RU2694277C1 - Self-contained heat meter and method of its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment, in particular to heat meters comprising a primary flow converter based on electromagnetic flow meters (EFM), and can be used to determine flow rate in pipeline completely filled with electroconductive liquid medium, at objects remote from industrial power supply. Heat meter is supplied from autonomous power supply comprising two series-connected batteries. EFM supply is carried out by current of two polarities of rectangular shape. To select the optimum power supply unit there determined are thermal noise voltages in the circuit of the primary flow converter, in a wide range of change of active resistance, frequency band and temperature. Current consumption in heat meter circuit is defined. Dependences of thermal noise EFM on the temperature much higher than 20 °C are determined at different resistances of EFM winding and frequency band. In quiescent mode, initial value of thermal noise voltage is determined depending on change of frequency band, from discrete values of active resistances for different circuits of measuring system, from noise temperature coefficient. Current value of thermal noise voltage is determined depending on change of frequency band, temperature is measured by temperature sensor, then amplified, digitized and registered in memory unit of computer unit. Operator monitors working mode of self-contained heat meter. Under commands of control signal of microcontroller, also after amplification, matched digitized signals from outputs of matching amplifier, voltage amplifier, bearing information on flow rate of fluids and temperature, are stored and registered in memory unit of computer unit.

EFFECT: technical result is reduction of electric energy consumption, improvement of signal/noise ratio by three orders.

2 cl, 5 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к теплосчетчикам, содержащим электромагнитный расходомер (ЭМР) и может быть использовано для определения тепловой энергии, значений объемного расхода, массового расхода, объема, массы, давления и температуры теплоносителя в полностью заполненных напорных трубопроводах в водяных системах теплоснабжения, в отсутствии электрической сети.The invention relates to the field of measurement technology, in particular to heat meters containing an electromagnetic flow meter (EMR) and can be used to determine thermal energy, values of volumetric flow, mass flow, volume, mass, pressure and temperature of the coolant in fully filled pressure pipelines in water systems heating, in the absence of an electrical network.

Известен электромагнитный расходомер текучих сред, содержащий первичный электромагнитный преобразователь расхода, включающий индуктор с катушками. В зазоре, которого расположен трубопровод с электродами, подсоединенными к измерительной схеме, содержащей измерительный АЦП. Вход, которого соединен с электродами, а выход со схемой управления и контролера тока питания индуктора. Предусмотрен источник тока питания катушек индуктора, управляемый микроконтроллером, соединенным, по меньшей мере, с индикатором отображения. Схема контроля управления содержит дополнительный АЦП, один вход которого выполнен с возможностью измерения напряжения, пропорционального току через индуктор. А второй вход с возможностью измерения напряжения, пропорционального напряжению на индукторе. При этом выход дополнительного АЦП соединен с микроконтроллером. С возможностью передачи измеренных величин напряжений с каждого входа на микроконтроллер. И расчета микроконтроллером программно-аппаратным образом текущих значений активного и индуктивного сопротивлений индуктора. И, их сравнения с предустановленными в энергонезависимой памяти микроконтроллера эталонными значениями. И регистрации наличия внешнего магнитного поля. Искажающего результаты измерения при отклонении текущих расчетных значений от эталонных. С возможностьюA known electromagnetic flowmeter of fluids containing a primary electromagnetic flow converter, comprising an inductor with coils. In the gap, which is a pipeline with electrodes connected to the measuring circuit containing the measuring ADC. The input, which is connected to the electrodes, and the output with the control circuit and controller of the inductor supply current. A power supply current source for the inductor coils is provided, controlled by a microcontroller connected at least to the display indicator. The control control circuit contains an additional ADC, one input of which is configured to measure a voltage proportional to the current through the inductor. A second input with the ability to measure voltage proportional to the voltage on the inductor. The output of the additional ADC is connected to the microcontroller. With the ability to transfer measured voltages from each input to the microcontroller. And microcontroller calculation in a software and hardware manner of the current values of the active and inductive resistances of the inductor. And, their comparison with the reference values pre-installed in the non-volatile memory of the microcontroller. And recording the presence of an external magnetic field. It distorts the measurement results when the current calculated values deviate from the reference ones. With an opportunity

вывода результата, на индикатор отображения. (Патент РФ №2529598 2014. Электромагнитный расходомер текучих сред, автор Шохин А.В.).output of the result, on the display indicator. (Patent of the Russian Federation No. 2529598 2014. Electromagnetic flowmeter of fluids, author Shokhin AV).

Однако этот расходомер (устройство) имеет следующие недостатки: отсутствие возможности питания в отсутствии электрической сети. Не указаны количественные и качественные показатели влияния внешних и внутренних фактов на результаты измерения, например, объемных и массовых расходов.However, this flow meter (device) has the following disadvantages: the lack of power in the absence of an electrical network. The quantitative and qualitative indicators of the influence of external and internal facts on the measurement results, for example, volume and mass expenses, are not indicated.

Известен, способ контроля измерения расхода текучих сред, в нем используют электромагнитный преобразователь расхода, включающий индуктор с катушками, в зазоре которых расположен трубопровод с электродами, подсоединенными к измерительной схеме. Схема содержит измерительный АЦП, вход, которого соединяют с электродами ЭМР, а выход соединяют со схемой управления и контроля тока питания индуктора. Последний содержит источник питания катушек индуктора, управляемый микроконтроллером, соединенный, по меньшей мере, с индикатором отображения. Управляющая цепь содержит дополнительный АЦП. Один из входов которого выполнен с возможностью измерения напряжения пропорционального току через индуктор. Другой вход для измерения напряжения, пропорционально напряжению на индукторе и передачи измеренных величин напряжений с каждого входа на микроконтроллер. Где производится расчет программно-аппаратным образом текущих значений активного и индуктивного сопротивлений индуктора. Их сравнивают с эталонными значениями и фиксируют наличие внешнего магнитного поля, искажающего результаты. При этом схема контроля управления может дополнительно содержать питающийся от источника тока и снабженный датчиком тока мостовой коммутатор тока выходы, которого соединены с входами индуктора, а вход с микроконтроллером. При этом один вход дополнительного АЦП соединен с датчиком тока. С возможностью измерения напряжения, пропорционального току через индуктор. А другой вход с последовательно соединенными мостовым коммутатором иA known method for controlling the measurement of the flow rate of fluids, it uses an electromagnetic flow transducer that includes an inductor with coils, in the gap of which there is a pipeline with electrodes connected to a measuring circuit. The circuit contains a measuring ADC input, which is connected to the electrodynamic electrodes, and the output is connected to the control circuit and control of the inductor supply current. The latter contains a power supply coil of the inductor, controlled by a microcontroller, connected at least with the display indicator. The control circuit contains an additional ADC. One of the inputs of which is made with the possibility of measuring the voltage proportional to the current through the inductor. Another input for measuring the voltage is proportional to the voltage on the inductor and transmitting the measured voltage values from each input to the microcontroller. Where is the calculation in software and hardware of the current values of active and inductive resistance of the inductor. They are compared with reference values and record the presence of an external magnetic field that distorts the results. At the same time, the control control circuit may additionally contain power outputs supplied from a current source and equipped with a current sensor, a bridge current switch, which outputs are connected to the inductor inputs, and an input with a microcontroller. In this case, one input of an additional ADC is connected to a current sensor. With the ability to measure voltage proportional to the current through the inductor. And another input with a series bridge switch and

источником тока, с возможностью измерения напряжения пропорционального напряжению на индукторе. (Патент РФ №2529598 2014 Способ контроля измерения расхода текучих сред, автор Шохин А.В.).current source, with the possibility of measuring the voltage proportional to the voltage on the inductor. (Patent of the Russian Federation No. 2529598 2014 A method for monitoring the measurement of the flow of fluids, by Shokhin AV).

Сущность технического решения и результата заключается в том, что в электромагнитном расходомере и способе контроля измерения расхода текучих сред является повышение достоверности распознавания влияния внешних помех на точность измерений. И, как следствие, повышение точности измерений, расширение диапазона измерений и области применения устройства.The essence of the technical solution and the result is that in the electromagnetic flow meter and method of controlling the measurement of the flow of fluids is to increase the reliability of recognition of the influence of external interference on the measurement accuracy. And, as a result, improving the accuracy of measurements, expanding the range of measurements and the scope of the device.

Однако этот способ имеет следующие недостатки: отсутствие методики оценки влияния внешних и внутренних электрических шумов и помех на результаты измерения. Не определен диапазон диаметров трубопроводов и способ контроля косвенного измерения расхода текучих среди в трубопроводах.However, this method has the following disadvantages: the lack of a methodology for assessing the influence of external and internal electrical noise and interference on the measurement results. The range of piping diameters and the way to control the indirect measurement of the flow of fluid among in pipelines is not defined.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является устройство для определения расхода в трубопроводах больших диаметров, содержащее мерный трубопровод, на поверхности трубопровода по образующей смонтированы три измерителя локальной скорости. Каждый, из которых состоит из преобразователя первичных сигналов и подсоединенного к нему погружного датчика локальной скорости. Погружная часть, датчика локальной скорости содержит чувствительный элемент с электродами и погруженного в трубопровод с электропроводящей жидкостью. Многоканальный блок питания постоянного тока с раздельными каналами, питаемый от промышленной сети 220 В 50 Гц. Три преобразователя первичных сигналов, которые содержат предварительный усилитель, переключатель, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер. Вычислительный блок, который содержит микропроцессор, энергонезависимый блок памяти и индикатор. В устройстве выход электродов через предварительный усилитель, переключатель, аналого-цифровой преобразователь подсоединен к входу микроконтроллера.Closest to the proposed invention, the technical solution is a device for determining the flow in pipelines of large diameters, containing a measuring pipeline, on the surface of the pipeline along the generator three gauges of local velocity are mounted. Each of which consists of a primary signal converter and a local speed immersion sensor connected to it. The immersion part of the local speed sensor contains a sensing element with electrodes and immersed in a pipeline with an electrically conductive fluid. The multichannel power supply unit of a direct current with separate channels, powered from an industrial network of 220 V 50 Hz. Three transducers of the primary signals, which contain a pre-amplifier, a switch, an analog-to-digital converter, a microcontroller. A computing unit that contains a microprocessor, a non-volatile memory unit and an indicator. In the device, the output of the electrodes through a pre-amplifier, switch, analog-to-digital converter is connected to the input of the microcontroller.

Следовательно, выходы микроконтроллеров соединены с входом микропроцессора вычислительного блока. Выход микропроцессора соединен с блоком памяти и индикатором. Положительный полюс блока питания постоянного тока соединен со схемами питания микропроцессора, блока памяти и индикатора. Положительный полюс многоканального блока питания соединен с цепями питания предварительного усилителя, переключателя, аналого-цифрового преобразователя, микроконтроллера. Управляющий выход f микроконтроллера подсоединен к переключателю с целью выдачи на него управляющих команд f_1,2. Управляющий выход е микроконтроллера подсоединен к аналого-цифровому преобразователю. Управляющий выход p микроконтроллера соединен с соответствующими управляющими входами p микропроцессоров преобразователей первичных сигналов. В составе преобразователей первичных сигналов, формирователь тока, датчик тока, клавиатура, в нем выходы катушек погружных датчиков локальной скорости подсоединены через формирователи тока, датчики тока к выходам, положительным полюсам многоканального блока питания катушек. Отрицательный полюс многоканального бока питания катушек соединен с отрицательным полюсом обшей шины питания устройства. Другой выход многоканального блока питания через датчик тока, формирователь тока, подсоединен к входу катушки. Управляющие выходы микроконтроллера g1 и g2 подсоединены к ключам К1 и К2 формирователя тока. Причем выход датчика тока подсоединен к входу переключателя, а отрицательные полюсы многоканального и автономного блоков питания постоянного тока соединены с отрицательным полюсом общей шины питания устройства. Следовательно, отрицательный полюс общей шины питания устройства электрически изолирован от местного защитного заземления. Корпуса преобразователей первичных сигналов соединены с местным защитным заземлением применения (Изобретение, полезный модель №175583, 2017. Устройство для определения расхода в трубопроводах больших диаметров, авторы Теплышев В.Ю., Шинельев А.А. и др.).Consequently, the outputs of the microcontroller are connected to the input of the microprocessor of the computing unit. The output of the microprocessor is connected to the memory unit and the indicator. The positive pole of the DC power supply unit is connected to the microprocessor power supply, memory and indicator circuits. The positive pole of the multichannel power supply unit is connected to the power supply circuits of the preamplifier, the switch, the analog-digital converter, the microcontroller. The control output f of the microcontroller is connected to a switch in order to issue control commands f _{1,2 to it} . The microcontroller's control output is connected to an analog-to-digital converter. The control output p of the microcontroller is connected to the corresponding control inputs of the microprocessors p of the primary signal converters. As part of the primary signal converters, current driver, current sensor, keyboard, in it the outputs of the coils of the submersible sensors of local speed are connected via current drivers, current sensors to the outputs, the positive poles of the multichannel coil power supply. The negative pole of the multichannel side power coils is connected to the negative pole of the common bus power device. Another output of the multichannel power supply unit through the current sensor, the current driver, is connected to the input of the coil. The control outputs of the microcontroller g1 and g2 are connected to the keys K1 and K2 of the current driver. Moreover, the output of the current sensor is connected to the input of the switch, and the negative poles of the multichannel and autonomous DC power supplies are connected to the negative pole of the common power supply bus of the device. Consequently, the negative pole of the device's common power bus is electrically isolated from local protective ground. Cases of converters of primary signals are connected to local protective grounding of the application (Invention, utility model No. 175583, 2017. A device for determining the flow rate in pipelines of large diameters, the authors Teplyshev V.Yu., Shinelev AA, etc.).

Сущность технического решения и результата повышение точности измерений расхода электропроводящей жидкости в трубопроводах, экономия (снижение) потребляемой устройством электроэнергии, улучшение помехоустойчивости. Благодаря указанным свойствам расширяется область применения теплосчетчикаThe essence of the technical solution and the result is an increase in the accuracy of measurements of the flow rate of electrically conductive fluid in pipelines, saving (reducing) the electric power consumed by the device, improving noise immunity. Thanks to the specified properties the scope of a heat meter extends

Однако этот теплосчетчик (устройство) имеет недостаток: отсутствие возможности автономного питания (в отсутствии электрической сети); не достаточно изучено влияние напряжения тепловых шумов на выбор типа источника питания (ИП).However, this heat meter (device) has a disadvantage: the lack of autonomous power supply (in the absence of an electrical network); The effect of thermal noise voltage on the choice of the type of power source (PI) has not been sufficiently studied.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ определения тепловой энергии теплоносителя для открытых водяных систем теплоснабжения, характерный тем, что через подающий и обратный трубопроводы пропускают теплоноситель. Объемный расход теплоносителя преобразуют в электрический сигнал, который согласуют, усиливают, оцифровывают и регистрируют. Затем при нормальной температуре 20°С определяют напряжение теплового шума электромагнитных расходомеров. Также определяют разность объемных расходов теплоносителя с выхода блока вычисления разности расходов. Затем подают на входы блоков вычисления массы отобранного из сети теплоносителя. Причем до определения тепловой энергии определяют размеры футеровки из фторопласта на измерительном участке электромагнитного расходомера. Определяют коэффициенты изменения линейных размеров футеровки из фторопласта, вязкости, плотности, числа Рейнольдса в зависимости от диапазона рабочих температур теплоносителя. Из суммы этих коэффициентов получают коэффициент выходного напряжения электромагнитного расходомера. Эти коэффициенты в зависимости от температуры запоминают.Closest to the proposed invention, the technical solution is the method of determining the heat energy of the coolant for open water heating systems, which is characteristic in that the coolant is passed through the supply and return pipes. The volumetric flow rate of the coolant is converted into an electrical signal, which is matched, amplified, digitized and recorded. Then, at a normal temperature of 20 ° C, the voltage of thermal noise of electromagnetic flowmeters is determined. Also determine the difference in the volume flow rate of the coolant from the output of the unit for calculating the difference in costs. Then they are fed to the inputs of the units for calculating the mass of the coolant selected from the network. Moreover, before determining the thermal energy, the dimensions of the lining of fluoroplastic in the measuring section of the electromagnetic flow meter are determined. Determine the coefficients of change in the linear dimensions of the lining of the fluoroplastic, viscosity, density, Reynolds number, depending on the range of operating temperatures of the coolant. From the sum of these coefficients, the output voltage coefficient of the electromagnetic flowmeter is obtained. These coefficients depending on the temperature memorize.

Измеряют температуру теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах и определяют коэффициент выходного напряжения. Затем измеряют напряжение на выходе электромагнитного расходомера. ЭтоMeasure the temperature of the coolant in the supply and return pipelines and determine the ratio of the output voltage. Then measure the voltage at the output of the electromagnetic flow meter. it

напряжение делят на коэффициент выходного напряжения. Получают первоначальное напряжение и уточняют коэффициент преобразования электромагнитного расходомера, затем определяют массу отобранного из сети теплоносителя и тепловую энергию (Патент РФ №2383866, 2008. Способ определения тепловой энергии теплоносителя с прямим измерением разности расходов при компенсации температурной погрешности, авторы. Теплышев В.Ю., Бурдунин М.Н., Варгин А.А.).voltage divided by the ratio of the output voltage. The initial voltage is obtained and the conversion factor of the electromagnetic flow meter is refined, then the mass of the coolant selected from the network and thermal energy are determined (Patent RF №2383866, 2008. Method for determining heat energy of the heat carrier with direct measurement of the difference in costs for temperature error compensation, the authors. V.Yu. Teplyshev. , Burdunin M.N., Vargin A.A.).

Сущность способа заключается в расширении области применения, повышении стабильности и точности при определении расхода теплоносителя с прямым измерением путем компенсации (коррекции) влияния температуры на результаты измерения (определения) тепловой энергии.The essence of the method is to expand the scope, increase stability and accuracy in determining the flow rate of the heat carrier with direct measurement by compensating (correcting) the effect of temperature on the measurement results (determination) of thermal energy.

Однако этот способ имеет недостаток, совпадающий, с недостатками выбранного устройства прототипа, заявляемого изобретения.However, this method has the disadvantage that it coincides with the disadvantages of the chosen device of the prototype of the claimed invention.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение теплосчетчика автономным электрическим питанием в условиях эксплуатации (использовании теплосчетчика), в отсутствии электрической сети. Поставленной задачи достигают тем, что в составе теплосчетчика в качестве расходомера, выбирают ЭМР теплосчетчика АТ-Т и автономный источник питания (АИП) формируют из батарей. Определяют внутренние напряжение шумов и потерь теплосчетчика для формирования АИП с улучшением отношения сигнал/шум.The objective of the present invention is to provide a heat meter with autonomous electric power supply under operating conditions (using a heat meter), in the absence of an electrical network. The task is achieved by the fact that in the composition of the heat meter as a flow meter, choose the EMR of the heat meter AT-T and the autonomous power source (APS) is formed from batteries. Determine the internal voltage noise and heat meter losses for the formation of the AIP with improved signal-to-noise ratio.

1. Указанный технический результат достигается тем, что автономный теплосчетчик, содержащий первичный преобразователь расхода (ППР), включающий трубопровод, изготовленный из немагнитного материала, магнитную систему электромагнитного расходомера с катушками и электродами Э1-Э2, контактирующими с электропроводящей жидкостью, измерительная система включающая формирователь тока, датчик тока, предварительный усилитель, микроконтроллер переключатель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, дисплей, индикатор, клавиатуру,1. This technical result is achieved by the fact that an autonomous heat meter containing a primary flow converter (SPR), including a pipeline made of a non-magnetic material, a magnetic system of an electromagnetic flow meter with coils and electrodes E1-E2, in contact with an electrically conductive liquid, a measuring system including a current driver , current sensor, preamplifier, microcontroller switch, analog-digital converter, memory unit, display, indicator, keyboard,

выход электродов Э1-Э2 электромагнитного расходомера через предварительный усилитель, переключатель, аналогово-цифровой преобразователь, подсоединены ко входу микроконтроллера, при этом микроконтроллер соединен с блоком памяти, дисплеем, клавиатурой, причем выходы катушек подсоединены через формирователи тока, опорный резистор генератора тока Rоп подсоединены между собой, управляющие выходы g1 и g2 микроконтроллера подсоединены к формирователю тока через ключи К1, К2, управляющий выход f микроконтроллера подсоединен к переключателю, управляющий выход е микроконтроллера подсоединен к аналого-цифровому преобразователю, выход датчика тока подсоединен к входу переключателя, все управляющие выводы в точках a, …, д подсоединены с микроконтроллером в точке г, в теплосчетчик дополнительно введены автономный источник питания, включающий две последовательно соединенных батареи, не более трех и не менее двух датчиков температуры, выход датчиков температуры через усилитель напряжения, переключатель, аналого-цифровой преобразователь подсоединен к входу микроконтроллера и его управляющий вход в точке д подсоединен к управляющему выходу микроконтроллера в точке г, управляющий выход с микроконтроллера подключен к генератору тока, положительный полюс автономного источника питания через генератор тока подсоединен к входу формирователя тока, выходы катушек подсоединены через формирователь тока и опорный резистор R_on генератора тока к обшей шине питания теплосчетчика в точке Б и электрически изолирован от местного защитного заземления в точке В, датчики температуры устанавливаются на подающем и обратном трубопроводах, третий датчик температуры может использоваться для измерения температуры атмосферы.the output of electrodes E1-E2 of an electromagnetic flow meter through a preamplifier, a switch, an analog-to-digital converter, are connected to the input of a microcontroller, the microcontroller is connected to a memory unit, a display, a keyboard, and the coil outputs are connected via current drivers, the reference resistor of the current generator Ro is connected between By itself, the control outputs g1 and g2 of the microcontroller are connected to the current driver via the keys K1, K2, the control output f of the microcontroller is connected to the switch, control The microcontroller's output output is connected to an analog-to-digital converter, the current sensor output is connected to the switch input, all control outputs at points a , ..., d are connected to the microcontroller at point g, an independent power source is included in the heat meter, including two series-connected batteries, no more than three and at least two temperature sensors, the output of temperature sensors through a voltage amplifier, a switch, an analog-to-digital converter connected to the input of the microcontroller and its directs entry at the point d is coupled to the control output of the microcontroller at the point g, the control output from the microcontroller is connected to the power generator, the positive pole of the auxiliary power source through a current generator connected to an input of the current coil outputs are connected through a current generator and a reference resistor R _on the alternator to the common heat meter power supply bus at point B and electrically isolated from local protective grounding at point B, temperature sensors are installed on the supply and return pipes waters, the third temperature sensor can be used to measure atmospheric temperature.

2. Способ реализации автономного теплосчетчика, заключающийся в том, что при нормальной температуре 20°С в режиме покоя определяют напряжение теплового шума электромагнитного расходомера, затем в2. The method of implementing an autonomous heat meter, which consists in the fact that at a normal temperature of 20 ° C in the rest mode, determine the voltage of the thermal noise of an electromagnetic flow meter, then

рабочем режиме расход теплоносителя преобразуют в электрический сигнал разной полярности, который согласуют, усиливают в предварительном усилителе, оцифровывают, регистрируют и запоминают в блоке памяти, в нем дополнительно определяют текущее напряжение шума в режиме покоя электромагнитного расходомера, с температурой больше 20°С, при разных сопротивлении и частоты цепи электромагнитного расходомера, также в режиме покоя определяют начальное значение напряжения теплового шума в зависимости от изменения частоты, от значений активных сопротивлений для разных схем измерительной системы, от напряжения теплового шума при нормальной температуре 20°С и от температурного коэффициента шума, температуру измеряют усиливают, оцифровывают, регистрируют в блоке памяти, затем определяют текущее значение напряжения теплового шума в зависимости от изменения частоты, т.е. U_θ,ƒ=K_θ⋅U_20°C, где U_20°C - напряжение теплового шума при нормальной температуре 20°С при значении активного сопротивления в цепях измерительной системы, К_θ - температурный коэффициент шума, а при полном заполненном трубопроводе движущимся теплоносителем контроль рабочего режима автономного теплосчетчика, осуществляют под наблюдением оператора, также после усилений, согласованные, оцифрованные сигналы с выходов согласующего усилителя, усилителя напряжения, несущие информации об изменении расхода теплоносителя и температуры запоминают и регистрируют в блоке памяти, причем обеспечивают снижение потребления электрической энергии теплосчетчика следующим образом:operating mode, the coolant flow is converted into an electrical signal of different polarity, which is matched, amplified in the pre-amplifier, digitized, recorded and stored in the memory unit, it also determines the current noise voltage in the rest mode of the electromagnetic flow meter, with a temperature of more than 20 ° C, at different resistance and frequency of the electromagnetic flowmeter circuit, also in the rest mode, determine the initial value of the thermal noise voltage depending on the frequency change, on the values of active resistances for different measuring system circuits, from the thermal noise voltage at a normal temperature of 20 ° C and from the temperature noise coefficient, the temperature is measured, amplified, digitized, recorded in the memory unit, then the current value of the thermal noise voltage is determined depending on the frequency change, i.e. . U _{θ, ƒ} = K _θ ⋅U _{20 ° C} , where U _{20 ° C} is the thermal noise voltage at a normal temperature of 20 ° C with a resistance value in the measuring system circuits, K _θ is the temperature coefficient of noise, and with a fully filled pipeline moving control of the operating mode of the autonomous heat meter by the coolant, carried out under the supervision of the operator, also after amplifications, consistent, digitized signals from the outputs of the matching amplifier, voltage amplifier, carrying information about changes in coolant flow and temperature and recorded in the memory unit, and reduce the consumption of electrical energy of the heat meter as follows:

- увеличивают интервал опроса расхода контролируемой жидкости;- increase the polling interval of the flow rate of the controlled fluid;

- отключают части схемы, функции которых не задействованы на текущий момент измерения расхода контролируемой жидкости, расчета, сохранения полученных результатов, отключение производится либо переводом в режим сверхнизкого энергопотребления либо отключением от энергоснабжения;- disconnect parts of the circuit, the functions of which are not involved in the current measurement of the flow rate of the monitored liquid, calculation, saving the results obtained, disconnection is performed either by switching to ultra-low power consumption mode or disconnecting from the power supply;

- генератор тока возбуждения катушки первичного преобразователя расхода, управляемый микроконтроллером, настраивают на генерацию тока на минимальную необходимое для обеспечении измерении расхода с требуемой точностью;- the generator of the excitation current of the coil of the primary flow converter, controlled by the microcontroller, is tuned to generate the current to the minimum necessary to ensure the measurement of the flow with the required accuracy;

- согласующий усилитель, усилитель напряжения выбирают с минимальными уровнями собственных шумов, как по току, так и по напряжению;- matching amplifier, voltage amplifier is chosen with minimum levels of intrinsic noise, both in current and voltage;

- минимизируют время, выделяемое на измерения, при этом ограничением эффективности указанного решения будет относительная медлительность сигма-дельта АЦП высокой разрядности с низким значением уровня собственных шумов, следовательно, фильтрацию сигналов с выходов согласующего усилителя выгодно производить до выполнения оцифровки, и с этим улучшают соотношение сигнал/шум не менее чем на три порядка и согласно составленному алгоритму и программе осуществляют измерение расхода жидкости, причем в рабочем режиме, в режиме холостого хода, в режиме паузы, сокращают среднее потребление тока в цепях ЭМР, что позволяет выбирать, срок службы автономного источника питания теплосчетчика таким, чтобы он перекрывал межповерочный интервал и срок службы теплосчетчика от АИП увеличивают до пяти лет или 45000 часов.- minimizes the time allocated for measurement, while limiting the effectiveness of this solution will be the relative sluggishness of a sigma-delta ADC of high bit depth with a low intrinsic noise level, therefore, it is advantageous to filter the signals from the outputs of the matching amplifier before digitizing, and thereby improve the signal ratio noise for at least three orders of magnitude and according to the algorithm and the program that has been compiled, the flow rate is measured, moreover, in the operating mode, in the idle mode in the pause mode, reduce the average current consumption in the EMR circuits, which allows you to choose the service life of an autonomous power source of the heat meter so that it overlaps the calibration interval and the service life of the heat meter from the APS is increased to five years or 45000 hours.

На фиг. 1 показана упрощенная блок-схема первичного преобразователя расхода (ППР) и измерительной системы (ИС) в составе теплосчетчика.FIG. 1 shows a simplified block diagram of a primary flow transducer (SPR) and a measuring system (IC) as part of a heat meter.

На фиг. 2 показана зависимость изменения относительных величин в заданных значениях сопротивления и частоты для обмотки ЭМР от изменения температуры.FIG. 2 shows the dependence of the change in relative values in the given values of resistance and frequency for the EMR winding on the temperature change.

На фиг. 3 показана зависимость изменения теплового шума резисторов при заданном значении температуры 20°С в зависимости от изменения температуры.FIG. 3 shows the dependence of the change in thermal noise of resistors at a given temperature value of 20 ° C, depending on the temperature change.

На фиг. 4 показана зависимость изменения коэффициента теплового шума от изменения температуры.FIG. 4 shows the dependence of the change in the thermal noise coefficient on the temperature change.

На фиг. 5а, фиг. 5б показан принцип компенсации дрейфа "0".FIG. 5a, fig. 5b shows the principle of compensation of the drift "0".

Устройство на фиг. 1 содержит: электромагнитный расходомер 1, состоящий из участка трубопровода 2, изолированного от содержащейся в нем жидкости футеровкой из диэлектрика. На измерительном участке, которого установлена магнитная система с катушками 3 и электродами 4 (контактами) Э1-Э2, расположенными ортогонально оси магнитной системы и контактирующими с электропроводящей жидкостью 5 в составе первичного преобразователя расхода (ППР) 7. Трубопровод 2 полностью заполнен электропроводящей жидкостью 5.The device in FIG. 1 contains: an electromagnetic flow meter 1 consisting of a section of pipeline 2 insulated from a fluid contained therein by a dielectric lining. In the measuring section, which is installed a magnetic system with coils 3 and electrodes 4 (contacts) E1-E2, orthogonal to the axis of the magnetic system and in contact with electrically conductive fluid 5 as part of the primary flow converter (PPR) 7. Pipeline 2 is completely filled with electrically conductive fluid 5.

Теплосчетчик 21, под условным названием АТ-А, включающий измерительную систему (ИС) 20 содержащую формирователь тока 8, предварительный усилитель 9, усилитель напряжения 10, генератор тока 11, переключатель 12, автономный источник питания 13, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, микроконтроллер 15, блок памяти 16, индикатор 17, клавиатуру 18, интерфейс обмена данными 19.Heat meter 21, under the code name AT-A, which includes a measuring system (IC) 20 containing a current driver 8, a pre-amplifier 9, a voltage amplifier 10, a current generator 11, a switch 12, an independent power source 13, an analog-to-digital converter (ADC) 14 , microcontroller 15, memory block 16, indicator 17, keyboard 18, data exchange interface 19.

Канал питания (подмагничивания) катушек 3 состоит из формирователя тока 8, генератора тока 11, микроконтроллера 15 и автономного источника питания 13.Channel power (magnetization) of the coils 3 consists of a current driver 8, a current generator 11, a microcontroller 15 and an independent power source 13.

Измерительный канал расхода текучих сред контролируемой жидкости состоит из ППР 7, предварительного усилителя 9, переключателя 12, АЦП 14, микроконтроллера 15 и автономного источника питания 13.The measuring channel of the flow rate of the controlled fluid consists of SPR 7, preamplifier 9, switch 12, ADC 14, microcontroller 15 and autonomous power source 13.

Измерительный канал температуры состоит из датчика температуры 6, генератора тока возбуждения и усилителя сигнала 10, переключателя 12, АЦП 14, микроконтроллера 15 и автономного источника питания 13. АТ-А содержит 3 измерительных канала температуры.The temperature measuring channel consists of a temperature sensor 6, a generator of the excitation current and a signal amplifier 10, a switch 12, an ADC 14, a microcontroller 15 and an independent power supply 13. AT-A contains 3 temperature measuring channels.

Автономный источник питания постоянного тока 13 состоит из двух последовательно соединенных батарей обеспечивающих напряжение питания 7,2 В, и обладающих емкостью 19 Ач.A standalone DC power source 13 consists of two series-connected batteries providing a supply voltage of 7.2 V and having a capacity of 19 Ah.

Совокупность блоков: микроконтроллера 15; блока памяти 16; индикатора 17; клавиатуры (сенсора) 18; интерфейса обмена данными 19 - выполняют функции расчета потребленных ресурсов, хранения результатовThe set of blocks: the microcontroller 15; memory block 16; indicator 17; keyboard (sensor) 18; data exchange interface 19 - perform the functions of calculating the consumed resources, storing the results

расчетов и обеспечивают обмен данными с потребителями (операторами, устройствами).calculations and provide data exchange with consumers (operators, devices).

Контролируемая электропроводная жидкость 5, движущаяся через трубопровод 2, попадает в зону действия магнитного поля, создаваемого катушками 3 магнитной системой ЭМР 1 при протекании через него электрического тока. В результате чего по закону Фарадея об электромагнитной индукции, в ней индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), создающая на электродах 4 (Э1-Э2) разность потенциалов, то есть информационные сигналы U±, пропорциональные расходу в измерительном сечении, (фиг. 1).Controlled electrically conductive fluid 5, moving through the pipeline 2, falls within the range of the magnetic field generated by the coils 3 of the magnetic magnetic resonance system 1 when an electric current flows through it. As a result, according to Faraday's law on electromagnetic induction, an electromotive force (EMF) is induced in it, which creates a potential difference across electrodes 4 (E1-E2), that is, information signals U ±, proportional to the flow in the measuring section, (Fig. 1).

Трубопровод 2 полностью заполнен электропроводящей жидкостью 5 и электроды Э1-Э2 4 контактируют с этой жидкостью.The pipeline 2 is completely filled with an electrically conductive liquid 5 and the electrodes E1-E2 4 are in contact with this liquid.

Оператор подает команду, с помощью клавиатуры 18 микроконтроллеру и считывает информацию с индикатора 17. Клавиатура состоит из датчика касания, функцией которого являются пролистывание меню, переход в подменю при длительном касании рукой оператора, запуск счета, сброс (обнуление) статистик отказов, перевод индикатора 17 в рабочий (активный) режим. Одиночные касания приводят к движению по ленте меню слева направо, двойные касания, в обратную сторону. Микроконтроллер 15 подсоединен (и питает) клавиатуру 18 и снимает информацию о количестве и длительностей касаний.The operator issues a command using the keyboard 18 to the microcontroller and reads information from the indicator 17. The keyboard consists of a touch sensor, whose function is to scroll through the menu, go to the submenu when you long touch the operator, start the account, reset (reset) the failure statistics, transfer the indicator 17 in working (active) mode. Single touches lead to movement on the menu ribbon from left to right, double touches in the opposite direction. The microcontroller 15 is connected (and powers) the keyboard 18 and removes information about the number and duration of touches.

В блоках формирователя тока 8 ключи К1, К2 являются неотделимой частью формирователя тока и находятся внутри него. Ключи К1, К2 и переключатель 12 являются бесконтактными логически управляемыми элементами.In the current driver blocks 8, the keys K1, K2 are an integral part of the current driver and are located inside it. The keys K1, K2 and switch 12 are contactless logically controlled elements.

В блоках генератора тока 11 формируется ток, необходимый для выполнения измерений расхода с заявленной точностью. В этом случи при увеличении сигнала с электродов и соответственно росте соотношения сигнал/шум, появляется возможность снижать ток без снижения точности измерений. Микроконтроллер 15 задает требуемый ток с помощьюIn the blocks of the current generator 11 is formed, the current required to perform flow measurements with the stated accuracy. In this case, when the signal from the electrodes increases and the signal-to-noise ratio increases, it becomes possible to reduce the current without reducing the measurement accuracy. The microcontroller 15 sets the required current using

управляющего сигнала с, также с помощью управляющего сигнала с производится отключение и перевод генератора тока 11 в режим пониженного энергопотребления. В свою очередь снижение тока возбуждения позволяет экономить потребление от автономного источника питания. Также благодаря тому, что генератор тока построен по схеме преобразователя мощности с КПД более 90%, появляется дополнительная возможность снизить потребление. Например, для активной нагрузки в R=30 Ом и токе в I=50 мА нагрузка на АИП составит всего 11,57 мА.control signal with, also with the help of the control signal with the disconnection and transfer of the current generator 11 to the low power mode. In turn, the reduction of the excitation current saves consumption from an autonomous power source. Also, due to the fact that the current generator is built according to the scheme of a power converter with an efficiency of more than 90%, there is an additional opportunity to reduce consumption. For example, for an active load of R = 30 Ω and a current of I = 50 mA, the load on the AIP will be only 11.57 mA.

Указанные свойства отсутствуют в блоке выбранного прототипа, и его принцип заключается в измерении тока возбуждения с помощью измерительного шунта Ron.These properties are absent in the unit of the selected prototype, and its principle is to measure the excitation current using a measuring shunt Ron.

В блоке памяти 16, содержится информация о потребленных ресурсах, событиях, возникших во время работы теплосчетчика (АТ-А), в режиме покоя, рабочем режиме и на стадии градуировки.The memory block 16 contains information about the consumed resources, events that occurred during the operation of the heat meter (AT-A), in the rest mode, the operating mode and the calibration stage.

Предварительный (согласующий) усилитель 9 согласует, усиливает дифференциальную составляющую сигнала и обеспечивает на своем входе подавление синфазного (продольного) напряжения помехи. Для устранения взаимного влияния все интегральные микросхемы по питанию обеспечены конденсаторами развязки. Во время оцифровки в АЦП обеспечена фильтрация сигнала. Интегратор, используемый в схеме коррекции смещения согласующего усилителя 9, позволяет повысить быстродействие измерительной схемы за счет быстрого входа на рабочий режим.The preliminary (matching) amplifier 9 harmonizes, amplifies the differential component of the signal and provides at its input a suppression of the common-mode (longitudinal) interference voltage. To eliminate the mutual influence of all integrated circuits for power provided by the decoupling capacitors. During digitization in the ADC signal filtering is provided. The integrator used in the bias correction circuit of the matching amplifier 9 makes it possible to increase the speed of the measuring circuit due to the rapid entry into the operating mode.

АЦП 14 предназначен для оцифровки аналоговых сигналов расхода текучих сред и температур.The ADC 14 is designed to digitize the analog signals of the flow of fluids and temperatures.

Выходы электродов Э1-Э2 ЭМР 1 через предварительный усилитель 9, переключатель 12, АЦП 14, соединены с микроконтроллером 15. При этом микроконтроллер 15 соединен с блоком памяти 16, индикатором 17, клавиатурой 18, интерфейсом обмена данными 19 и обшей шиной питания теплосчетчика 21 в точке Б.The outputs of the electrodes E1-E2 EMR 1 through the preamplifier 9, switch 12, ADC 14, are connected to the microcontroller 15. In this case, the microcontroller 15 is connected to the memory unit 16, the indicator 17, the keyboard 18, the communication interface 19 and the common power meter bus 21 point B.

Выходы катушек 3 ЭМР 1 подсоединены через формирователь тока 8, опорный резистор Ron генератора тока 11 обшей шины питания теплосчетчика 21 в точке Б и электрически изолирован от местного защитного заземления в точке В. Положительному полюсу АИП 13 через генератор тока подсоединен к входу формирователя тока. Отрицательный полюс АИП 13 соединен с отрицательным полюсом устройства в точке Б. Управляющие выходы g1 и g2 микроконтроллера 15 подсоединены к входу формирователю тока 8 (через ключи К1, К2). Управляющий выход ƒ микроконтроллера 15 подсоединен к переключателю 12. Управляющий выход е микроконтроллера 15 подсоединен к АЦП 14. Отрицательный выход генератора тока 11 подсоединен к входу переключателя 12. Выход АИП соединен с предварительным усилителем 9. Управляющие цепи всех упомянутых блоков в точках а-г соединены в точке д с управляющим выходом микроконтроллера (фиг. 1).The outputs of coils 3 EMR 1 connected through the current driver 8, the reference resistor Ron of the current generator 11 common bus power meter 21 at point B and electrically isolated from local protective ground at point B. The positive pole of the AIP 13 through the current generator is connected to the input of the current driver. The negative pole of the AIP 13 is connected to the negative pole of the device at point B. The control outputs g1 and g2 of the microcontroller 15 are connected to the input of the current driver 8 (via the keys K1, K2). Ƒ control output of the microcontroller 15 is connected to the switch 12. The control output is, microcontroller 15 is connected to ADC 14. A negative output current of the generator 11 is connected to an input of switch 12. The output connected with AIP preamplifier 9. The control circuit of all of said blocks at the points and are connected -r at point d with the control output of the microcontroller (Fig. 1).

Термометры 6 монтируются на подающем и обратном трубопроводах, их выходы через предварительные усилители напряжения 10, переключатель 12, АЦП 14 подсоединены ко входу, микроконтроллера 15. Управляющий вход предварительного усилителя напряжения в точке д подсоединен к управляющему выходу микроконтроллера в точке г.Thermometers 6 are mounted on supply and return pipelines, their outputs are through voltage pre-amplifiers 10, switch 12, ADC 14 are connected to the input, microcontroller 15. The control input of the voltage pre-amplifier is connected to the control output of the microcontroller at

Теплосчетчик (АТ-А) разработан на базе ЭМР, заявителя, для трубопроводов диаметров от 15 до 300 мм.Heat meter (АТ-А) was developed on the basis of the EMR, the applicant, for pipelines with diameters from 15 to 300 mm.

Предварительный усилитель 9 разработан на основе интегральной микросхемы типа AD8221 фирмы Analog Devices (США).The preamplifier 9 is designed on the basis of an AD8221 type integrated circuit from Analog Devices (USA).

В устройстве в качестве усилителя и генератора тока с целью питании датчиков температуры 10, переключателя 12, аналого-цифрового преобразователя 14, микроконтроллера 15, используется интегральная микросхема типа ADuCM362 фирмы Analog Devices (США).The device uses an integrated circuit like ADuCM362 from Analog Devices (USA) as an amplifier and current generator to power the temperature sensors 10, switch 12, analog-digital converter 14, microcontroller 15.

В устройстве используется блок памяти 16 типа SST26VF016B фирмы Microchip (США), индикатор 17 типа DOGM204 фирмы Electronic Assembly GMBH (Германия).The device uses a memory block 16 of the SST26VF016B type from Microchip (USA), an indicator 17 of the DOGM204 type from the Electronic Assembly GMBH (Germany).

Формирователь тока 8 разработан на основе интегральной микросхемы типа DRV8838 фирмы Texas Instruments (США).The current driver 8 is designed on the basis of an integrated chip type DRV8838 from Texas Instruments (USA).

Генератор тока 11 разработан на основе интегральной микросхемы типа TPS54202 Texas Instruments (США). Датчик тока в составе генератора тока 11 разработан на основе токового усилителя собранного на интегральной микросхеме типа INA282 фирмы Texas Instruments (США), в качестве чувствительного элемента (токового шунта) использован прецизионный резистор (R=0.1 Ом, мощностью 0.25 Вт фирмы VISHAY(США)).The current generator 11 is designed on the basis of an integrated circuit type TPS54202 Texas Instruments (USA). The current sensor in the current generator 11 is designed on the basis of a current amplifier assembled on an INA282 integrated microcircuit by Texas Instruments (USA), as a sensitive element (current shunt) a precision resistor was used (R = 0.1 Ohm, 0.25 W power from VISHAY (USA) ).

Сенсорная клавиатура 18 разработана на основе интегральной микросхемы AT42QT1010 фирмы Microchip (США).The touch keyboard 18 is designed on the basis of the microchip AT42QT1010 from Microchip (USA).

Датчики температуры 6 представляют собой покупные серийно выпускаемые термометры с чувствительными платиновыми элементами класса 3 (Россия).Temperature sensors 6 are commercially available thermometers with class 3 sensitive platinum elements (Russia).

Автономный источник питания 13 разработан на базе батарей типа ER34615 (Китай) и контроллера питания LTC4412 Analog Devices (США).The autonomous power supply 13 is designed based on the ER34615 type batteries (China) and the LTC4412 Analog Devices power supply controller (USA).

Все перечисленные электрорадиоэлементы известны и выпускают в отечественной и зарубежной электронной промышленности.All of the listed radio radio elements are known and are produced in the domestic and foreign electronic industry.

Функционирование устройства (фиг. 1) при определении расхода электропроводящей жидкости в трубопроводах малых диаметров (от 15 мм до 300 мм) происходит в рабочем режиме (нормальный или активный режим работы устройства) при полностью заполненном трубопроводе 2 контролируемой электропроводящей жидкостью 5. При этом режиме блоки: предварительный усилитель 9, формирователь тока 8, генератор тока 11, переключатель 12, АЦП 14, микроконтроллер 15, блок памяти 16, индикатор 17 и клавиатура 18 питаются от автономного источника питания 13. Кроме того блок памяти 16, способен сохранять информацию даже при отсутствии питания.The operation of the device (Fig. 1) in determining the flow rate of electrically conductive fluid in pipelines of small diameters (from 15 mm to 300 mm) occurs in the operating mode (normal or active mode of the device) with the pipeline 2 completely filled with controlled electrically conducting fluid 5. In this mode, the blocks : preamplifier 9, current driver 8, current generator 11, switch 12, ADC 14, microcontroller 15, memory block 16, indicator 17 and keyboard 18 are powered from an independent power source 13. In addition, the memory block 16, is able to store information even in the absence of power.

В устройстве под управлением микроконтроллера 15 происходит обработка информационного сигнала U_± с выходов электродов Э1-Э2 иIn the device under the control of the microcontroller 15, the information signal U _± is processed from the outputs of the electrodes E1-E2 and

сигнала тока катушки U_I снимаемого с опорного резистора Ron генератора тока 11. Формирование тока через катушку происходит по управляющим логическим сигналам g1, g2 формируемым микроконтроллером (фиг. 1, таблица 1) и сигналу с формируемому микроконтроллером и управляющему генератором тока 11. Оцифровка информационного сигнала U_± и сигнала тока катушки U_I происходит по управляющим командам ƒ_1,2 и е, подаваемым микроконтроллером 15 соответственно на переключатель 12 и АЦП 14 согласно заранее составленному алгоритму и программе для микропроцессора (см. таблицу 2). Оцифровка сигнала тока катушки U_I происходит после подачи микроконтроллером 15 команды ƒ₁ на переключатель 12 и команды е на АЦП. Оцифровка сигнала U_± происходит после подачи микроконтроллером 15 команды ƒ₂ на переключатель 12 и команд е на АЦП (см. таблицу 2).the current signal of the coil U _I removed from the reference resistor Ron of the current generator 11. The current through the coil is generated by the control logic signals g1, g2 generated by the microcontroller (Fig. 1, table 1) and the signal with the generated microcontroller and the control current generator 11. Digitization of the information signal U _± U _I and the coil current signal occurs on the control commands ƒ _1,2 and e, respectively supplied by the microcontroller 15 to the switch 12 and the ADC 14 according to a predefined algorithm, and a program for the microprocessor ( m. Table 2). Digitization of the coil current signal U _I occurs after the microcontroller 15 sends the command ƒ ₁ to the switch 12 and the command e to the ADC. The digitization of the signal U _± occurs after the microcontroller 15 sends the command ƒ ₂ to the switch 12 and the command to the ADC (see Table 2).

При этом напряжение от автономного источника питания 13 через генератор тока 11, формирователь тока 8 поступает на вход катушек 3. Формирование тока питания разной полярности I₊, I_- катушек в виде меандра происходит при подаче на вход формирователя тока 8 прямоугольных логических сигналов g1, g2 от микроконтроллера 15. После обеспечения питания катушек 3 и остальных блоков. Под воздействием движущейся электропроводящей жидкости 5 на электродах Э1-Э2 4 ЭМР 1 индуцируется информационный сигнал U_±, который поступает на вход предварительного усилителя 9, затем согласованный и усиленный информационный сигнал kU_± с выхода предварительного усилителя 9 через переключатель 12 поступает на вход АЦП 14. Оцифрованный информационный сигнал kU'_± с выхода АЦП 14 поступает на микроконтроллер 15.When the voltage from the Autonomous power source 13 through the current generator 11, the current driver 8 is fed to the input of the coils 3. The formation of the supply current of different polarity I ₊ , I _- coils in the form of a square wave occurs when the input to the current driver 8 rectangular logical signals g1, g2 from the microcontroller 15. After providing power to the coils 3 and the remaining blocks. Under the influence of a moving electrically conductive fluid 5 on the electrodes E1-E2 4 EMR 1 induces an information signal U _± , which is fed to the input of the pre-amplifier 9, then a consistent and amplified information signal kU _± from the output of the pre-amplifier 9 through the switch 12 to the input of the ADC 14. The digitized information signal kU ' _± from the output of the ADC 14 is supplied to the microcontroller 15.

Кроме того, сигнал с выхода датчика тока U_I, снимаемый с опорного резистора Ron, поступает через переключатель 12 на вход АЦП. Оцифрованный сигнал тока катушки U'_I с выхода АЦП подается на вход микроконтроллера 15.In addition, the signal from the output of the current sensor U _I , taken from the reference resistor Ron, is fed through the switch 12 to the input of the ADC. The digitized signal of the current coil U ' _I from the output of the ADC is fed to the input of the microcontroller 15.

Задача измерения температуры сводится к определению значения сопротивления терморезисторов 6 (датчиков температуры). И на основе значения сопротивления рассчитывается температура с использованием полинома, зависящего от типа терморезистора.The task of measuring temperature is reduced to determining the resistance value of thermistors 6 (temperature sensors). And based on the resistance value, the temperature is calculated using a polynomial, depending on the type of thermistor.

Также с выходов датчиков температуры 6 аналоговый сигнал U_ti согласован, усилен в усилителях напряжения 10 и через переключатель 12 поступает на вход АЦП 14, после оцифровки, сигналы

поступают на микроконтроллер 15 для дальнейшей обработки, согласно составленному алгоритму и программе.Also, from the outputs of temperature sensors 6, the analog signal U _{ti is} matched, amplified in voltage amplifiers 10 and through switch 12 is fed to the input of ADC 14, after digitization, signals

arrive at the microcontroller 15 for further processing, according to the compiled algorithm and program.

Таким образом, на вход микроконтроллера 15 поступают следующие оцифрованные информационные сигналы: сигнал тока катушки U'_I снимаемый с опорного резистора R_on генератора тока 11 (при любом состоянии ключей К1, К2 формирователя тока 8); усиленный, оцифрованныйThus, the following digitized information signals are received at the input of the microcontroller 15: the current signal of the coil U ' _I taken from the reference resistor R _{on of} the current generator 11 (in any condition of the keys K1, K2 of the current driver 8); amplified, digitized

информационный сигнал kU'_± с выхода предварительного усилителя 9, оцифрованные, усиленные информационные сигналы kU'_ti с выходов усилителей напряжения 10. Эти сигналы, то есть сигнал тока катушки U'_I, усиленный информационные сигналы kU'_± и kU'_ti несут информацию о величине расхода контролируемой жидкости.information signal kU ' _± from the output of preamplifier 9, digitized, amplified information signals kU' _ti from the outputs of voltage amplifiers 10. These signals, that is, the coil current signal U ' _I , the amplified information signals kU' _± and kU ' _ti carry information about flow rate of the controlled fluid.

Согласно составленному алгоритму и программе для микроконтроллера, сигнал тока катушки U'_I, усиленные информационные сигналы kU'_± и kU'_ti обрабатываются и преобразуются в значения расхода, плотности и тепловой мощности и запоминаются в оперативной памяти микроконтроллера 15.According to the compiled algorithm and program for the microcontroller, the coil current signal U ' _I , the amplified information signals kU' _± and kU ' _{ti are} processed and converted into values of flow, density and thermal power and stored in the RAM of the microcontroller 15.

Результаты измерений сохраняются в оперативной памяти микроконтроллера 15 до поступления новых измерений в следующем измерительном цикле Т_ИЗМ. при этом старые измерения в оперативной памяти заменяются новыми. А также согласно командам микроконтроллера 15 запоминаются и сохраняются в блоке памяти 16 и при действии клавиатуры 18 выводятся на индикатор 17. Далее процесс повторяется. Ввод параметров и управление устройством осуществляется оператором при помощи клавиатуры 18 и через интерфейс обмена данными 19.The measurement results are stored in the RAM of the microcontroller 15 until new measurements are received in the next measuring cycle T _IZM . at the same time old measurements in RAM are replaced by new ones. And also according to the commands of the microcontroller 15 are stored and stored in the memory unit 16 and with the action of the keyboard 18 are displayed on the indicator 17. Next, the process repeats. The input parameters and device control is carried out by the operator using the keyboard 18 and through the data exchange interface 19.

Формированные диаграммы расхода, в цепях коммутации и управления теплосчетчика, приводятся в тексте выбранного прототипа устройства.Formed flow diagrams in the commutation and control circuits of the heat meter are given in the text of the selected prototype device.

Функционирование устройства в режиме покоя (холостого хода), отличается от рабочего тем, что устройство находится в состоянии минимального энергопотребления, при этом все функциональные незадействованные блоки отключены от электропитания. Эксперименты в режиме покоя можно проводить на стадии калибровки теплосчетчика. Цель проведения такого эксперимента следует из постановки задачи предполагаемого изобретения, т.е. созданы оптимального автономного теплосчетчика с АИП 13.The operation of the device in the quiescent (idle) mode differs from the operating one in that the device is in the state of minimum power consumption, while all functional unused units are disconnected from the power supply. Experiments in the quiescent mode can be performed at the heat meter calibration stage. The purpose of such an experiment follows from the statement of the problem of the proposed invention, i.e. created optimal autonomous heat meter with AIP 13.

Известно, что суммарное значение помех создает не благоприятные условия для работы устройства. Исходя из этого на фиг. 2 приводитсяIt is known that the total value of interference creates not favorable conditions for the operation of the device. Based on this in FIG. 2 is given

относительное значение теплового шума в зависимости от температуры при заданных разных значениях полосы частот и активного сопротивления обмотки 3 ЭМР 1, к начальному значению (при температуре 20°С). С помощью этой зависимости можно определить напряжение шума в цепи подмагничивания индуктора.the relative value of thermal noise as a function of temperature at given different values of the frequency band and the active resistance of the winding 3 EMR 1, to the initial value (at a temperature of 20 ° С). Using this relationship, you can determine the noise voltage in the inductor bias circuit.

Для определения напряжения теплового шума на разных резисторах, например, на опорном сопротивлении генератора тока 11, на сопротивлении цепи коммутации АЦП 14 в теплосчетчике, при заданном начальном значении температуры 20°С, построена зависимость изменения напряжения теплового шума от изменения полосы частот и дискретных значениях активного сопротивления (резисторы) фиг. 3.To determine the thermal noise voltage on different resistors, for example, on the reference resistance of the current generator 11, on the resistance of the switching circuit of the ADC 14 in the heat meter, at a given initial value of temperature 20 ° С, the dependence of the variation of the thermal noise voltage on the change in the frequency band and discrete values of the active resistances (resistors) of FIG. 3

В диапазоне температур 30-150°С, (особенно в диапазоне 30-90°С), для определения напряжения теплового шума в отличии от напряжения теплового шума при 20°С, введено понятие температурный коэффициент шума. Это позволяет переходить от 20°С к другому значению температуры рис. 4 и определять текущее значение напряжения теплового шума в цепи ЭМР 1. В табл. 3 приводиться начальное значение напряжения теплового шума при температуре 20°С при разных характерных значениях полосы частот и активного сопротивления катушки ЭМР.In the temperature range of 30-150 ° C, (especially in the range of 30-90 ° C), to define the thermal noise voltage in contrast to the thermal noise voltage at 20 ° C, the concept of temperature coefficient of noise has been introduced. This allows you to move from 20 ° C to another temperature value of fig. 4 and determine the current value of the thermal noise voltage in the circuit EMR 1. In Table. 3 shows the initial value of the thermal noise voltage at a temperature of 20 ° C for different characteristic values of the frequency band and the active resistance of the EMR coil.

Принцип работы устройства основан на взаимодействии движущейся контролируемой электропроводящей жидкости 5 с магнитным полем катушек 3 и заключается в следующем: при заполненном трубопроводе 2 электропроводящей жидкостью 5 с помощью формирователя тока 8 генератор тока 11 питает знакопеременным током катушки 3 магнитной системы ЭМР 1, создающей магнитное поле в области вблизи электродов Э1-Э2 в измерительных точках, фиг 1. При движении жидкости 5 в магнитном поле индуцируется ЭДС, наводящаяся на электродах Э1-Э2 4 ЭМР сигнал U_± пропорциональный расходу контролируемой жидкости в измерительном сечении и индукции магнитного поля. Сигналы U_± после согласования и усиления предварительным усилителем 9, оцифровки в АЦП 14 и обработке в микроконтроллере 15, где согласно предварительно составленному алгоритму и программе обрабатываются в измерения расхода контролируемой жидкости. В результате чего на выходе микроконтроллера 15 получают значения объемного расхода G контролируемой жидкости. При этом, под воздействием температуры контролируемой жидкости 5 изменяются сопротивления датчиков температуры 6, в результате чего на выходе усилителя напряжения 10 регистрируют сигналы пропорционально измеряемых температур.The principle of operation of the device is based on the interaction of a moving controlled electrically conducting fluid 5 with the magnetic field of the coils 3 and is as follows: when the conduit 2 is filled with an electrically conductive fluid 5 using a current driver 8, the current generator 11 feeds alternating current of the coil 3 of the magnetic magnetic field 1, creating a magnetic field in region near electrodes E1, E2 in the measuring points, Figure 1. When the liquid movement is 5 in the magnetic field induced emf suggestive electrodes A1-A2 4 EMR signal proportional U _± controlled liquid flow in the measuring section and the magnetic field. Signals U _± after matching and amplification by preamplifier 9, digitization in ADC 14 and processing in microcontroller 15, where according to a pre-compiled algorithm and program are processed into flow measurements of the controlled fluid. As a result, the output of the microcontroller 15 receive the values of the volumetric flow rate G of the controlled fluid. In this case, under the influence of the temperature of the controlled fluid 5, the resistances of the temperature sensors 6 change, as a result of which, at the output of the voltage amplifier 10, signals are recorded in proportion to the measured temperatures.

Принцип работы датчика температуры. При прохождении контролируемой жидкости 5 через трубопровод 2 с определенной начальной температурой, происходит изменение сопротивления датчика температуры 6 от начального значения Rн. Благодаря прохождению через датчик температуры тока возбуждения действует, согласно по закону Ома. На нем возникает напряжение равное произведению величин текущего сопротивления датчика в зависимости температуры и тока возбуждения (пытаны).The principle of operation of the temperature sensor. With the passage of the controlled fluid 5 through the pipeline 2 with a certain initial temperature, the resistance of the temperature sensor 6 changes from the initial value RL. Due to the passage through the temperature sensor, the excitation current acts according to Ohm’s law. A voltage arises on it equal to the product of the current sensor resistance values as a function of temperature and excitation current (tried).

С целью защиты электродов Э1, Э2 от электролитической поляризации, катушки 3 ЭМР, питают знакопеременным сигналом, прямоугольной формы (импульсное питание).In order to protect the electrodes E1, E2 from electrolytic polarization, the coil 3 EMR, feed alternating signal, rectangular shape (pulsed power).

Для обеспечения энергосбережения и автономного питания теплосчетчика снижают общее энергопотребление путем снижения тока возбуждения катушек ЭМР. Ток выбирается исходя из принципа достаточности, т.е. силы тока должно хватить для проведения измерения расхода с заявленной погрешностью в заявленном динамическом диапазоне расходов и не более. Увеличивают период цикла Т_изм, снижают время нахождения схемы, в активном режиме.To ensure energy saving and autonomous powering of the heat meter, reduce the overall energy consumption by reducing the excitation current of the magnetic flow meter coils. The current is selected on the basis of the principle of sufficiency, i.e. current should be sufficient to measure the flow with the stated error in the declared dynamic range of costs and no more. Increase the period of the cycle T _ism , reduce the time the circuit is in active mode.

Основными потребителями энергии являются ЭМР, микроконтроллер в активном режиме, усилители, дисплей (в основном его подсветка) и интерфейс связи 19. Для снижения потребления интерфейс связи обеспечивается питанием от внешних устройств и не активен при отсутствии внешнего питания. Ток в катушки ЭМР подается по времени ровно столько, сколько требуется для завершения переходного процесса и выполнения измерений силы тока и разностного напряжения на измерительных электродах. Для адаптации к изменяющимся условиям - оценка длительности переходного процесса проводится постоянно с момента подачи тока на катушки и до выхода тока в насыщение. Усилители 9, 10 обеспечиваются питанием исключительно на время выполнения измерений, также ток на датчики температуры подается только на время измерения температур, с учетом необходимости выдержать переходный процесс.The main energy consumers are EMR, microcontroller in active mode, amplifiers, display (mainly its backlight) and communication interface 19. To reduce consumption, the communication interface is powered by external devices and is not active in the absence of external power. The current in the EMR coils is supplied in time exactly as much as is required to complete the transient process and perform measurements of the current and differential voltage on the measuring electrodes. In order to adapt to changing conditions, the duration of the transient process is evaluated continuously from the moment current is applied to the coils and until the current reaches saturation. Amplifiers 9, 10 are supplied with power exclusively for the duration of the measurements, also the current to the temperature sensors is supplied only for the time of temperature measurement, taking into account the need to withstand the transient process.

Основная погрешность при измерении расхода кроется в дрейфе постоянной составляющей напряжения снятого с электродов 4 (фиг. 1) и усиленного усилителем 9: kU₊ снятого при положительной полярности тока возбуждения; kU_- снятого при отрицательной полярности. В результате получаем сигнал U=kU_±+Δ, где kU_± усиленный разностный сигнал, равный k(U₊-U_-), Δ складывается из дрейфа смещения усилителя 9 между измерениями U₊ и U_-, шума. т.к. дрейф смещения связан с фликер шумом, то существенно сократить его можно путем снижения интервала времени между измерениями U₊ и U_-, в идеале измерения U₊ и U_- необходимо проводить одновременно, (что физически невозможно) поэтому следуетThe main error in measuring the flow lies in the drift of the constant component of the voltage taken from electrodes 4 (Fig. 1) and amplified by amplifier 9: kU ₊ taken with positive polarity of the excitation current; kU _- shot with negative polarity. As a result, we get the signal U = kU _± + Δ, where kU _{± is the} amplified difference signal, equal to k (U ₊ -U _- ), Δ is the sum of the drift of the amplifier 9 between the measurements U ₊ and U _- , the noise. because offset drift associated with flicker noise, then it can substantially reduce by reducing the time interval between measurements U ₊ and U _-, in measuring Ideally U ₊ and U _- should be carried out simultaneously, (that is physically impossible) should therefore be

проводить измерения последовательно с минимальными задержками. В силу индуктивного характера сопротивления магнитной системы ток устанавливается в ней не мгновенно. Соответственно стоит рассмотреть способ компенсации, который способствует снижению дрейфа рабочей точки усилителя 9. Для чего следует провести серию измерений вида U₊₁, U_-, U₊₂ либо U_-1, U₊, U_-2 и затем рассчитать среднее значение крайних измерений, которое использовать в расчете объемного расхода. В приведенном выше способе берется предположение, что дрейф рабочей точки усилителя на коротком интервале времени описывается линейным уравнением. Даже в случае отклонения от линейности - получим ошибку явно меньшую, чем при использовании серии из двух измерений. Фиг. 5а и фиг. 5б демонстрируют вышеописанный способ, е - ошибка измерения разностного напряжения U₊-U_-, вызванная дрейфом смещения усилителя 9, при выполнении серии измерений U₊, U_-,

- ошибка после использования вышеописанного способа. Следует отметить, что описанный способ компенсации возникавшейся дрейфа рабочей точки усилителя позволяет проводить измерения не дожидаясь полного завершения переходного процесса напряжения на выходе усилителя 9, после подачи на него питания. Что выгодно отличает АТ-А от выбранного прототипа. Так как существенно снижается время нахождения усилителя в активном режиме, что дает дополнительную экономию энергии, расходуемой от АИП 13 (согласно документации на микросхему усилителя 9, время установления смещения после подачи питания составляет ~7 с.), а также позволяет снизить систематическую погрешность измерения. Далее аналогичные действия повторяются в каждом новом Т_изм. цикле.carry out measurements consistently with minimal delays. Due to the inductive nature of the resistance of the magnetic system, the current is not established in it instantaneously. Accordingly, it is worth considering a compensation method that helps to reduce the drift of the operating point of the amplifier 9. For this, a series of measurements should be made like U ₊₁ , U _- , U ₊₂ or U _-1 , U ₊ , U _-2 and then calculate the average value of the extreme measurements , which is used in the calculation of the volume flow. In the above method, it is assumed that the drift of the operating point of the amplifier over a short time interval is described by a linear equation. Even in the case of deviations from linearity, we obtain an error that is clearly smaller than when using a series of two measurements. FIG. 5a and fig. 5b demonstrate the method described above, e is the error in measuring the differential voltage U ₊ -U _- caused by the drift of the displacement of the amplifier 9, when performing a series of measurements of U ₊ , U _- ,

- error after using the above method. It should be noted that the described method of compensation of the emerging drift of the operating point of the amplifier allows you to measure without waiting for the voltage transient to complete at the output of the amplifier 9, after energizing it. What favorably distinguishes AT-A from the selected prototype. As the time of the amplifier being in active mode is significantly reduced, which provides additional savings of energy consumed from the AIP 13 (according to the documentation for the amplifier 9 chip, the offset time after power supply is ~ 7 s), and also reduces the systematic measurement error. Further, similar actions are repeated in each new T _measurement . cycle.

Способ реализации теплосчетчика с автономным источником питания 13 осуществляют, с учетом того, что задачей АТ-А (теплосчетчика) является измерение значений объемного расхода и температур контролируемой жидкости в трубопроводах малых диаметров. Систем отопления, горячего (ГВС) и холодного (ХВС) водоснабжения и по уравнениям, приведенным в МИ 2714 расчете потребленного тепла.The method of realization of a heat meter with an autonomous power source 13 is carried out, taking into account that the task of AT-A (heat meter) is to measure the values of volumetric flow rate and temperature of the controlled fluid in pipelines of small diameters. Heating systems, hot (DHW) and cold (Cold Water) water supply and the equations given in MI 2714 calculating the heat consumed.

Этап 1. В режиме отсутствия расхода теплоносителя на поверочной установке (нулевом значении расхода поверочной среды, т.е. режиме покоя) фиг. 1, определяют внутренние источники шумов. Шумы, возникающие в результате случайных флуктуаций внутри теплосчетчика, таких как тепловой и дробовой шумы.Step 1. In the mode of no coolant flow rate at the calibration setting (zero value of the flow of the calibration environment, i.e. the rest mode) FIG. 1, determine the internal sources of noise. Noises resulting from random fluctuations within the heat meter, such as heat and shot noise.

Для решения поставленной задачи, наиболее интерес представляет, изучение теплового шума. Мощность теплового шума равномерно распределяется по частоте и имеет бесконечно много частотных составляющих. Его мгновенное значение можно определить лишь при вероятностном анализе. Среднее значение теплового шума равно нулю, а эффективное значение определяют из уравнения

, где: k=1,38.10^-23 - постоянная Больцмана, Дж/К; θ - абсолютная температура, К; В - полоса пропускание шумов, Гц; R - сопротивление, Ом.To solve the problem, the most interesting is the study of thermal noise. The power of thermal noise is evenly distributed in frequency and has infinitely many frequency components. Its instantaneous value can only be determined by probabilistic analysis. The average value of thermal noise is zero, and the effective value is determined from the equation

where: k = 1.38.10 ^-23 is the Boltzmann constant, J / K; θ is the absolute temperature, K; B - bandwidth of noise, Hz; R - resistance, Ohm.

Изменения относительного значения напряжения теплового шума в цепи катушки 3 ЭМР 7, (фиг. 1) при заданных характерных значениях полосы частот и разных активных сопротивлениях обмотки этой цепи, показана на фиг. 2. и табл. 3. На фиг. 2 относительное напряжение теплового шума равно

, где U с индексом m - текущее, н - начальное значения напряжений теплового шума. Как следует из графика, изменение частоты от 1 Гц до 100 Гц и активного сопротивления обмотки 22 Ом и 36 Ом, напряжение теплового шума в обмотке ЭМР изменяется незначительно. При начальной температуре 20°С напряжения теплового шума указаны в таблице 3. Например, согласно фиг. 2 и табл. 3 при заданном значении температуры, 30°С, начальной температуре 20°С, сопротивлении обмотки 36 Ом и полосе частот 1 Гц, напряжение теплового шума в катушке будет 1,02⋅7,610^-10=7,75210^-10 В.Changes in the relative value of the voltage of thermal noise in the circuit of coil 3 EMR 7, (Fig. 1) for given characteristic values of the frequency band and different active resistances of the winding of this circuit are shown in Fig. 4. 2. and tab. 3. In FIG. 2 relative voltage of thermal noise is

where U with the index m is the current, n is the initial value of the thermal noise voltages. As follows from the graph, the change in frequency from 1 Hz to 100 Hz and the active resistance of the winding 22 Ohm and 36 Ohms, the voltage of thermal noise in the winding EMR varies slightly. At an initial temperature of 20 ° C, the thermal noise voltages are listed in Table 3. For example, according to FIG. 2 and tab. 3 at a given temperature value of 30 ° C, initial temperature of 20 ° C, winding resistance of 36 Ohms and a frequency band of 1 Hz, the thermal noise voltage in the coil will be 1.02⋅7.610 ^-10 = 7.75210 ^-10 V.

Затем в режиме покоя ИС 20, определяют напряжение теплового шума в информационном канале ППР 7 содержащем катушки 3 ЭМР 7 приThen, in idle mode of IC 20, the voltage of thermal noise in the information channel SPR 7 containing coils 3 EMR 7 is determined at

температуре 20°С, частоты и активного сопротивления катушки ЭМР. При этих же, условиях, в широком диапазоне температуры (больше или меньше от 20°С), определяют текущее значение напряжения теплового шума ЭМР в зависимости изменения температуры как:

где

- относительный напряжение теплового шума в ЭМР фиг. 2; U_н,20°C - напряжение теплового шума в ЭМР при температуре 20°С полосе частот 1, 10, 100 Гц и активном сопротивлении 22, 36 Ом, согласно табл. 3.temperature of 20 ° C, frequency and active resistance of the coil EMR. Under the same conditions, in a wide range of temperature (more or less from 20 ° C), determine the current value of the thermal noise voltage EMR depending on the temperature change as:

Where

- relative voltage of thermal noise in the EMR of FIG. 2; U _{n, 20 ° C} is the voltage of thermal noise in EMR at a temperature of 20 ° С in the frequency band of 1, 10, 100 Hz and active resistance of 22, 36 Ohms, according to the table. 3

Таким способом дополнительно определяют текущие напряжения теплового шума обмотки ЭМР, при разных сопротивлениях и полосы частот.In this way, the current voltages of the thermal noise of the EMR winding are additionally determined at different resistances and frequency bands.

Этап 2 Также в режиме покоя определяют напряжения теплового шума на активных сопротивлении в разных цепях ИС 20, например, резисторах генераторов тока 11, на входных и выходных резисторах предварительного согласующего усилителя 9, микроконтроллера 15 и т.п. При нормальной (начальной) температуре 20°С, дискретных значениях активных сопротивлений (от 10 Ом до 1 МОм), на фиг. 3 показана зависимость изменения напряжения теплового шума от полосы частот. Для определения напряжения шума на резисторах при разных заданных значениях температур (больше 20°С), определяют (вводят понятие) температурный коэффициент шумов, позволяющий переходить от одного начального значения температуры к другому начальному значению температуры фиг. 4. На этой фигуре показана зависимость изменения температурного коэффициента шума от изменения текущего значения температурыStage 2 Also in idle mode, the voltages of thermal noise on active resistances in different circuits of IC 20, for example, resistors of current generators 11, on input and output resistors of preliminary matching amplifier 9, microcontroller 15, etc., are determined. At normal (initial) temperature of 20 ° С, discrete values of active resistances (from 10 Ohm to 1 MΩ), in FIG. 3 shows the dependence of the change in thermal noise voltage on the frequency band. To determine the noise voltage across the resistors at different temperature settings (greater than 20 ° C), the temperature coefficient of the noise is determined (introduced), which makes it possible to switch from one initial temperature to another initial temperature value of FIG. 4. This figure shows the dependence of the change in the temperature coefficient of noise from the change in the current temperature value.

, где θ_m - текущее значение температуры; θ_20°C - температура при 20°С. Например, согласно фиг. 3 при начальной температуре 20°С, полосе частот 100 Гц, сопротивления 100 Ом, напряжение теплового шума на этом резисторе равно 0,01 мкВ. В этих условиях при заданной температуре, например, 50°С, напряжение теплового шума на этом резисторе 100 Ом равно 0,01⋅1,05=0,105 мкВ.

, where θ _m is the current temperature value; θ _{20 ° C} - temperature at 20 ° С. For example, according to FIG. 3 at the initial temperature of 20 ° C, the frequency band of 100 Hz, the resistance of 100 Ohms, the voltage of thermal noise on this resistor is 0.01 µV. Under these conditions, at a given temperature, for example, 50 ° С, the thermal noise voltage on this 100 ohm resistor is 0.01⋅1.05 = 0.105 µV.

Согласно фиг. 3 табл. 3 при заданных дискретных значениях активного сопротивления в разных схемах ИС (10 Ом, 40 Ом, 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, 1 Мом), напряжения теплового шума, при нормальной температуре 20°С и температурном коэффициента шума (от 1, до 1,25) могут быть разные фиг. 4. Затем определяют текущее значение напряжения теплового шума в зависимости от изменения полосы частот (от 1 Гц до 1 МГц), т.е. U_θ,ƒ=K_θ⋅U_20°C, где U_20°C напряжение теплового шума при нормальной температуре 20°С и при дискретных значениях активного сопротивления в цепях ИС 20 в зависимости от изменения полосы частот (табл. 3 фиг. 3).According to FIG. 3 tab. 3 for given discrete values of active resistance in different IC schemes (10 Ohm, 40 Ohm, 100 Ohm, 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 Megohm), thermal noise voltage, at normal temperature of 20 ° С and temperature coefficient of noise (from 1 to 1.25) there may be different FIG. 4. Then determine the current value of the thermal noise voltage depending on the change in the frequency band (from 1 Hz to 1 MHz), i.e. U _{θ, ƒ} = K _θ ⋅U _{20 ° C} , where U _{20 ° C is the} voltage of thermal noise at normal temperature of 20 ° C and at discrete values of active resistance in IC circuits 20 depending on the change in the frequency band (Table 3, Fig. 3 ).

Этап 3. В рабочем режиме работы теплосчетчика 21 (в условиях эксплуатации). Теплосчетчик питают от АИП 13, собранного из двух батарей типа ER34615. АИП 13 имеет малое внутренне сопротивление. Следовательно, через это сопротивление могут образоваться паразитные связи. Например, между согласующим усилителем 9, генератором тока 11, формирователем тока 8 и т.п. В данном случае обеспечивают нормальные условия эксплуатации теплосчетчика тем, что все выбранные блоки в устройстве имеют цепи развязки для защиты от проникновения внешних электромагнитных и синфазных помех в информационных и управляющих цепях, а также по цепям питания. По опыту эксплуатации теплосчечиков установлено, что падение постоянного напряжения в цепи развязки, не является недостатком, поскольку на входе первый каскад микросхем работает с сигналами малого уровня и для него не требуется большого напряжение питания.Stage 3. In the operating mode of the heat meter 21 (under operating conditions). The heat meter is powered by AIP 13, assembled from two batteries of type ER34615. AIP 13 has a small internal resistance. Consequently, through this resistance parasitic connections can form. For example, between the matching amplifier 9, current generator 11, current driver 8, etc. In this case, provide the normal operating conditions of the heat meter so that all the selected blocks in the device have decoupling circuit to protect against the penetration of external electromagnetic and common mode noise in information and control circuits, as well as on the power supply circuits. According to the operating experience of the thermal jigs, it has been established that a drop in the DC voltage in the decoupling circuit is not a disadvantage, since at the input the first stage of the microcircuits works with small-level signals and does not require a large supply voltage.

Этап 4. Наиболее рациональный способ создания магнитного поля (возбуждения) индуктора ППР 7, знакопеременный сигнал с прямоугольной формой меандра с положительной и отрицательной полуволной (длительностью одного меандра 60 мс), с интервалом паузы (сна длительностью 10-30с) между меандрами. Сигнал разной полярности формируют под командой микроконтроллера 15 при действии управляющихStage 4. The most rational way to create a magnetic field (excitation) of the inductor SPR 7, an alternating signal with a rectangular shape of a square wave with a positive and negative half-wave (duration of one square wave 60 ms), with a pause interval (sleep 10-30 s) between the meanders. The signal of different polarity form under the command of the microcontroller 15 under the action of control

сигналов е, ƒ g1, g2, с, поступающий к генератору тока 11, формирователь тока 8, переключатель 12, АЦП 14 и питание генератора тока с АИП 13 фиг. 1, табл. 1, 2. При полностью заполненном трубопроводе, движущимся теплоносителем, контроль работы автономного теплосчетчика 21 осуществляется оператором, по команде управляющего сигнала ж микроконтроллера 15. Согласующий усилитель 9, усилитель напряжения 10 выбирают с минимальными уровнями шумов, как по току, так и по напряжению. Ограничением эффективности указанного решения будет относительная медлительность дельта-сигма АЦП высокой разрядности с низким значением уровня собственных шумов. Следовательно, до выполнены оцифровки, выгодно фильтровать сигналов с выходов согласующих усилителей 9 и усилителя напряжения 10. Что в последействие улучшает соотношение сигнал/шум. Согласно составленной алгоритму и программ осуществляют измерения расхода текучих сред (жидкости) и запоминают в блоке памяти 16.signals e, ƒ g1, g2, s, supplied to the current generator 11, the current driver 8, the switch 12, the ADC 14 and the power supply of the current generator with the AIP 13 of FIG. 1, tab. 1, 2. When the pipeline is completely filled with a moving coolant, the operation of the autonomous heat meter 21 is controlled by the operator, at the command of the control signal and the microcontroller 15. The matching amplifier 9, the voltage amplifier 10 is selected with minimum noise levels, both in current and voltage. The effectiveness of this solution will be limited by the relative sluggishness of a delta-sigma high-resolution ADC with a low intrinsic noise level. Therefore, prior to digitization, it is advantageous to filter the signals from the outputs of the matching amplifiers 9 and the voltage amplifier 10. This improves the signal-to-noise ratio. According to the compiled algorithm and programs, measurements of the flow of fluids (liquids) are carried out and stored in memory block 16.

Этап 5. На индикаторе 17 отображают информацию о состоянии работы теплосчетчика. Информацию о величине температуры, расхода контролируемой жидкости и т.д., получают на индикаторе 17, перелистывая меню теплосчетчика с помощью клавиатуры 18.Step 5. The indicator 17 displays information on the operation status of the heat meter. Information about the magnitude of the temperature, flow rate of the controlled fluid, etc., is obtained on the indicator 17 by flipping through the menu of the heat meter using the keyboard 18.

Этап. 6. Задают длительность измерительного цикла равной 30 секундам в случае питания от АИП 13 и одной секунде в случае питания от внешнего источника, ток возбуждения катушки 3 индуктора ППР 13 I₀=50 мА. Динамический диапазон измерения расхода R₀=1:400. Ограничение динамического диапазона измерения расхода связывают по уровням собственных шумов электронной схемы фиг. 3 и первичного преобразователя расхода фиг. 2, 4 и табл. 3. Очевидно, во сколько раз будет снижен ток возбуждения I индуктора, во столько раз будет снижен и динамический диапазон, при условии, что параметры электрической схемы и алгоритма обработки останутся неизменными.Stage. 6. Set the duration of the measuring cycle equal to 30 seconds in the case of power from the AIP 13 and one second in the case of power from an external source, the excitation current of the coil 3 inductor SPR 13 I ₀ = 50 mA. Dynamic range of flow measurement R ₀ = 1: 400. The limitation of the dynamic range of the flow measurement is related to the noise levels of the electronic circuit of FIG. 3 and the primary flow converter of FIG. 2, 4 and table. 3. Obviously, how many times the excitation current I of the inductor will be reduced, so many times will the dynamic range be reduced, provided that the parameters of the electrical circuit and the processing algorithm remain unchanged.

Этап 7. Питание теплосчетчика может осуществлятся от встроенного источника питания 13 (напряжением 7,2 В) и внешнего источника постоянного напряжения (от 18 до 36 В). Встроенный источник питания 13 представляет собой два гальванических элемента 1,2, соединенных последовательно, емкостью 19 А.ч. каждый фиг. 1. При отсутствии внешнего питания, теплосчетчик работает исключительно от встроенного источника питания 13, при этом режим работы перестраивается для обеспечения низкого потребления электрической энергии.Step 7. The heat meter can be powered from the built-in power source 13 (7.2 V voltage) and an external DC source (from 18 to 36 V). The built-in power source 13 consists of two galvanic cells 1,2, connected in series, with a capacity of 19 A.ch. each fig. 1. In the absence of external power, the heat meter operates exclusively from the built-in power source 13, and the operating mode is rebuilt to ensure low consumption of electrical energy.

Снижение потребления электрической энергии теплосчетчика обеспечивают следующим образом:Reducing the consumption of electrical energy of the heat meter is provided as follows:

- увеличивают период опроса расхода контролируемой жидкости;- increase the period of the survey consumption of controlled liquid;

- отключают части схемы, функции которых не задействованы на текущий момент измерения расхода контролируемой жидкости;- disconnect parts of the circuit whose functions are not involved in the current measurement of the flow rate of the controlled liquid;

- для сокращении потребляемой мощности в автономном источнике питания 13 выбирают пониженный ток возбуждения катушки 3 ППР 7, чем ниже ток, тем меньше потребляемая мощность, выбирают минимальное напряжение питания теплосчетчика 3,3 В;- to reduce the power consumption in an autonomous power source 13 choose a lower excitation current of the coil 3 SPR 7, the lower the current, the lower the power consumption, choose the minimum supply voltage of a heat meter of 3.3 V;

- во время между измерениями обеспечивают низкий уровень потребления электрической энергии всех блоков в теплосчетчике.- during the time between measurements provide a low level of consumption of electric energy of all blocks in the heat meter.

С учетом вышеуказанных фактов, определяют величины тока потребления в блоках теплосчетчика.Taking into account the above facts, determine the magnitude of the current consumption in blocks of the heat meter.

В табл. 4 приводятся характерные номинальные величины токов потребления составных блоков теплосчетчика в двух режимах.In tab. 4 shows the characteristic nominal currents of consumption of the composite blocks of the heat meter in two modes.

Определяют длительность рабочего режима:Determine the duration of the operating mode:

Tac=Ton+Tp0+Tp1+Tp2+20+Tcs+Tg0+2⋅Tcs+Tg1+Tcs+Tg2+Tcs+Ttt=40+80+80+80+20+7+60+14+60+7+60+7+100=615 мсTac = Ton + Tp0 + Tp1 + Tp2 + 20 + Tcs + Tg0 + 2⋅Tcs + Tg1 + Tcs + Tg2 + Tcs + Ttt = 40 + 80 + 80 + 80 + 20 + 7 + 60 + 14 + 60 + 7 + 60 + 7 + 100 = 615 ms

Где:Where:

Ton время выхода аналоговой части на рабочий режим после подачи патиния;Ton time of the analog part of the operating mode after the supply of patina;

Тр0, …, Тр2 - длительность измерения каналов температуры;Tr0, ..., Tr2 - the duration of the temperature channels measurement;

Tcs - время установления тока в индукторе ЭМР;Tcs is the current establishment time in the EMR inductor;

Tg0, …, Tg2 - длительность измерения разницы потенциалов на электродах Э1, Э2;Tg0, ..., Tg2 - the duration of the measurement of the potential difference at the electrodes E1, E2;

Ttt - длительность проведения тестов состояния трубы (замыкание электродов, пустая труба).Ttt - the duration of the tests of the state of the pipe (the closure of the electrodes, an empty pipe).

Задают средний период опроса 30 секунд, (алгоритм расчета периода опроса настроен на так, чтобы по завершению переходных процессов установления расхода, период опроса выходил на 30 секунд)Set the average polling period of 30 seconds, (the algorithm for calculating the polling period is set to so that upon completion of the transient flow determination processes, the polling period goes out for 30 seconds)

Определяют среднее потребление тока от автономного источника питания 13:Determine the average current consumption from an autonomous power source 13:

- в режиме паузы;- in pause mode;

Где:Where:

Uin - напряжение встроенного автономного источника питания (7,2 В);Uin is the voltage of the built-in autonomous power source (7.2 V);

η - коэффициент полезного действа генератора тока 11 (КПД 90%);η is the efficiency of the current generator 11 (efficiency 90%);

Ua9 - напряжение питания блока 9 (В);Ua9 - power supply unit 9 (V);

Ip9…Ip18 - ток потребляемый блоками в активном режиме паузы (мкА);Ip9 ... Ip18 - the current consumed by the blocks in the active pause mode (µA);

Ip=11+1,5+4,6+11+1+(4+1+0,29+15+2+0,005+10)⋅3,3/7,2/0,9=45,55 мкАIp = 11 + 1.5 + 4.6 + 11 + 1 + (4 + 1 + 0.29 + 15 + 2 + 0.005 + 10) ⋅ 3.3 / 7.2 / 0.9 = 45.55 μA

- в рабочем режиме, с учетом активного сопротивления индуктора ЭМР=34 Ом и тока возбуждения 50 мА;- in the operating mode, taking into account the active resistance of the inductor EMR = 34 Ohms and the excitation current 50 mA;

Где:Where:

Ig - ток индуктора ЭМР (50 мА);Ig - current inductor EMR (50 mA);

R - активное сопротивление ЭМР (34 Ома);R - active resistance EMR (34 Ohms);

Uin - напряжение встроенного автономного источника питания (7,2 В);Uin is the voltage of the built-in autonomous power source (7.2 V);

η - коэффициент полезного действа генератора тока 11 (КПД 90%);η is the efficiency of the current generator 11 (efficiency 90%);

Ua9 - напряжение питания блока 9 (В);Ua9 - power supply unit 9 (V);

Ia9…Ia18 - ток потребляемый блоками в активном режиме (мкА);Ia9… Ia18 is the current consumed by the blocks in the active mode (µA);

- общее среднее потребление тока теплосчетчика;- total average current consumption of the heat meter;

I=(8493⋅615+45,55⋅(30000-615))/30000=219 мкА.I = (8493⋅615 + 45.55⋅ (30000-615)) / 30000 = 219 μA.

Средний ток потребления, при котором теплосчетчик способен проработать на встроенном источнике 19Ач с коэффициентом использования батареи 0,7 в течении 4 лет равен 380 мкА, сравним полученный результат с расчетным средним током 219<380 мкА, что говорит о корректном выборе источника автономного питания по критерию запаса энергии. Расчетное время работы теплосчетчика должно составить 0,7⋅19000/0,219=60730 ч или 6,9 года. Время работы теплосчетчика от встроенного автономного источника питания гарантированно перекрывает межповерочный интервал 4 года.The average current consumption at which the heat meter is able to work on the built-in 19Ach source with a battery utilization factor of 0.7 for 4 years is 380 μA, compare the result with the estimated average current of 219 <380 μA, which indicates the correct choice of the autonomous power source according to the criterion energy reserve. The estimated operating time of the heat meter should be 0.7 019000 / 0.219 = 60730 h or 6.9 years. The operating time of the heat meter from the built-in autonomous power source is guaranteed to close the verification interval of 4 years.

Таким образом, совокупные действия отличительных признаков устройства и способа дают новые технические решения, обеспечивающие автономное электрическое питание теплосчетчика, в составе объекта удаленного от промышленной электрической сети, это выгодно отличает АТ-А от выбранного аналога и прототипа, т.к. обеспечивается автономное питание устройства в течении не менее одного межповерочного интервала. И, благодаря этим полезным свойствам расширяется область применения предложенного изобретения (автономного теплосчетчика). Указанные новые свойства изобретения выгодно отличаются от выбранного аналога и прототипа, что обуславливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «изобретательский уровень». Для реализации изобретения использованы известные материалы в области радиоэлектроники и радиотехнической промышленности. И созданы доступные алгоритмы с программным обеспечением распределении электроэнергии. Для определения расхода в текучих электропроводящих жидкостях с высокой точностью (относительная погрешность не более 2%) в трубопроводах малых диаметров. Это обстоятельство, по мнению заявителя, позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».Thus, the cumulative actions of the distinctive features of the device and method give new technical solutions providing autonomous electric power to the heat meter, which is part of the object remote from the industrial electrical network, this distinguishes AT-A from the selected analogue and prototype, since Autonomous power supply of the device is provided for at least one intertesting interval. And, thanks to these useful properties, the scope of the proposed invention (autonomous heat meter) is expanded. These new properties of the invention favorably differ from the selected analogue and prototype, which causes, according to the applicant, the compliance of the invention with the criterion of "inventive step". For the implementation of the invention used known materials in the field of electronics and radio engineering industry. And the available algorithms with software distribution of electricity. To determine the flow rate in flowing electrically conductive liquids with high accuracy (relative error not more than 2%) in pipelines of small diameters. This circumstance, according to the applicant, allows to make a conclusion about the compliance of the invention with the criterion "industrial applicability".

Оценка метрологических характеристик теплосчетчика с автономным электрическим питанием, проведена экспериментально на проливной установке STEP-MT-50/070-20 (52448-13).The evaluation of the metrological characteristics of a heat meter with autonomous electric power supply was carried out experimentally on a pouring installation STEP-MT-50 / 070-20 (52448-13).

Эксперимент был проведен на макетных образцах теплосчетчика с автономным электрическим питанием АТ-А, предназначенного для измерения и коммерческого учета объемного и массового расхода, объема и массы электропроводящей жидкости в трубопроводах малых диаметров, а также для использования в автоматизированных системах учета, контроля и регулирования количества тепла. В эксперименте была определена относительная погрешность измерения расхода δG и эта величина не превышает 2%, что соответствует требованиям «Методики осуществления коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя», утвержденной приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 17 марта 2014 г. №99/ПР.The experiment was conducted on mock-up samples of a heat meter with an autonomous electric power supply AT-A, designed to measure and commercially record volumetric and mass flow, volume and mass of electrically conductive liquid in pipelines of small diameters, as well as for use in automated metering systems, monitoring and controlling the amount of heat . In the experiment, the relative error in measuring the flow rate δG was determined and this value does not exceed 2%, which meets the requirements of the “Method of commercial accounting of heat energy, heat carrier”, approved by order of the Ministry of Construction and Housing of the Russian Federation of March 17, 2014 No. 99 / ETC.

Теплосчетчик с автономным питанием на батареях позволяет выводить на алфавитно-цифровой индикатор:A heat meter with autonomous power on the batteries allows you to display on the alphanumeric indicator:

текущее значение объемного расхода по каждому трубопроводу, где установлены ЭМР, м³/ч;the current value of the volumetric flow rate for each pipeline where the EMR is installed, m ³ / h;

текущее значение массового расхода по каждому трубопроводу, где установлены ЭМР и датчик температуры, т/ч;the current value of the mass flow rate for each pipeline where the magnetic flow meter and temperature sensor are installed, t / h;

объем нарастающим итогом по каждому трубопроводу, где установлены ЭМР, м³;cumulative total for each pipeline where the EMR is installed, m ³ ;

масса нарастающим итогом, по каждому трубопроводу, где установлены ЭМР и датчик температуры, т;cumulative mass, for each pipeline where the magnetic flow meter and temperature sensor are installed, t;

текущее значение температуры среды по каждому трубопроводу, где установлен датчик температуры, °С;the current value of the medium temperature for each pipeline where the temperature sensor is installed, ° С;

текущее значение давления среды в трубопроводах по каждому трубопроводу, где установлены датчики давления, кгс/см² и МПа;the current value of the medium pressure in the pipelines for each pipeline where pressure sensors are installed, kgf / cm ² and MPa;

текущие значения температуры окружающего воздуха (при комплектовании устройства соответствующими датчиками), °С;the current values of the ambient air temperature (when the device is completed with the appropriate sensors), ° С;

время наработки, ч;operating time, h;

текущие значения даты и времени;current date and time values;

информация о модификации устройства, его параметрах настройки и состояния.information about the modification of the device, its settings and status.

Информация, указанная выше, может передаваться в цифровом виде по интерфейсу RS-485 на персональный компьютер и/или в автоматизированные системы учета, контроля и регулирования количества тепла.The information mentioned above can be transmitted in digital form via the RS-485 interface to a personal computer and / or to automated systems of accounting, control and regulation of the amount of heat.

Теплосчетчик АТ-А обеспечивает архивирование в энергонезависимой памяти, снабжение электроэнергии, почасового, посуточного, помесячного, по годового значений тепловой энергии. Массы и объема контролируемой жидкости, значений измеренных параметров жидкости (расхода, температуры), времени наработки, и т.д.Heat meter AT-A provides archiving in non-volatile memory, the supply of electricity, hourly, daily, monthly, according to the annual values of thermal energy. The mass and volume of the controlled fluid, the values of the measured parameters of the fluid (flow, temperature), operating time, etc.

Глубина архива составляет не менее:Archive depth is at least:

почасового - 60 дней;hourly - 60 days;

посуточного -12 мес.;daily -12 months;

помесячного - 6 лет;monthly - 6 years;

по годового - 48 лет;annual - 48 years;

событий - 4352 записи;events - 4352 records;

служебный журнал - 383 записи.service log - 383 records.

Claims (7)

1. Автономный теплосчетчик, содержащий первичный преобразователь расхода (ППР), включающий трубопровод, изготовленный из немагнитного материала, магнитную систему электромагнитного расходомера с катушками и электродами Э1-Э2, контактирующими с электропроводящей жидкостью, измерительную систему, включающую формирователь тока, предварительный усилитель, микроконтроллер переключатель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, дисплей, индикатор, клавиатуру, выход электродов Э1-Э2 электромагнитного расходомера через предварительный усилитель, переключатель, аналогово-цифровой преобразователь подсоединены к входу микроконтроллера, при этом микроконтроллер соединен с блоком памяти, дисплеем, клавиатурой, причем управляющие выходы g1 и g2 микроконтроллера подсоединены к формирователю тока через ключи К1, К2, управляющий выход f микроконтроллера подсоединен к переключателю, управляющий выход е микроконтроллера подсоединен к аналого-цифровому преобразователю, выход датчика тока подсоединен к входу переключателя, все управляющие выводы в точках а, …, д подсоединены с микроконтроллером в точке г, отличающийся тем, что дополнительно введен автономный источник питания, включающий две последовательно соединенные батареи, не более трех и не менее двух датчиков температуры, выход датчиков температуры через усилитель напряжения, переключатель, аналого-цифровой преобразователь подсоединен к входу микроконтроллера и его управляющий вход в точке д подсоединен к управляющему выходу микроконтроллера в точке г, управляющий выход с микроконтроллера подключен к генератору тока, положительный полюс автономного источника питания через генератор тока подсоединен к входу формирователя тока, а отрицательный полюс автономного источника питания подсоединен к отрицательному полюсу общей шины питания теплосчетчика в точке Б и электрически изолирован от местного защитного заземления в точке В, при этом выходы катушек подсоединены через формирователь тока и опорный резистор R_оп генератора тока к общей шине питания теплосчетчика в точке В, а датчики температуры устанавливаются на подающем и обратном трубопроводах, причем третий датчик температуры может использоваться для измерения температуры атмосферы.1. Independent heat meter containing a primary flow converter (SPR), including a pipeline made of a non-magnetic material, a magnetic system of an electromagnetic flow meter with coils and electrodes E1-E2, in contact with an electrically conductive liquid, a measuring system including a current driver, a pre-amplifier, a microcontroller , analog-digital converter, memory unit, display, indicator, keyboard, output of electrodes E1-E2 of electromagnetic flowmeter through preliminary the amplifier, the switch, the analog-digital converter are connected to the input of the microcontroller, while the microcontroller is connected to the memory unit, display, keyboard, and the control outputs g1 and g2 of the microcontroller are connected to the current driver via the keys K1, K2, the control output f of the microcontroller is connected to the switch, the microcontroller's control output is connected to an analog-to-digital converter, the current sensor output is connected to the switch input, all control terminals at points a , ..., d are connected to m An icrocontroller at point g, characterized in that an autonomous power supply is additionally introduced, including two series-connected batteries, no more than three and at least two temperature sensors, the output of temperature sensors through a voltage amplifier, a switch, an analog-to-digital converter connected to the input of the microcontroller and the control input at point d is connected to the control output of the microcontroller at the point g, the control output from the microcontroller is connected to the current generator, the positive pole of the autonomous The power supply through the current generator is connected to the input of the current driver, and the negative pole of the independent power source is connected to the negative pole of the common power meter of the heat meter at point B and electrically isolated from local protective ground at point B, while the coil outputs are connected through the current driver and the reference resistor R _op generator current to a common bus heat meter the power at point B, and the temperature sensors are installed on the forward and return pipes, said third temperature sensor mo It is used to measure atmospheric temperature. 2. Способ реализации автономного теплосчетчика, заключающийся в том, что при нормальной температуре 20°С в режиме покоя определяют напряжение теплового шума электромагнитного расходомера, затем в рабочем режиме расход теплоносителя преобразуют в электрический сигнал разной полярности, который согласуют, усиливают в предварительном усилителе, оцифровывают, регистрируют и запоминают в блоке памяти, отличающийся тем, что дополнительно определяют текущее напряжение шума в режиме покоя электромагнитного расходомера с температурой больше 20°С, при разных сопротивлении и частоте цепи электромагнитного расходомера, также в режиме покоя определяют начальное значение напряжения теплового шума в зависимости от изменения частоты, от значений активных сопротивлений для разных схем измерительной системы, от напряжения теплового шума при нормальной температуре 20°С и от температурного коэффициента шума, температуру измеряют, усиливают, оцифровывают, регистрируют в блоке памяти, затем определяют текущее значение напряжения теплового шума в зависимости от изменения частоты, т.е. U_θ,ƒ=K_θ⋅U_20°C, где U_20°C - напряжение теплового шума при нормальной температуре 20°С при значении активного сопротивления в цепях измерительной системы, К_θ - температурный коэффициент шума, а при полном заполненном трубопроводе движущимся теплоносителем контроль рабочего режима автономного теплосчетчика осуществляют под наблюдением оператора, также после усилений согласованные оцифрованные сигналы с выходов согласующего усилителя, усилителя напряжения, несущие информацию об изменении расхода теплоносителя и температуры, запоминают и регистрируют в блоке памяти, причем обеспечивают снижение потребления электрической энергии теплосчетчика следующим образом:2. The method of implementing an autonomous heat meter, which consists in determining the voltage of the thermal noise of an electromagnetic flow meter at a normal temperature of 20 ° C, then converting the flow rate of the heat carrier into an electrical signal of different polarity in the operating mode, which is matched, amplified in the preamplifier, digitized , register and remember in the memory unit, characterized in that they additionally determine the current noise voltage in the rest mode of the electromagnetic flow meter with a temperature greater than 20 ° С, with different resistance and frequency of the electromagnetic flowmeter circuit, also in rest mode, determine the initial value of the thermal noise voltage depending on the frequency change, on the values of active resistance for different measuring system circuits, on the thermal noise voltage at normal temperature of 20 ° С and from the temperature coefficient of noise, the temperature is measured, amplified, digitized, recorded in the memory unit, then the current value of the thermal noise voltage is determined depending on the frequency change, i.e. U _{θ, ƒ} = K _θ ⋅U _{20 ° C} , where U _{20 ° C} is the thermal noise voltage at a normal temperature of 20 ° C with a resistance value in the measuring system circuits, K _θ is the temperature coefficient of noise, and with a fully filled pipeline moving under the supervision of the operator, after amplification, the coordinated digitized signals from the outputs of the matching amplifier, voltage amplifier, carrying information about the change in coolant flow and temperature, are monitored by the coolant recorded in the memory unit, and provide a reduction in electric power consumption of the heat meter as follows: - увеличивают интервал опроса расхода контролируемой жидкости;- increase the polling interval of the flow rate of the controlled fluid; - отключают части схемы, функции которых не задействованы на текущий момент измерения расхода контролируемой жидкости, расчета, сохранения полученных результатов, отключение производится либо переводом в режим сверхнизкого энергопотребления либо отключением от энергоснабжения;- disconnect parts of the circuit, the functions of which are not involved in the current measurement of the flow rate of the monitored liquid, calculation, saving the results obtained, disconnection is performed either by switching to ultra-low power consumption mode or disconnecting from the power supply; - генератор тока возбуждения катушки первичного преобразователя расхода, управляемый микроконтроллером, настраивают на генерацию тока, минимально необходимого для обеспечения измерения расхода с требуемой точностью;- the generator of the excitation current of the coil of the primary flow converter, controlled by the microcontroller, is tuned to generate the current minimum necessary to ensure the measurement of the flow with the required accuracy; - согласующий усилитель, усилитель напряжения выбирают с минимальными уровнями собственных шумов как по току, так и по напряжению;- matching amplifier, voltage amplifier is chosen with minimum levels of intrinsic noise, both in current and voltage; - минимизируют время, выделяемое на измерения, при этом ограничением эффективности указанного решения будет относительная медлительность сигма-дельта АЦП высокой разрядности с низким значением уровня собственных шумов, следовательно, фильтрацию сигналов с выходов согласующего усилителя выгодно производить до выполнения оцифровки и с этим улучшают соотношение сигнал/шум не менее чем на три порядка и согласно составленному алгоритму и программе осуществляют измерение расхода жидкости, причем в рабочем режиме, в режиме холостого хода, в режиме паузы сокращают среднее потребление тока в цепях ЭМР, что позволяет выбирать срок службы автономного источника питания теплосчетчика таким, чтобы он перекрывал межповерочный интервал, и срок службы теплосчетчика от АИП увеличивают до пяти лет или 45000 часов.- minimizing the time allocated for measurements, while limiting the effectiveness of this solution will be the relative sluggishness of a sigma-delta ADC of high bit depth with a low intrinsic noise level, therefore, it is advantageous to filter signals from the outputs of the matching amplifier before digitizing and with this improve the signal / ratio the noise is not less than three orders of magnitude and according to the compiled algorithm and program, the measurement of the fluid flow is carried out, moreover, in the operating mode, in the idling mode, pause mode reduces the average current consumption in the EMR circuit that allows you to choose the life of a standalone power source the energy meter so that it overlaps the calibration interval and service life of the heat meter from the AIP is increased to five years or 45,000 hours.

Images