Как работают счетчики воды – принцип работы

В быту и хозрасчете коммунальных служб используются водомеры накопительного типа. То есть, прибор только фиксирует проход агента и суммирует показатели на шкале счетчика. С установкой импульсного датчика, показания могут передаваться дистанционно.

В технологических линиях аппараты не только фиксируют проход агенте по трубе, но связаны с заслонкой, регулирующей подачу. Их выбор зависит от условного прохода, давления и вязкости жидкости.

Расходомеры-дозаторы с отсекающей заслонкой также построены на общем принципе изменения показателей электромагнитного, светового потока, скорости вращения внутреннего лопастного датчика. Водосчетчик пропускает точное количество воды и срабатывает заслонка, отсекающая подачу.

Энкодеры

Инкрементальные энкодеры

Инкрементальный энкодер (Incremental Encoder) регистрирует относительное перемещение (приращение). Разрешение (Resolution) углового энкодера определяется количеством импульсов на один оборот (на рисунке изображён оптический дик с разрешением 8 имп/об).

Частота импульсов на выходе энкодера пропорциональна скорости вращения.

Система управления должна подсчитывать импульсы, чтобы вычислить угол поворота энкодера относительно точки отсчёта.

В системах, работающих с абсолютными координатами (станок с ЧПУ), перед началом работы (после включения питания) необходимо выставить ноль – вывести рабочий орган машины в опорную (реперную) точку и в ней обнулить счётчик импульсов.

Синусно-косинусные инкрементальные датчики положения sin/cos 1-Vss и 1-Vpp

Синусоидальные выходные сигналы А и В сдвинуты друг относительно друга на 90 градусов, что позволяет определять направление вращения. Сигнал нулевой метки R используется для синхронизации с точкой отсчёта. Для повышения помехозащищённости датчик выдаёт ещё три инверсных сигнала: A , B , R . Оцифровываются эти сигналы в системе измерения.

Датчики с интерфейсом 1-Vpp используются в сервосистемах, т.к. как позволяют получать очень высокое разрешение. Так, например, если датчик выдаёт 2048 периодов синусоиды (импульсов) на оборот, а система управления в каждой такой синусоиде различает 2048 дискретных уровней, то общее разрешение датчика составит 2048 х 2048 = 4194304 импульсов на оборот.

Инкрементальные датчики с интерфейсом TTL или HTL

Эти датчики сами оцифровывают синусоидальные сигналы – у них на выходе 6 прямоугольных сигналов — три прямых: A, B, R и три инверсных: A , B , R . Для сигнализации неисправности датчика используется инверсный сигнал помехи (если нет неисправности, то сигнал помехи равен 1).

Абсолютные энкодеры

Разрешение абсолютного энкодера (Absolute Encoder) определяется количеством уникальных кодов на один оборот. Однооборотные (Single-turn) абсолютные энкодеры определяют положение в пределах одного оборота, многооборотные (Multi-turn) – в пределах определённого числа оборотов.

Абсолютные датчики положения не требуют для начала работы выхода в опорную точку – при включении питания датчик сразу определяет координату, сканируя кодовые дорожки.

Резольверы

Резольвер (Resolver) – это аналоговый электромагнитный абсолютный однооборотный датчик, работающий по принципу вращающегося электрического трансформатора.

Рассмотрим работу бесщёточного резольвера.
На статоре расположены три обмотки: первичная обмотка возбуждения вращающегося трансформатора (на неё подаётся переменное напряжение) и две двухфазные обмотки, механически повёрнутые друг относительно друга на 90 градусов: синусная и косинусная. На роторе расположена вторичная обмотка вращающегося трансформатора, которая возбуждается от первичной обмотки на статоре за счёт электромагнитной индукции. Обмотка ротора в свою очередь индуцирует в синусной обмотке статора напряжение пропорциональное синусу угла поворота ротора, а в косинусной обмотке — напряжение пропорциональное косинусу угла поворота ротора.

Резольверы отличаются высокой надёжностью (они не бьются и не запотевают, как оптические) и точностью (аналоговые, а не дискретные).

Код Грея

Код Грея (Gray Code) – это двоичный код, в котором два соседних значения отличаются только одним разрядом.

Формула побитного преобразования двоичного кода в код Грея

G_i = B_i⊕B_i+1,
биты нумеруются справа налево, ⊕ – исключающее ИЛИ (если биты равны, то результат равен 0; если биты не равны, то результат равен 1).

Код Грея используется для кодирования положений в абсолютных датчиках, так как обладает большей помехозащищённостью, чем обычное двоичное кодирование (Natural Binary).

На рисунке изображён оптический диск с 3-х разрядным (8 положений) кодом Грея.

Тахогенераторы

Тахогенераторы предназначены для определения скорости и направления вращения. Напряжение на выходе тахогенератора пропорционально скорости вращения вала.

Принцип работы импульсного реле

Принцип действия импульсного реле основан на замыкании и разрывании электрической цепи, посредством процессов, воздействующих на него.

Устройство импульсного реле

Конструкция включает катушку, управляющую механизмом для замыкания и размыкания контактных элементов. После подачи импульса на катушку, выключатель остается в прежнем положении до следующего воздействия импульса.

Устройство, которое регулирует освещение, работает в сетях, имеющих переменный ток и напряжение 220 Вольт. При этом управление происходит из различных мест. Для работы реле не требуется подачи напряжение, достаточно лишь подачи импульса, то есть кратковременного напряжения. Для осуществления запуска реле необходимы выключатели, которые оснащены возвратной пружиной и не имеют фиксации.

Существуют реле, которые обладают встроенным таймером. Они имеют несколько клемм — на одну подают фазу, а на другие нагрузку. При этом можно выставлять таймер с диапазоном от 5 до 10 минут, и на разрыв цепи от 30 до 40 минут.

Импульсное реле подразделяются на два основных вида: электронное и электромеханическое. Различия их состоят в принципе работы, а также крепление их осуществляется по-разному.

Реле электронного типа имеют релейный выход или полупроводниковый ключ. Основным элементом конструкции является микроконтроллер, который контролирует коммутацию нагрузки и сигнальный вход.

В конструкцию электромеханического реле входит катушка регулирования, а также контактные соединения, которые замыкают и размыкают контакты.

Популярные модели на рынке

Рассмотрим несколько моделей фазометров, которые пользуются наибольшим спросом сегодня.

Фазометры Д5721 и Д5782

Применяются для работы в 1-фазных цепях переменного тока с частотой 50 (60) Герц и позволяют измерить смещение фаз между гармоническими составляющими тока и напряжения.

Прибор имеет высокий класс точности (0,5), позволяет измерять углы в диапазоне от 0 до 360 градусов. Вес прибора не больше 6,5 кг, а размеры — 23*28*14 см.

Мегеон 40850

Эта модель фазоуказателя относится к категории портативных (компактных) приборов, позволяющих с высокой скоростью и точностью выполнять измерения.

Для диагностики правильности чередования фаз или наличия ошибок применяются светодиоды, установленные на передней панели. Также имеется встроенный зуммер.

Плюсы Мегеона 490850 заключается в готовности к работе и соответствии 2-му классу безопасности. В процессе измерения применяются «крокодилы» (идут в комплекте), что упрощает процесс пользования прибором.

В комплектацию входит сам прибор, зажимы «крокодил» (3 ед.), запястный ремешок (3 ед.), инструкция по эксплуатации, а также чехол для хранения и перевозки прибора.

Масса брутто изделия всего 810 грамм, а размеры коробки — 15*10*15 см. Прибор производит измерения при напряжении от 200 до 400 В. Уровень защиты IP65. Оптимальная рабочая температура от -10 до +40 градусов Цельсия.

Ц302 — трехфазный фазометр

Главное назначение фазометра Ц302 в том, что с его помощью можно быстро и точно измерить коэффициент «фи» в переменной сети. Частота тока может быть различной — от 50 до 10 тысяч Гц. Размеры прибора 12*12*9,5 см, класс точности — 2,5.

Рассматриваемая модель отличается повышенной стойкостью к ударам и вибрациям. Принцип действия измерителя построен на преобразовании входного синусоидального сигнала в прямоугольные импульсы с последующим преобразованием в постоянный ток.

Параметр I зависит от угла фазного сдвига. В состав Ц302 входит электрический измеритель и индикатор магнитоэлектрической системы.

Фазометр Э35000

Задача этого оборудования заключается в том, чтобы убедиться в корректности работы фазометров Д578 и Д5782.

Кроме того, изделие применяется для проведения измерений в различных цепях с высоким классом точности, составляющим 0,2 (в случае применения без трансформатора).

Работа изделия базируется на основе сравнения полученного угла разности между первоначальными параметрами фаз искажения напряжения и тока с заданным показателем. Погрешность модели составляет до 0,1%. Габариты — 23*28*14 см. Вес 7 кг.

Фазометр Д5000

Модель Д5000 применяется для определения точности однофазных фазометров, работающих на частоте, равной 50 Гц. Этот тип измерительного устройства часто монтируется в схемы с разделенными токовыми и напряженческими цепями.

Номинальный ток и напряжение прибора — 5 и 10 А, а также 100, 127 и 220 В соответственно. Мощность потребления при последовательном/параллельном подсоединении 5 и 8 Ампер соответственно. Внешне похож на предыдущий прибор.

Однофазный фазометр С302-М1

Модель С302-М1 примеряется для измерения коэффициента мощности в 3-фазной сети переменного тока, имеющего частоту 50 Гц. Главным условием считается симметрия линейных напряжений, а также симметрия нагрузки фаз.

Конструктивно прибор состоит из преобразователя электронного типа, а также индикатора магнитоэлектрической системы (оба элемента находятся в одном корпусе).

Фазометр Ц42305

Модель фазоизмерительного устройства Ц42305 используется для измерения коэффициента мощности в 3-х фазных сетях с номинальной частотой в 50 Гц при условии симметричной нагрузки и наличии симметрии линейных U.

В основе устройства входит электронное устройство, которое преобразовывает входной сигнал, а также магнитоэлектрический элемент.

Класс точности модели составляет 2,5. Номинальное напряжение (220, 100, 380 или 127 В). Подключение осуществляется непосредственно через ТТ или ТН.

Фазометр Ц42309

Измеритель Ц42309 применяется для вычисления точного коэффициента мощности в 3-фазных сетях переменного тока. Принцип действия построен на работе преобразователя электронного типа, который принимает входные сигналы и преобразовывает их постоянный ток.

Класс точности прибора составляет 2,5. Номинальные напряжения — 220, 100, 380 или 127 В.

Прочие модели

Кроме рассмотренных выше фазометров, стоит выделить еще ряд моделей — фазометры PIC144A, FTZ144 500V, FEMC144 110V, FEMC96 100/v3, FEMC96 100V FTZ96 230V, FEMC96 100V и другие.

Важность фазометров сложно переоценить. С помощью этого прибора удается точно измерить коэффициент «фи». Этот параметр показывает наличие реактивной составляющей в сети.

По результатам измерения специалистами принимают решение о необходимости коррекции коэффициента мощности и общем характере нагрузки.

Преимущества и особенности

• сниженным потреблением электроэнергии;
• продолжительным сроком службы;
• надежностью конструкции, благодаря чему достигается удобство и простота эксплуатации.

Главная особенность изделия в том, что не нужно прикладывать никаких усилий для открытия и закрытия клапана. Управление осуществляется электромагнитной катушкой, которая срабатывает от подачи электрического тока. Автоматическое реагирование ЭГК на аварийные ситуации делает использование природного газа безопасным.

Второй особенностью электромагнитного клапана является способность очищать рабочую среду от мелких твердых частиц: пыли, мусора органического происхождения, металлической стружки.

Технические характеристики

Ни одно описание устройств не обходится без информации о технических характеристиках. ОИН-1 имеет такие характеристики:

1. Длительно выдерживает напряжение до 275В, при стандартной частоте в 50 Гц.
2. Устанавливается на дин-рейку.
3. Ширина 17,5мм, что совпадает с размерами однополюсного автомата.
4. Во время работы потребляет ток 0,7 мА, при 275В.
5. Соответствует ГОСТам и прошёл сертификацию, поэтому может выдерживать импульсы до 10 кВ, с Iкз=5000А.
6. Есть версия ОИН-1С, оборудованная световым индикатором наличия напряжения в сети.
7. Клеммники позволяют подключать токопроводящие жилы от 4 до 16 мм.

Меры безопасности

При любом контакте с электричеством важно соблюдать меры предосторожности:

• Измерять напряжение в неисправной розетке нельзя, также запрещено использовать поврежденные устройства, особенно если проблема в изоляции;
• Нельзя прикасаться к металлическим частям щупов голыми руками — только в резиновых перчатках;

При работе важно соблюдать правила безопасности

• Выставляя вероятное значение, необходимо выставить большую величину, например, не 200 В, а 300В. Если значение будет выше, чем выставленное, прибор попросту сгорит;
• Металлические части не должны соприкасаться при замере, иначе произойдет замыкание;
• При работе с напряжением более 60 В настоятельно не рекомендуется держать щупы в разных руках. Иначе при ударе ток пройдет по «линии смерти» — рука-сердце-рука;
• Перед началом работы необходимо проверить сам прибор: цел ли корпус, хорошо ли закручены винтики, надежно ли соединение кабелей;
• Крайне важно соблюдать технику безопасности и заранее прочитать инструкцию к мультиметру.

Вам это будет интересно Работа с мегаомметром

Измерить напряжение постоянного тока может потребоваться при различных работах. Сделать это можно при помощи специальный приборов: более простых вольтметра и тестера или универсальным мультиметром. При работе необходимо соблюдать технику безопасности, а при возникновении сомнений — обратиться к специалисту.