XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение

Каждый месяц большинству из нас нужно отправлять показания счетчиков. У многих это вызывает большие неудобства, во-первых, в связи с труднодоступностью считывающих приборов, во-вторых, с надежностью и удобством выполнения измерений. Целью данной работы является рассмотрение разных возможных концептуальных вариантов решения данной проблемы.

Основная часть

Принцип действия обычного(тахометрического) счетчика. Рассматриваем его как наиболее подходящий для бытовых условий измерительный предмет с отличным соотношением цена/качество.

Принцип работы тахометрического счетчика (самый распространенный тип) довольно таки прост: поток воды проходит по трубе и вращает крыльчатку (1), а через систему шестеренок, в зависимости от количества оборотов крыльчатки, определяются показания счетчика. В тахометрическом счетчике его механизм (2) не контактирует в потоком воды (3), поэтому он называется еще сухоходным или сухим. Индикаторное устройство (5) прибора состоит из 5 роликов, отображающих через механический масштабирующий редуктор (4) измеренный объем воды (куб.м), при этом стрелочный указатель и ролик красного цвета отображают доли кубических метров.

К
рыльчатка и счетный механизм взаимодействуют благодаря магнитной связи через герметическую перегородку (6). Увеличение срока эксплуатации, а также высокую надежность водосчетчика обеспечивает то, что опорные части счетного механизма и крыльчатки оснащены твердыми осями, а именно часовыми камнями из рубина (7, 8).[1]

Рисунок 1.

Существует также доработанный вариант тахометрических счетчиков с использованием импульсного датчика который дает сигнал на считывающее устройство.

В конструкцию водомера добавлен герметичный контакт (геркон), собранный с двумя резисторами по схеме NAMUR. То есть, геркон подключается параллельно к одному из резисторов. Схема NAMUR позволяет подключаться к внешнему модулю, способному формировать выходной сигнал как релейный, так и транзисторный. Через модуль производится снятие и передача показаний счетчиков воды по радиоканалу или цифровым методом.

При отключенном кране и отсутствии водного потока, геркон замкнут, а при прохождении через крыльчатку 1 или 10 литров воды, контакт размыкается под действием постоянного магнита, и подает сигнал. Цепь контакта имеет высокое сопротивление – 400 Ω и малую силу тока – 0,05 мА, поэтому его автономное электропитание рассчитывается на длительный период.

В разных конструкциях счетчиков, постоянный магнит может быть установлен на лопасть крыльчатки, в проливной части устройства, или на стрелку регистратора, в сухой камере. Объем регистрируемой жидкости называется «ценой импульса», может быть настроен на минимальное значение – 1 литр, может на 10 литров.[2]

1 Вариант

Для него нам понадобится мини компьютер. Я использую Arduino nano, так как он дешев, прост в эксплуатации, достаточно качественен, очень универсален, есть множество возможностей его кастомизировать. Детали для Arduino не составит труда нам найти в интернете. Из деталей: LCD дисплей(на него мы будем выводить количество оборотов, в числовом виде понятном и удобном для пользователя), инфракрасный светодиод и фототранзистор(путем нехитрых взаимодействий с ними, которые мы рассмотрим ниже, фототранзистор будет открываться, когда свет ИК-свет будет на него падать. Количество этих открываний будет считать и обрабатывать наш мини компьютер). Еще нам также понадобятся резисторы, транзисторы и SIP разъёмы. Их конкретные марки и значения будут зависеть от конфигурации и исполнения получившегося цифрового прибора.

В стандартных тахометрических счетчиках связь между герметической перегородкой осуществляется за счет двух магнитов. Вращение нижнего магнита происходит из за его прямой связи с крыльчаткой. За счет магнитного действия нижнего магнита на верхний, магнит «сухой части» счетчика приходит в движение. Нанеся, как показано на рисунке 2 светоотражающую ленту на верхний магнит, мы сможем фиксировать количество оборотов магнита. Так как светоотражающая способность ленты гораздо выше чем у поверхности магнита, мы можем настроить фототранзистор на прием данного, отраженного, сигнала. Компьютер будет считывать количество открываний фототранзистора. В зависимости от конкретных параметров счетчика, мы зададим формулой: зависимость числа оборотов, от количества проходящей жидкости. Получаем: фототранзистор считывает количество оборотов->компьютер получает данную информацию и считает обороты->по формуле высчитывает объём потребляемой воды-> выводит на экран(который подключается по проводам и может находится в любом удобном для вас месте).

Данная технологическая схема может быть усовершенствована путем подключения к нашему мини-компьютеру радио, блютус, вайфай или любого другова, удобного для вас, передатчика. Например , написав специально ПО для телефона и установив на счетчик блютуспередатчик, можно отправлять данные в нужные службы в один «клик», просто подключившись к своему счетчику.

Схемы:

Рисунок 2 (вид сверху)

Рисунок 3 (вид сбоку)

Плюсы данного метода:

Данные усовершенствования никак не влияют на работу счетчика.

В случае внештатной ситуации вы всегда можете снять показания измерительного прибора «по старинки».

Позволяет существенно увеличить комфортность отчетности перед обслуживающими вас службами.

Минусы:

Данное устройство существенно влияет на стоимость счетчика, хотя конечно при заводском производстве удастся сократить часть затрат, но стоимость все равно будет отличатся раза в два.

Оно потребляет электричество. Хоть счет за электроэнергию у вас существенно не изменится и в тоже время, наличие лишней развязки проводов не улучшит условия проживания.

Вывод

Предложенный мной вариант является, набирающей популярность, технологией умного дома, которая позволяет вам фактически только платить по счету без лишних телодвижений. Это технология не далекого будущего и я буду искренне рад если мой концепт окажет влияние на развитие данного направления.

Список литературы:

Общество с ограниченной ответственностью «Строительная ТеплоЭнергетическая Компания»/Неизвестен// Как работает счетчик воды 24 июня 2016- URL: https://stek-voda.ru/important/articles/kak-rabotaet-schetchik-vody/

ООО «МЕТРИТ СЕРВИСНАЯ КОМПАНИЯ» »/Неизвестен//Дистанционное снятие показаний счетчиков воды- URL: http://metrit.ru/distancionnoe-snyatie-pokazanij-schetchikov-vody/