RU212576U1 - Прибор учета расхода природного газа диафрагменного типа с преобразователем энергии перепада температуры корпуса в электрическую энергию для продления срока службы элемента питания - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для измерения расхода природного газа. Для преобразования энергии потока газа в электрическую энергию используется термоэлектрический элемент и трансформатор. Ток с трансформатора поступает на преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения осуществляет зарядку конденсатора, и при достижении заданного значения напряжения микроконтроллер отключает схему питания от основного питающего элемента и подключает ее к конденсатору. При разрядке конденсатора и падение уровня напряжения происходит обратный процесс: микроконтроллер переключает схему питания на основной питающий элемент.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к приборам учета природного газа диафрагменного типа с металлическим корпусом, и может быть использована для производства приборов учета с электронным отсчетным устройством.

Известен счетчик газа с функцией дистанционного контроля на базе технологии LoRa [RU 187822 U1; Табаков Е.А. (RU), Дудукин А.С.(RU)], содержащий корпус, размещенные в корпусе струйный генератор и пьезопреобразователь, последовательно соединенные приемный усилитель, компаратор, микропроцессор и жидкокристаллический индикатор, дополнительно содержит модем LoRa. Недостатком аналога является отсутствие возможности накопления энергии для продления срока службы прибора без замены источника питания.

В качестве прототипа полезной модели служит прибор учета расхода природного газа диафрагменного типа с функцией самодиагностики [RU 184812 U1; Беляев А.О. (RU), Синютин Е.С. (RU), Семенистая Е.С. (RU), Подопригора В.Б. (RU)], содержащий электронный блок, состоящий из микроконтроллера, мишени, оптических датчиков, датчика магнитного поля, датчика вскрытия корпуса, измерителя энергопотребления счетчика и жидкокристаллического индикатора. Недостатком прототипа является отсутствие возможности накопления энергии для продления срока службы прибора без замены источника питания.

Электронные отсчетные устройства имеют неоспоримые преимущества перед механическими, например возможность проведения сложных вычислений для повышения точности измерений, отслеживание и регистрация нештатных ситуаций, возможность передачи информации о текущих показаниях и состоянии прибора учета в информационные центры контроля. В то же время электронные отсчетные устройства требуют для своей работы наличие автономного энергообеспечения. Емкость устанавливаемых элементов питания в приборы учета природного газа как правило определяемая габаритными требованиями, находится в пределах от 1,2 до 3,2 А⋅ч. Энергопотребление электронного вычислителя, которое удается достичь, складывается из затрат на индикацию (10 мкА), вычисления процессора (20 мкА) и питания измерительных датчиков оптического типа (25 мкА). Следовательно, при средней емкости элементов питания 2,2 А⋅ч, срок службы прибора от одного комплекта элементов составит 4,5 года, по истечении которых элементы питания придется заменить, что потребует значительных затрат обслуживающей компании.

Целью представляемой полезной модели, является продление срока службы прибора учета без замены элементов питания путем использования разности температур корпуса. Поскольку внутри корпуса прибора учета имеется поток газа, что вызывает разность температур в двух точках корпуса (при удалении не менее чем на 100 мм), следовательно, при использовании термоэлектрического модуля можно создать генератор, заряжающий накопительный конденсатор.

Полезная модель основана на принципе преобразования разности температур на поверхности термоэлектрического модуля в электрическую энергию (эффект Зеебека) с параметрами, пригодными для накопления в конденсаторе и последующем использовании в качестве дополнительного источника питания электронного отсчетного устройства, как в целом, так и при необходимости для питания его отдельных узлов.

Полезная модель состоит из термоэлектрического преобразователя и микротрансформатора с соотношением обмоток 1:100. Трансформатор подключается к преобразователю напряжения, который обеспечивает заряд конденсатора. Далее, после заряда конденсатора, накопленная энергия, может использоваться для питания электронного отсчетного устройства или его отдельных узлов. После разряда конденсатора до нижнего критического состояния цикл накопления повторяется.

Термоэлектрический модуль располагается за корпусом электронного отсчетного устройства прибора учета, одним концом приклеивается к металлическому корпусу прибора учета, а другим концом - к задней стенке корпуса электронного отсчетного устройства прибора учета, электрические контакты термоэлектрического модуля припаиваются к плате электронного отсчетного устройства.

На фигуре 1 представлена структурная схема преобразователя энергии. Устройство состоит из термоэлектрического модуля 1, ток от которого поступает на трансформатор 4, затем на преобразователь напряжения 5 и накапливается в конденсаторе 6. Микроконтроллер 8 измеряет выходное напряжение на конденсаторе 6 и при достижении значения равного уровню питания размыкает ключ 3 и замыкает ключ 7. Таким образом, осуществляя отключение питающего элемента 2 от основной цепи питания и подключая конденсатор 6 к дополнительной цепи питания. После разрядки конденсатора и падения напряжения на его выходе, микроконтроллер осуществляет обратную процедуру коммутации, и электронная схема прибора учета вновь питается от встроенного питающего элемента 2.

Claims (1)

1. Прибор учета потребления природного газа диафрагменного типа, имеющий микроконтроллер, соединенный с конденсатором и ключом, преобразователь напряжения, питающий элемент, отличающийся тем, что прибор дополнительно имеет термоэлектрический модуль, связанный с трансформатором, соединенным с преобразователем напряжения.

Images