impeller, driven by flow rotation, is installed, with subsequent conversion of the parameters of rotation of the impeller into an electrical signal . A block is proposed for converting into an electrical signal the rotation parameters of a measuring device element made in the form of an impeller, comprising a ring magnet (1 (11)) connected to the impeller and stationary Hall sensors (4 (16), 6 (18)) electrically connected to the control unit and calculations. Each Hall sensor (4 (16), 6 (18)) contains an additional pair of Hall sensors (5 (17), 7 (19)), with sensors (4-5 (16-17), 6-7 (18- 19)) Halls forming a pair are located in one perpendicular axis (10 (22)) of rotation of the impeller of the plane with the possibility of synchronous passage through the zones of paired north (N1 (N2, N3, N4)) and south S1 ((S2, S3, S4 )) of the poles defining one pole portion (2, 3 (12, 13, 14, 15)) of the ring magnet (1 (11)). Each pair of Hall sensors (4-5 (16-17), 6-7 (18-19)) is made with the possibility of independent electrical communication with the control and calculation unit. 3 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Полезная модель относится к устройствам для измерения параметров потоков текучей среды, в том числе для измерения расхода жидкости, путем пропуска непрерывного потока через измерительное устройство, в полости которого установлен элемент типа крыльчатки, приводимой во вращение потоком, с последующим преобразованием параметров вращения крыльчатки в электрический сигнал. Полезная модель может найти применение в электромагнитных преобразователях различных измерительных устройств (приборов учета расхода), в том числе, счетчиков воды, устанавливаемых на различных объектах в системах водоснабжения коммунального хозяйства и у индивидуальных потребителей в быту.The utility model relates to devices for measuring the parameters of fluid flows, including for measuring fluid flow, by passing a continuous flow through a measuring device in the cavity of which an element of the type of an impeller, driven by flow rotation, is installed, with subsequent conversion of the parameters of rotation of the impeller into an electrical signal . The utility model can find application in electromagnetic transducers of various measuring devices (flow metering devices), including water meters installed at various facilities in public water supply systems and for individual consumers in everyday life.
Известен счетчик для учета воды, включающий корпус датчика с входным и выходным патрубками, крыльчатку, установленную на оси в полости корпуса, первый и второй магниты, установленные в верхней части крыльчатки диаметрально относительно ее оси, блок управления и вычисления на базе микроконтроллера, жидкокристаллический индикатор, источник электропитания, а также датчик Холла, установленный на наружной части корпуса счетчика воды над траекторией прохождения магнитов при вращении крыльчатки [Патент №2337320 С1, опубл. 27.10.2008]. Счетчик также содержит блок оптимизации коэффициента пересчета, таймер, блок формирования импульсного питания для датчика Холла, блок связи с компьютером, причем первый вход датчика Холла соединен с общей шиной электронной схемы счетчика для учета воды, второй вход датчика Холла соединен с выходом блока формирования импульсного питания, а выход датчика Холла соединен с первым входом блока управления и вычисления на базе микроконтроллера. Среди недостатков такого счетчика можно упомянуть наличие внешнего источника питания, например, бытовой сети переменного тока, а также слабую защиту счетчика от несанкционированного воздействия внешнего электромагнитного поля.A known meter for accounting for water, including a sensor housing with inlet and outlet nozzles, an impeller mounted on an axis in the cavity of the housing, first and second magnets mounted in the upper part of the impeller diametrically relative to its axis, a control and calculation unit based on a microcontroller, a liquid crystal indicator, a power source, as well as a Hall sensor mounted on the outside of the water meter casing above the path of the magnets during rotation of the impeller [Patent No. 2333320 C1, publ. 10.27.2008]. The counter also contains a conversion factor optimization unit, a timer, a pulse power generation unit for the Hall sensor, a communication unit with a computer, the first input of the Hall sensor connected to a common bus of the meter’s electronic circuit for water metering, the second input of the Hall sensor connected to the output of the pulse power generation unit and the output of the Hall sensor is connected to the first input of the control and calculation unit based on the microcontroller. Among the shortcomings of such a counter, one can mention the presence of an external power source, for example, a household AC network, as well as poor protection of the counter from unauthorized exposure to an external electromagnetic field.
Известно также счетное устройство для счетчиков расхода воды и газа, содержащее устройство снятия информации, электронное устройство преобразования числа оборотов чувствительного элемента в количество прошедшего черед счетчик вещества с системой питания датчиков, дополнительно снабженное блоком оптимизации коэффициента передачи в зависимости от текущего расхода, и устройство индикации [Патент №2131115 С1, опубл. 27.05.1999]. В счетном устройстве устройство снятия информации выполнено в виде двух установленных через диамагнитную перегородку на одном уровне диаметрально относительно оси вращения магнита чувствительного элемента датчиков Холла, поверхности взаимодействия которых с магнитом чувствительного элемента идентичны, а выходы датчиков объединены. Датчики электрически связаны с системой питания, формирующей импульсы питания поочередно на один из датчиков Холла по команде предыдущего. При этом устройство индикации дополнительно снабжено схемой включения только на фиксированное время съема показаний. Среди преимуществ такого счетного устройства авторы отмечают надежность в обращении и эксплуатации, повышенную чувствительность к малым расходам и малое энергопотребление. В то же время, в счетном устройстве описанной конструкции не решены вопросы защиты от несанкционированного воздействия внешнего электромагнитного поля, а также повышение точности измерения (преобразования числа оборотов крыльчатки в электрический сигнал).There is also known a counting device for water and gas flow meters, comprising a device for collecting information, an electronic device for converting the speed of the sensitive element into the number of passed past meter substances with a sensor power system, additionally equipped with a transmission coefficient optimization unit depending on the current flow rate, and an indication device [ Patent No. 2111115 C1, publ. May 27, 1999]. In the counting device, the information pickup device is made in the form of two installed through a diamagnetic partition at the same level diametrically relative to the axis of rotation of the magnet of the sensing element of the Hall sensors, the interaction surfaces of which are identical with the magnet of the sensing element, and the outputs of the sensors are combined. The sensors are electrically connected to the power system, which generates power pulses alternately to one of the Hall sensors on the command of the previous one. In this case, the display device is additionally equipped with a switching circuit only for a fixed reading time. Among the advantages of such a calculating device, the authors note reliability in handling and operation, increased sensitivity to low costs and low power consumption. At the same time, the counting device of the described design did not solve the issues of protection against unauthorized exposure to an external electromagnetic field, as well as improving the accuracy of measurement (converting the speed of the impeller to an electrical signal).
Известно также устройство измерения расхода жидкости с защитой от несанкционированного доступа, содержащее корпус датчика, имеющий входное и выходное отверстия, крыльчатку, установленную на оси в полости корпуса, по меньшей мере, один магнит, установленный в верхней части крыльчатки, счетное устройство, заключенное в корпус, при этом счетное устройство содержит электромагнитный датчик, взаимодействующий с магнитом крыльчатки и подключенный к вычислительному устройству, связанному с цифровым индикатором, источник электропитания [Патент RU №156181 U1, опубл. 10.11.2015]. Устройство измерения расхода жидкости содержит устройство энергонезависимой памяти, электронный таймер реального времени, модуль беспроводной передачи информации, а электромагнитный датчик, расположенный на минимальном расстоянии от магнита крыльчатки через диамагнитную перегородку, содержит как минимум два датчика Холла, выходы которых подключены к входам вычислительного устройства, при этом входы питания датчиков Холла, вычислительного устройства, устройства энергонезависимой памяти, электронного таймера подключены к выходу источника электропитания.Also known is a device for measuring fluid flow with protection against unauthorized access, comprising a sensor housing having an inlet and an outlet, an impeller mounted on an axis in the cavity of the housing, at least one magnet mounted in the upper part of the impeller, and a counting device enclosed in the housing wherein the counting device contains an electromagnetic sensor interacting with the impeller magnet and connected to the computing device associated with the digital indicator, the power source [Pat t RU №156181 U1, publ. 11/10/2015]. The fluid flow measuring device comprises a non-volatile memory device, an electronic real-time timer, a wireless information transmission module, and an electromagnetic sensor located at a minimum distance from the impeller magnet through a diamagnetic partition contains at least two Hall sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the computing device, the power inputs of the Hall sensors, computing device, non-volatile memory device, electronic timer are connected to the output of power supply
Известен также электроизмерительный прибор для потоков текучей среды, который содержит корпус с входным и выходным патрубками, через полость которого может протекать текучая среда, например жидкость, выполненный в виде крыльчатки элемент, установленный в полости корпуса на оси с возможностью вращения под действием проходящего через полость потока жидкости, и формирующие блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения крыльчатки вращающийся магнит и датчики Холла [Патент ЕР №2383547 В1, опубл. 22.03.2017]. Датчики Холла расположены в зоне прохождения магнита в одной перпендикулярной оси вращения крыльчатки плоскости, на одинаковом расстоянии от оси вращения крыльчатки и со смещением относительно друг друга на угол α в направлении вращения, где 0°<α<180°. По утверждению авторов, такой электроизмерительный прибор позволяет проводить надежную и защищенную от взлома электронную оценку, и при этом он имеет достаточно простую и недорогую конструкцию.Also known is an electrical measuring device for fluid flows, which comprises a housing with inlet and outlet nozzles, through which a fluid can flow, for example a liquid, an element made in the form of an impeller, mounted in the cavity of the housing on the axis with the possibility of rotation under the action of the flow passing through the cavity liquid, and forming a block of conversion into an electrical signal of the parameters of the rotation of the impeller, a rotating magnet and Hall sensors [Patent EP No. 2383547 B1, publ. 03/22/2017]. Hall sensors are located in the zone of passage of the magnet in one perpendicular axis of rotation of the impeller of the plane, at the same distance from the axis of rotation of the impeller and offset relative to each other by an angle α in the direction of rotation, where 0 ° <α <180 °. According to the authors, such an electrical meter allows a reliable and tamper-resistant electronic assessment, and at the same time it has a fairly simple and inexpensive design.
Сформированный в рамках описанного электроизмерительного прибора блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения крыльчатки по совокупности общих технических признаков может быть принят в качестве прототипа для заявляемого блока преобразования в электрический сигнал параметров вращения крыльчатки.Formed in the framework of the described electrical measuring device, the block of conversion into an electrical signal of the parameters of rotation of the impeller according to the set of common technical features can be adopted as a prototype for the inventive block of conversion into an electrical signal of the parameters of rotation of the impeller.
По результатам анализа уровня техники следует также отметить, что используемый в рамках полезной модели термин «блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненных виде крыльчатки элементов» различных измерительных устройств упоминается также как «электромагнитный преобразователь», «счетное устройство» и т.п. Все аналогичные по своей конструкции и выполняемой функции устройства из уровня техники при этом, не зависимо от их наименования, рассматриваются как устройства-аналоги.According to the results of the analysis of the prior art, it should also be noted that the term “unit for converting rotation parameters made into the form of an impeller of elements” of various measuring devices used in the framework of the utility model is also referred to as “electromagnetic transducer”, “counting device”, etc. All devices of the prior art that are similar in design and function are thus considered, regardless of their name, to be analog devices.
Задачей полезной модели является создание блока преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного виде крыльчатки элемента измерительного устройства, в частности счетчика воды. Далее в тексте описания для упрощения блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного виде крыльчатки элемента измерительного устройства будет упоминаться как блок преобразования.The objective of the utility model is to create a unit for converting rotation parameters into an electrical signal of the made form of the impeller of an element of the measuring device, in particular, a water meter. Further, in the description text, for simplicity, the unit for converting the rotation parameters into an electric signal of the executed form of the impeller of the measuring device element will be referred to as the conversion unit.
Блок преобразования и содержащее его измерительное устройство, в частности счетчик воды, должны обеспечивать значительно более высокую (по сравнению с иными электронными счетчиками) устойчивость к мощному магнитному полю, что повышает защиту от взломов посредством воздействия постоянных магнитов (при этом по сравнению с механическими счетчиками они должны обеспечивать полную защиту от взломов посредством воздействия постоянных магнитов). Кроме того, блок преобразования и содержащее его измерительное устройство, в частности счетчик воды, должны обеспечивать увеличение амплитуды полезного сигнала при отсутствии постоянной составляющей, что значительно облегчает цифровую обработку сигналов, а также должны обеспечивать исключение влияния температурной нестабильности датчиков Холла на результаты измерений.The conversion unit and the measuring device containing it, in particular the water meter, should provide significantly higher (compared with other electronic meters) resistance to a powerful magnetic field, which increases protection against burglary by the action of permanent magnets (in addition to mechanical meters, they must provide complete protection against hacking through exposure to permanent magnets). In addition, the conversion unit and the measuring device containing it, in particular, a water meter, should provide an increase in the amplitude of the useful signal in the absence of a constant component, which greatly facilitates the digital processing of signals, and should also ensure that the temperature instability of the Hall sensors does not affect the measurement results.
Поставленная задача решается, и указанные технические результаты достигаются заявляемым блоком преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного в виде крыльчатки элемента измерительного устройства, содержащим, по меньшей мере, один связанный с крыльчаткой, в частности установленный на крыльчатке, источник магнитного поля, выполненный в виде кольцевого магнита, по меньшей мере, с одной парой полюсов, и, по меньшей мере, два стационарно установленные датчика магнитного поля, выполненные в виде электрически связанных с блоком управления и вычисления датчиков Холла, причем датчики Холла расположены в зоне прохождения магнита в одной перпендикулярной оси вращения крыльчатки плоскости, на одинаковом расстоянии от оси вращения крыльчатки и со смещением относительно друг друга на угол α в направлении вращения, где 0°<α<180°. Поставленная задача решается, и указанные технические результаты достигаются за счет того, что заявляемый блок преобразования для каждого датчика Холла содержит дополнительный парный датчик Холла, при этом датчики Холла, образующие пару, расположены в одной перпендикулярной оси вращения крыльчатки плоскости с возможностью синхронного прохождения через зоны парных северного и южного полюсов, определяющих один полюсной участок кольцевого магнита. При этом каждая пара датчиков Холла выполнена с возможностью независимой электрической связи с блоком управления и вычисления.The problem is solved, and the indicated technical results are achieved by the claimed unit of conversion into an electrical signal of the rotation parameters of the measuring device element made in the form of an impeller, comprising at least one impeller connected to the impeller, in particular, a magnetic field source made in the form of an annular a magnet with at least one pair of poles, and at least two stationary mounted magnetic field sensors made in the form of electrically connected Hall sensors and control unit, and Hall sensors are located in the zone of passage of the magnet in one perpendicular axis of rotation of the impeller of the plane, at the same distance from the axis of rotation of the impeller and offset relative to each other by an angle α in the direction of rotation, where 0 ° <α <180 °. The problem is solved, and the indicated technical results are achieved due to the fact that the claimed conversion unit for each Hall sensor contains an additional paired Hall sensor, while the Hall sensors forming a pair are located in one perpendicular axis of rotation of the impeller of the plane with the possibility of synchronous passage through the zones of the paired the north and south poles defining one pole portion of the ring magnet. Moreover, each pair of Hall sensors is made with the possibility of independent electrical communication with the control and calculation unit.
В заявляемом блоке преобразования, по сути, использована дифференциальная схема для считывания сигналов (оборотов) с магнита на базе датчика Холла. Если традиционная схема представляет собой схему, в которой, например, два датчика Холла устанавливаются по отношению к полюсам магнита таким образом, что происходит считывание оборота в один момент времени только с одного датчика, то в примененной в конструкции заявляемого блока преобразовании дифференциальной схеме датчики Холла устанавливают попарно, так, что в один момент времени два датчика Холла из состава одной пары располагаются в зонах противолежащих полюсов (север-юг) полюсного участка магнита, и, тем самым, считывание сигнала (оборота) осуществляется одновременно с двух датчиков Холла. При этом подлежащий дальнейшей обработке сигнал удваивается и достигается лучшее соотношение сигнал/шум. Применение дифференциальной схемы обеспечивает очень высокую устойчивость к несанкционированному воздействию сильным магнитным полем, что повышает защиту от взломов посредством воздействия постоянных магнитов.In the inventive conversion unit, in fact, a differential circuit is used to read signals (revolutions) from a magnet based on a Hall sensor. If the traditional circuit is a circuit in which, for example, two Hall sensors are installed with respect to the poles of the magnet in such a way that the revolution is read at one moment in time from only one sensor, then the differential sensors used in the construction of the claimed unit of conversion of the differential circuit are installed in pairs, so that at one point in time, two Hall sensors from the same pair are located in the areas of opposite poles (north-south) of the pole portion of the magnet, and, thereby, reading the signal (turnover) is carried out simultaneously with two Hall sensors. In this case, the signal to be further processed is doubled and the best signal-to-noise ratio is achieved. The use of a differential circuit provides a very high resistance to unauthorized exposure to a strong magnetic field, which increases protection against burglary through exposure to permanent magnets.
В предпочтительных формах реализации заявляемого блока преобразования парные датчики Холла расположены относительно друг друга под углом β=360°/n, где n - количество пар полюсов магнита.In preferred embodiments of the inventive conversion unit, the paired Hall sensors are located relative to each other at an angle β = 360 ° / n, where n is the number of pairs of magnet poles.
Также предпочтительными являются формы реализации заявляемого блока преобразования, в которых угол α=45°.Also preferred are implementation forms of the inventive conversion unit, in which the angle α = 45 °.
В предпочтительных формах реализации заявляемого блока каждая пара датчиков Холла выполнена с возможностью независимой электрической связи с входящим в состав блока управления и вычисления отдельным аналогово-цифровым преобразователем.In preferred embodiments of the inventive unit, each pair of Hall sensors is capable of independent electrical communication with a separate analog-to-digital converter included in the control and calculation unit.
Достоинства и преимущества заявляемой полезной модели далее будут рассмотрены более подробно на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих объем притязаний примерах форм реализации блока преобразования со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых схематично представлены:The advantages and benefits of the claimed utility model will be further discussed in more detail on some preferred, but not limiting the scope of claims, examples of implementation forms of the conversion unit with links to the positions of the figures of the drawings, which are schematically represented:
Фиг. 1 - блок преобразования с кольцевым магнитом, сформированным двумя полюсными участками;FIG. 1 - conversion unit with an annular magnet formed by two pole sections;
Фиг. 2 - блок преобразования с кольцевым магнитом, сформированным четырьмя полюсными участками.FIG. 2 is a conversion unit with an annular magnet formed by four pole sections.
На Фиг. 1 схематично изображен блок преобразования с кольцевым магнитом 1, сформированным двумя полюсными участками 2 (полюса N1, S1) и 3 (полюса N2, S2). Кольцевой магнит 1 связан с крыльчаткой, в частности установлен на крыльчатке измерительного устройства. Для упрощения и в связи с известностью специалистам в данной области техники возможных связей крыльчатки с кольцевым магнитом, крыльчатка и другие конструктивные элементы измерительного устройства, не входящие в состав блока преобразования, на чертежах не изображены. Блок преобразования содержит также две пары стационарно установленных датчиков 4-5 и 6-7 Холла. Пары датчиков 4-5 и 6-7 Холла выполнены с возможностью независимой электрической связи с блоком управления и вычисления (на чертежах не изображен) посредством входящего в состав блока управления и вычисления соответствующего отдельного аналогово-цифрового преобразователя 8 или 9.In FIG. 1 schematically shows a conversion unit with an
Все датчики 4-5 и 6-7 Холла расположены в зоне прохождения магнита 1 в одной перпендикулярной оси 10 вращения крыльчатки плоскости, на одинаковом расстоянии от оси 10 вращения крыльчатки. Датчики 4 и 6 Холла, входящие в состав различных пар, расположены со смещением относительно друг друга на угол α в направлении вращения (обозначено стрелкой). Датчики 4 и 5, а также 6 и 7 Холла, входящие в состав одной пары, расположены в одной перпендикулярной оси 10 вращения крыльчатки плоскости с возможностью синхронного прохождения через зоны парных северного N1 (N2) и южного S1 (S2) полюсов, определяющих один полюсной участок 2 (3) кольцевого магнита 1.All Hall sensors 4-5 and 6-7 are located in the zone of passage of
В представленной на Фиг. 1 форме реализации парные датчики 4 и 5, а также 6 и 7 Холла расположены относительно друг друга под углом β=180° (n - количество пар полюсов магнита, равно двум).In the embodiment of FIG. 1 of the implementation form, the
В представленной на Фиг. 1 форме реализации угол α между датчиками 4 и 6 Холла, входящими в состав различных пар, составляет 90°.In the embodiment of FIG. 1 of the implementation form, the angle α between the
На Фиг. 2 схематично изображен блок преобразования с кольцевым магнитом 11, сформированным четырьмя полюсными участками 12 (полюса N1, S1), 13 (полюса N2, S2), 14 (полюса N3, S3), 15 (полюса N4, S4). Кольцевой магнит 11 связан с крыльчаткой, в частности установлен на крыльчатке измерительного устройства. Как и в рассмотренной выше форме реализации, для упрощения и в связи с известностью специалистам в данной области техники возможных связей крыльчатки с кольцевым магнитом, крыльчатка и другие конструктивные элементы измерительного устройства, не входящие в состав блока преобразования, на чертежах не изображены. Блок преобразования содержит также две пары стационарно установленных датчиков 16-17и 18-19 Холла. Пары датчиков 16-17 и 18-19 Холла выполнены с возможностью независимой электрической связи с блоком управления и вычисления (на чертежах не изображен) посредством входящего в состав блока управления и вычисления соответствующего отдельного аналогово-цифрового преобразователя 20 или 21.In FIG. 2 schematically shows a conversion unit with an
Все датчики 16-17 и 18-19 Холла расположены в зоне прохождения магнита 11 в одной перпендикулярной оси 22 вращения крыльчатки плоскости, на одинаковом расстоянии от оси 22 вращения крыльчатки. Датчики 16 и 18 Холла, входящие в состав различных пар, расположены со смещением относительно друг друга на угол α в направлении вращения (обозначено стрелкой). Датчики 16 и 17, а также 18 и 19 Холла, входящие в состав одной пары, расположены в одной перпендикулярной оси вращения крыльчатки плоскости с возможностью синхронного прохождения через зоны парных северного N1 (N2, N3, N4) и южного S1 (S2, S3, S4) полюсов, определяющих один полюсной участок 12 (13, 14, 15) кольцевого магнита 11.All Hall sensors 16-17 and 18-19 are located in the zone of passage of the
В представленной на Фиг. 2 форме реализации парные датчики 16 и 17, а также 18 и 19 Холла расположены относительно друг друга под углом β=90° (n - количество пар полюсов магнита, равно четырем).In the embodiment of FIG. In the implementation form, paired
В представленной на Фиг. 2 форме реализации угол α между датчиками 4 и 6 Холла, входящими в состав различных пар, составляет 45°.In the embodiment of FIG. 2 of the implementation form, the angle α between the
Для специалистов в данной области техники должно быть очевидным, что возможны и другие формы реализации с иным количеством пар датчиков Холла, иным количеством и расположением полюсных участков, различными значениями углов α (0<α<180°) и т.п.It should be obvious to those skilled in the art that other forms of implementation are possible with a different number of Hall sensor pairs, a different number and arrangement of pole sections, different angles α (0 <α <180 °), etc.
Также для специалистов в данной области техники должно быть очевидным, что блок преобразования заявляемой конструкции может быть интегрирован в состав измерительных устройств, в частности счетчиков воды, любой подходящей конструкции. В связи с этим конструкции измерительного устройства, в частности счетчика воды, в рамках данного описания не будут рассматриваться подробно с использованием дополнительных графических материалов.It should also be obvious to those skilled in the art that the conversion unit of the claimed design can be integrated into the composition of measuring devices, in particular water meters, of any suitable design. In this regard, the design of the measuring device, in particular the water meter, in the framework of this description will not be considered in detail using additional graphic materials.
Заявляемый блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного в виде крыльчатки элемента измерительного устройства в составе измерительного устройства, в частности счетчика воды, работает следующим образом.The inventive unit conversion into an electrical signal of the rotation parameters made in the form of an impeller element of the measuring device in the measuring device, in particular a water meter, operates as follows.
Через входной патрубок корпуса измерительного устройства текучая среда, в частности вода, поступает в полость корпуса и, протекая через нее, выходит через выходной патрубок. При перемещении в полости от входного к выходному патрубку вода приводит во вращение крыльчатку, установленную в полости корпуса на оси (соответствует оси вращения 10 (22)) с возможностью свободного вращения (например, на подшипниках) под действием проходящего через полость потока воды. На крыльчатке установлен кольцевой магнит 1 (11), который приводится во вращение синхронно с самой крыльчаткой. Пары датчиков 4-5 и 6-7 (16-17и 18-19) Холла относительно крыльчатки установлены стационарно и совместно с кольцевым магнитом 1 (11) формируют блок преобразования в электрический сигнал параметров вращения выполненного в виде крыльчатки элемента измерительного устройства. Датчики Холла расположены в зоне прохождения магнита 1 (11) в одной перпендикулярной оси 10 (22) вращения крыльчатки плоскости, на одинаковом расстоянии от оси 10 (22) вращения крыльчатки. При этом датчики 4 (16) и 6 (18) Холла, входящие в состав различных пар, традиционно, как и в блоках преобразования из уровня техники, расположены со смещением относительно друг друга на угол α в направлении вращения (обозначено стрелкой) и позволяют «считывать» каждый оборот крыльчатки дважды в различные моменты времени (северный полюс N1 (N2, N3, N4) кольцевого магнита будет «проходить» в течение одного оборота крыльчатки через зону установки непарных датчиков 4 (16) и 6 (18) Холла в разные моменты времени). Но, в отличие от блоков преобразования из уровня техники, непарные датчики 4 (16) и 6 (18) Холла независимо электрически связаны с отдельными входящим в состав блока управления и вычисления отдельным аналогово-цифровым преобразователем 8 (20) или 9 (21), что обеспечивает независимость «подсчета» оборотов крыльчатки и цифровой обработки соответствующего аналогового сигнала. При этом парные (входящие в состав одной пары) датчики 4 (16) и 5 (17), а также 6 (18) и 7 (19) Холла позволяют «считывать» каждый оборот крыльчатки одновременно с противоположных полюсов N1 (N2, N3, N4) и S1 (S2, S3, S4) одного полюсного участка 2 или 3 (12 или 13, или 14, или 15) кольцевого магнита 1, причем указанные парные датчики электрически связаны с одним аналогово-цифровым преобразователем 8 (20) или 9 (21). Благодаря описанным выше особенностям конструкции заявляемого блока преобразования обеспечивается достижение всех упомянутых выше технических результатов, в том числе:Through the inlet pipe of the housing of the measuring device, a fluid, in particular water, enters the cavity of the housing and, flowing through it, exits through the outlet pipe. When moving in the cavity from the inlet to the outlet pipe, the water rotates the impeller mounted in the housing cavity on the axis (corresponding to the rotation axis 10 (22)) with the possibility of free rotation (for example, on bearings) under the action of a flow of water passing through the cavity. An annular magnet 1 (11) is mounted on the impeller, which is rotated synchronously with the impeller itself. Pairs of Hall sensors 4-5 and 6-7 (16-17 and 18-19) relative to the impeller are installed stationary and together with the ring magnet 1 (11) form a block for converting rotation parameters into an electrical signal of a measuring device element made in the form of an impeller. Hall sensors are located in the zone of passage of magnet 1 (11) in one perpendicular axis 10 (22) of rotation of the impeller of the plane, at the same distance from axis 10 (22) of rotation of the impeller. Moreover, Hall sensors 4 (16) and 6 (18), which are part of various pairs, are traditionally, as in the conversion units of the prior art, positioned offset relative to each other by an angle α in the direction of rotation (indicated by an arrow) and allow read ”each impeller revolution twice at different points in time (the north pole N1 (N2, N3, N4) of the ring magnet will“ pass ”during one revolution of the impeller through the installation area of unpaired Hall sensors 4 (16) and 6 (18) at different times time). But, unlike the conversion units of the prior art, unpaired Hall sensors 4 (16) and 6 (18) are independently electrically connected to individual separate analog-to-digital converters 8 (20) or 9 (21) included in the control and calculation unit, which ensures the independence of the "calculation" of the impeller speed and digital processing of the corresponding analog signal. In this case, the paired (included in the same pair) sensors 4 (16) and 5 (17), as well as 6 (18) and 7 (19) Halls allow you to "read" each revolution of the impeller simultaneously from opposite poles N1 (N2, N3, N4) and S1 (S2, S3, S4) of one
- удвоение сигнала (увеличение амплитуды полезного сигнала в 2 раза),- doubling the signal (increase in the amplitude of the useful signal by 2 times),
- лучшее соотношение сигнал/шум,- the best signal to noise ratio,
- значительно более высокая устойчивость к несанкционированному воздействию магнитного поля, что повышает защиту от взломов посредством воздействия постоянных магнитов.- significantly higher resistance to unauthorized exposure to a magnetic field, which increases protection against hacking through exposure to permanent magnets.
В составе измерительного устройства, в частности счетчика воды, поступившие с датчиков 4-5 и 6-7 (16-17 и 18-19) Холла сигналы преобразуются в аналогово-цифровых преобразователях 8 (20) и 9 (21) из состава блока управления и вычисления на базе микроконтроллера в цифровую форму, и целевые данные, определяемые на основании полученных с блока преобразования данных о параметрах вращения крыльчатки, могут быть выведены на жидкокристаллический индикатор и/или переданы посредством соответствующего блока связи на удаленный компьютер, в частности из состава процессингового центра, уполномоченного осуществлять сбор и обработку данного вида информации.As part of the measuring device, in particular the water meter, the signals received from Hall sensors 4-5 and 6-7 (16-17 and 18-19) are converted into analog-to-digital converters 8 (20) and 9 (21) from the control unit and calculations based on the microcontroller in digital form, and target data determined on the basis of the data obtained from the conversion unit on the parameters of the impeller rotation can be displayed on a liquid crystal display and / or transmitted via a corresponding communication unit to a remote computer, in particular from a processing center authorized to collect and process this type of information.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BYU20190088 | 2019-04-04 | ||
BY20190088 | 2019-04-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU195321U1 true RU195321U1 (en) | 2020-01-23 |
Family
ID=69184467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127145U RU195321U1 (en) | 2019-04-04 | 2019-08-27 | The conversion unit into an electrical signal of the rotation parameters made in the form of an impeller of a measuring device element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU195321U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994005964A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-17 | Oswald Richard K | A magnetic field position transducer for two or more dimensions |
RU2251666C2 (en) * | 2003-04-23 | 2005-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Ценнер-Водоприбор Лтд" | Device for testing rotating units of water meters |
WO2017213811A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors |
RU188921U1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ" | ELECTRONIC TACHOMETRIC COUNTER FOR ACCOUNTING LIQUID AND GAS FLOW RATE WITH DISTANCE TRANSMISSION OF MEASUREMENT RESULTS BY RADIO CHANNEL |
-
2019
- 2019-08-27 RU RU2019127145U patent/RU195321U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1994005964A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-17 | Oswald Richard K | A magnetic field position transducer for two or more dimensions |
RU2251666C2 (en) * | 2003-04-23 | 2005-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью фирма "Ценнер-Водоприбор Лтд" | Device for testing rotating units of water meters |
WO2017213811A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors |
RU188921U1 (en) * | 2018-10-03 | 2019-04-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ" | ELECTRONIC TACHOMETRIC COUNTER FOR ACCOUNTING LIQUID AND GAS FLOW RATE WITH DISTANCE TRANSMISSION OF MEASUREMENT RESULTS BY RADIO CHANNEL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4275291A (en) | Rotation sensor | |
CA2409443A1 (en) | Method and apparatus for determining the direction and rate of a rotating element | |
RU2337320C1 (en) | Water meter | |
CN203798389U (en) | Intelligent water meter capable of metering under positive and negative rotating conditions | |
RU156181U1 (en) | METHOD FOR MEASURING LIQUID FLOWS PROTECTED FROM UNAUTHORIZED ACCESS | |
EP1692469B1 (en) | High resolution pulse count interface | |
RU195321U1 (en) | The conversion unit into an electrical signal of the rotation parameters made in the form of an impeller of a measuring device element | |
RU2699260C1 (en) | Electronic tachometric meter for accounting of liquid and gas flow with remote transmission of measurement results via radio channel | |
CN112986681A (en) | Low-voltage power signal phase difference measuring device | |
RU188921U1 (en) | ELECTRONIC TACHOMETRIC COUNTER FOR ACCOUNTING LIQUID AND GAS FLOW RATE WITH DISTANCE TRANSMISSION OF MEASUREMENT RESULTS BY RADIO CHANNEL | |
Garmabdari et al. | Study on the effectiveness of dual complementary Hall-effect sensors in water flow measurement for reducing magnetic disturbance | |
KR20050081004A (en) | Device for measuring instantaneous flux in water gauge | |
CN210108453U (en) | Electronic counting type water meter | |
Garmabdari et al. | Sensory system for the electronic water meter | |
CN111024175A (en) | Bidirectional meter for reducing backflow error | |
RU2131115C1 (en) | Counter for devices metering consumption of energy resources | |
Urbański et al. | Flowmeter converter based on hall effect sensor | |
JPH02129522A (en) | Method and device for measuring amount of suction air | |
KR200349291Y1 (en) | Device for measuring instantaneous flux in Water Gauge | |
JP3251852B2 (en) | Flowmeter | |
WO2009150450A1 (en) | Diaphragm flow meter with rotating magnets | |
Liu | Research on Intelligent Water Meter Based on Non Magnetic Sensor and NB-IoT Communication Technology | |
JPH0645210Y2 (en) | Flowmeter | |
Carratù et al. | Image based similarity detection in mechanical registers | |
EA043053B1 (en) | ELECTRONIC TACHOMETRIC METER FOR ACCOUNTING OF LIQUID CONSUMPTION WITH REMOTE TRANSMISSION OF MEASUREMENT RESULTS VIA RADIO CHANNEL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200828 |