Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

Kubald 07 Jan 2013 00:08 34884 29
Optex
  • Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

    Jeśli chciałbyś, w ramach choćby wykonywanego samodzielnie systemu inteligentnego domu, mierzyć zużycie wody – poniżej opisane rozwiązanie z pewnością okaże się bardzo pomocne. Zaproponowana metoda jest bezinwazyjna, pozwala na wykorzystanie stosowanego do tej pory wodomierza, a koszty całości są śmiesznie małe.

    W większości instalacji montowane są zwykle wodomierze skrzydełkowe, które wyposażone są w wirnik, będący częścią mechanizmu. Do wirnika przymocowany jest z reguły jeden bądź kilka magnesów – przepływająca przez wodomierz woda porusza wirnik, a zmieniające się pole magnetyczne powoduje wzrastanie wartości wskazywanej przez wodomierz – niezależnie, czy zastosowany jest analogowy czy też elektroniczny licznik.

    Takie „sprzężenie” magnetyczne pomiędzy elementem mierzącym objętość przepływającej wody a licznikiem stosowane jest w prawie wszystkich typach wewnętrznie montowanych wodomierzy. Więc do pomiaru objętości wystarczy wiedzieć tylko kiedy i jak szybko porusza się np. wirnik. A ponieważ do wirnika przymocowane są magnesy, pole magnetyczne powinno być również mierzalne na zewnątrz wodomierza, przy jego obudowie. Można to łatwo sprawdzić, przybliżając kompas do obudowy licznika zużycia wody. Jeśli igła kompasu będzie się poruszała w momencie przepływu wody, oznacza to, że takie fluktuacje pola magnetycznego mogą zostać zmierzone.

    Najrozsądniejszym rozwiązaniem do pomiaru pola magnetycznego wydaje się być hallotron – w opisywanym rozwiązaniu autor użył hallotronów SS494B firmy Honeywell, ale nada się każdy inny czujnik Halla, nie zatrzaskowy i o porównywalnej bądź lepszej czułości. Model SS494B ma czułość rzędu 5mV / 1 Gs (gaus). Dla porównania, ziemskie pole magnetyczne to wskazanie rzędu 0,5 Gs, magnes od lodówki – 50 Gs, a magnes neodymowy – 1000 i więcej gausów.

    Zaproponowany hallotron SS494B jest bardzo czułym elementem, a przy tym dość tanim – zapewnia też możliwość pomiaru wartości indukcji magnetycznej do 400 Gs. W zależności od typu wodomierza może on mieć obudowę z różnych materiałów (plastik bądź metal) i rejestrowana na zewnątrz indukcja magnetyczna może nie przekraczać 1 Gs. Jest to nie lada wyzwanie pomiarowe!

    Aby dokładnie określić moment, kiedy indukcja magnetyczna zwiększa się właśnie o jeden gaus, a na wyjściu hallotronu pojawia się napięcie wyższe o ok. 5 mV od napięcia spoczynkowego należy zastosować wzmacniacz operacyjny. Na poniższym rysunku można zobaczyć oscylogram fluktuacji wskazań hallotronu wywołanych zmianami indukcji magnetycznej 0,75 Gs z częstością około 1,5 Hz. Niewielka sinusoida, która powinna odpowiadać takim zmianom jest praktycznie nie widoczna z powodu silnego szumu, dlatego też odpowiednie filtrowanie sygnału przed jego wzmocnieniem jest kwestią kluczową.

    Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

    Schemat wzmacniacza wraz z filtrem można zobaczyć poniżej.

    Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

    Do wzmacniania sygnału autor proponuje użyć wzmacniacza operacyjnego LM124. Pracującego jako wzmacniacz odwracający. Wyjście hallotronu połączone jest z odwracającym wejściem wzmacniacza operacyjnego poprzez potencjometr R2, pozwalającym regulować wzmocnienie. Wejście nieodwracające układu LM124 podłączone jest do dzielnika napięcia, także regulowanego za pomocą potencjometru R3. Jako potencjometry warto zastosować 15- bądź 25-obrotowe trymery cermetowe.

    Ważnym elementem obwodu jest kondensator C1 o wartości 0,1 µF, który działa jako filtr dolnoprzepustowy, zmniejszając wzmocnienie wzmacniacza dla wyższych częstości.

    Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

    Aby dobrze dopasować działanie układu filtrująco-wzmacniającego należy użyć oscyloskopu i woltomierza. Najpierw należy wyregulować napięcie na dzielniku do poziomu odpowiadającemu dokładnie napięciu spoczynkowemu hallotronu. Następnie, mierząc już konkretny przepływ wody (rzędu 1 litra/min) należy wyregulować wzmocnienie i ew. doregulować napięcie na dzielniku. Na powyższym rysunku widać oscylogram odpowiadający sygnałowi fluktuacji wyjścia hallotronu o 3-4 mV, wzmocnionemu do poziomu sinusoidy o amplitudzie 3,28 V (przy zasilaniu wzmacniacza napięciem 5V). Taki sygnał może być z łatwością zinterpretowany przez mikroprocesor.

    Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu

    Źródło

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Kubald
    Level 15  
    Offline 
    Has specialization in: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald wrote 188 posts with rating 95, helped 0 times. Live in city Kraków. Been with us since 2004 year.
  • Optex
  • #2
    huluk
    Level 32  
    Widzę zastosowanie tego rozwiązania w celu zabezpieczenia przed zalaniem - spięcie z centralką alarmową i elektrozaworem. Może to uratować dom/mieszkanie przed zalaniem. Mi kiedyś "pieprznął" niespodziewanie wężyk od dolnopłuka i zanim ktokolwiek zdążył z pracy przyjechać i zakręcić wodę to mokro było już na klatce schodowej...
  • #3
    Galareta
    Level 22  
    Ciekawe co by powiedział ktoś z zakładu wodociągowego widząc wodomierz owinięty taśmą i wystające kabelki:]
  • #4
    soki
    Level 17  
    Galareta wrote:
    Ciekawe co by powiedział ktoś z zakładu wodociągowego widząc wodomierz owinięty taśmą i wystające kabelki:]

    Zwykle panowie z zakładów wodociągowych zapowiadają się z wizytą, co za tym idzie instalację można na czas odczytu zdemontować. Ale wydaje mi się że argument z zabezpieczeniem domu przed zalaniem jest w zupełności wystarczający, Panowie tępi nie są i raczej zrozumieją, że nie chodzi o oszustwo a bezpieczeństwo domu.
  • Optex
  • #6
    misiek1784
    Level 14  
    Quote:
    Widzę zastosowanie tego rozwiązania w celu zabezpieczenia przed zalaniem - spięcie z centralką alarmową i elektrozaworem


    A w jaki sposób miało to by zabezpieczać przed zalaniem??
  • #8
    misiek1784
    Level 14  
    Jedynie w ten sposób że gdy woda jest pobierana nieustannie przez np 3 min zostaje odcięta...
  • #9
    DjExit
    Level 23  
    misiek1784 wrote:
    Quote:
    Widzę zastosowanie tego rozwiązania w celu zabezpieczenia przed zalaniem - spięcie z centralką alarmową i elektrozaworem


    A w jaki sposób miało to by zabezpieczać przed zalaniem??


    Logiczne że jak masz uzbrojony alarm = nie ma Cie w domu. A co za tym idzie jeśli wtedy woda zaczyna płynąć oznacza to kłopoty.
  • #10
    misiek1784
    Level 14  
    A jak śpię też mam wł alarm?? Nastawienie prania i pójście np do sklepu też odpada...

    Już lepiej po kombinować z czasówką
  • #11
    DjExit
    Level 23  
    Każdy system alarmowy na bazie którego buduje się inteligentny dom (np. Satel Integra) pozwala na zaprogramowanie rożnych zależności zadziałania jakiś czujników. Poza tym można go poprostu zablokowac jak ma działać pralka :D Wydaje mi się, że jest to dobra alternatywa dla standardowych czujek zalania bo kiedy czujka zalania zadziała to już jest "po ptokach", a takie wykrywanie niechcianego przepływu wody pozwoli praktycznie zapobiec jakimkolwiek zniszczeniom.
  • #12
    a.bakus
    Level 15  
    Bardzo interesująca lektura. Kombinowałem właśnie jak wykonać pomiary przepływu w mojej instalacji CO i myślałem o zbudowaniu przepływomierza w oparciu o 2 czujniki Halla (chociaż nie wiem czy jest taka konieczność bo drugi czujnik pozwala na stwierdzenie kierunku przepływu). Wychodzi na to, że elektronikę mam opracowaną :) Zostaje mi część mechaniczna.
  • #14
    a.bakus
    Level 15  
    Profesjonalne przepływomierze mają dwa czujniki Halla przesunięte od siebie o kąt 90' względem osi obrotu magnesika w wirniku. Kiedy natężenie pola magnetycznego na pierwszym czujniku wyprzedza w fazie natężenie pola na drugim to wiemy, że wirnik kręci się powiedzmy w prawo i woda płynie od A do B. A jak natężenie na drugim czujniku wyprzedza w fazie to na pierwszym to wiemy, że wirnik kręci się w przeciwną stronę czyli woda płynie z B do A.

    Mam nadzieję, że to nakreśliłem zrozumiale.

    Oczywiście, jeśli jesteśmy pewni kierunku przepływu wody to nie trzeba stosować dwóch czujników co zasugerowałem w poprzednim poście Szymonie122. Wystarczy jeden i liczymy tylko ilość obrotów wirnika i przeliczamy na objętość cieczy.

    Pomiar temperatury cieczy w porównaniu z pomiarem ilości przepływającej cieczy jest raczej trywialny (z punktu widzenia elektronika). Wiedząc ile cieczy krąży w określonym czasie w obwodzie i znając różnicę temperatur na zasilaniu i powrocie to można wyliczyć jaka jest ilość energii cieplnej oddawanej (lub uzyskiwanej) w obwodzie. Kierunek przepływu cieczy ma niebagatelne znaczenie przy obliczeniach bo decyduje o kierunku przekazywania energii.

    Na tej zasadzie działają kalorymetry stosowane w węzłach ciepłowniczych chociażby w blokach mieszkalnych w celu rozliczenia energii cieplnej pobranej przez poszczególnych lokatorów.
  • #15
    Galareta
    Level 22  
    Panowie odcięcie wody jak zacznie płynąć i nas nie ma w domu to każdy zawór kulowy potrafi zrobić:]
    Więc jakoś dziwnie rozumujecie jeżeli już by ktoś chciał robić zabezpieczenie to ono musiało by zostać uzbrojone i np przy poborze iluś tam l/h się załączać dopiero.
  • #16
    KJ
    Level 31  
    Pomysł sam w sobie ciekawy. Zastosowania? Widzę kilka. Po pierwsze można prosto przerobić zwykły tani wodomierz na całkiem dokładny przepływomierz elektroniczny. Można też zbudować system automatycznie monitorujący zużycie wody w domu. Czy odmierzający ściśle określone porcje wody np. do systemu nawadniania ogródka. Można nawet mierzyć ilość ciepła uzyskanego z kolektorów słonecznych - pomiar temperatury przed i po kolektorze oraz pomiar ilości cieczy przepuszczonej przez kolektor pozwala obliczyć ilość pochłoniętego ciepła. oczywiście trzeba znać gęstość i ciepło właściwe medium.
  • #17
    shimano73
    Level 12  
    Pomysł bardzo ciekawy, ja spróbuję go wykorzystać do kontroli poziomu w szambie. Tylko niewielką część wody się zjada , więc powinno zadziałać. Myślałem o tym , ale to kable, to jakiś czujnik ,niby proste a jednak problem a to rozwiązuje wszystkie problemy, taka bezprzewodowa kontrola .
  • #18
    Kobra
    Level 18  
    Quote:
    ja spróbuję go wykorzystać do kontroli poziomu w szambie.
    A czy nie lepiej zastosować jakiś czujnik pływakowy??
    Pomysł z wykorzystaniem hallotronu jest ciekawy, jednak ja wolałbym wykorzystać czujniki wilgotności.
    Pozdrawiam
  • #19
    saly
    Level 32  
    W sumie można by kontrolować przepływ wody w głównym zasilniu i do tego jakiś patent do kontroli cieczy w kolektorze kanalizacyjnym. Jeśli wartość czystej wody naliczy 50 litrów i nie będzie przepływu przez kolektor wtedy i przy dalszym wypływie wody "reakcja".
    Pomiar ścieków korytem VENTURIEGO.

    Na ogród przeważnie założony jest oddzielny wodomierz.

    Kiedyś widziałem wodomierz który na połowie tego środkowego kółka miał świecącą warstwe odblaskową, można by wykorzystać transooptor.
  • #20
    Romanes
    Level 11  
    saly wrote:
    W sumie można by kontrolować przepływ wody w głównym zasilniu i do tego jakiś patent do kontroli cieczy w kolektorze kanalizacyjnym. Jeśli wartość czystej wody naliczy 50 litrów i nie będzie przepływu przez kolektor wtedy i przy dalszym wypływie wody "reakcja".
    '.....' .


    A jeśli ktoś lubi się pluskać w wannie, dużej, i to codziennie na przykład?
  • #21
    a.bakus
    Level 15  
    Romanes wrote:
    A jeśli ktoś lubi się pluskać w wannie, dużej, i to codziennie na przykład?
    To niech się nie zdziwi jak kiedyś mu się wanna przeleje :)
  • #22
    zweinstein
    Level 17  
    Wracając do zabezpieczenia mieszkania przed zalaniem. U mnie był tylko raz przypadek awarii wodociągowej - zawiódł..... sam wodomierz. Z nieznanych przyczyn uległ zniszczeniu wskutek rozerwania obudowy. Całe szczęście był to wodomierz odliczający wodę jaka została zużyta na cele gospodarcze, a nie trafiała do ścieków (oszczędzanie na kosztach ścieków)... Nikt z wodociągów nie wiedział jak i dlaczego to się stało...
  • #23
    gbd.reg
    Level 21  
    Założyć taki czujnik na liczniku, do tego przepływomierz przy pralce aby wiedzieć, że to ona akurat wodę zużywa i dla pewności w pralce wewnątrz dorobić czujnik zalania (sam zastosowałem u siebie "ciekawy" patent: na dnie pralki rozścielona jest folia, która ma kilka dziurek aby woda mogła uciec, ale nie za szybko... Pzy jakimkolwiek wycieku już po chwili na folii jest trochę wody, której chwilkę zajmuje żeby spłynąć. Na folii 2 elektrody, które przy zwarciu ich ze sobą wodą zamykały elektrozawór... Rozwiązanie takie, gdyż łazienka jest dosyć spora, a zwykly czujnik zalania przy podłodze zadziałałby dopiero jakby troszkę już tej wody na podłodze było. A tak przy minimalnym wycieku w pralce od razu jest reakcja :)
  • #24
    snnaap
    Level 25  
    Panowie, poniżej rozwiązanie komercyjne.

    Pomiar zużycia wody z wykorzystaniem hallotronu


    I wcale nie drogie.

    Cena zwykłego licznika - ok. 60 zł
    Cena licznika przystosowanego do nadajnika impulsów - ok.
    80 zł
    Cena licznika z nadajnikiem (komplet) - ok. 130 zł
    Sam nadajnik 48 zł.

    Nadajnikiem jest kontaktron.
    1 impuls = 1-10-100-1000 litrów


    Pozdrawiam
  • #25
    a.bakus
    Level 15  
    Przy kontaktronie trzeba odfiltrować drgania styków. Ale to nie problem.
  • #27
    snnaap
    Level 25  
    Nie chciałbym być źle odebrany ale, 1m3 wody to 1000 litrów. W mojej miejscowości cena m3 wody wynosi 8,68 zł. Cena jednego litra 0,00868 zł, czyli przy pomiarze kosztów zużycia wody rozdzielczość 1 litra jest chyba nawet za duża ;)
    Innym pytaniem pozostaje kwestia przepływu. Maksymalny przepływ standardowego licznika to 2-3 m3/h daje nam to 0,83l/s czyli maksymalna częstotliwość impulsów to 1,2 Hz (jeżeli dobrze liczę).
    Szczerze mówiąc to nie wiem do czego mogła by się przydać większa rozdzielczość niż 1imp/l przy domowych zastosowaniach.
    No chyba ze mówimy tutaj o jakimś dozowaniu płynów i ilość musi być dozowana w dokładności np do 100ml, ale do tego już nie służą standardowe wodomierze.

    Pozdrawiam

    Dodano po 2 [minuty]:

    Ale faktycznie zabawa halotronem i zdobywanie wiedzy z dziedziny magnetyzmu przy wykonywaniu takiego projektu - bezcenne:D
  • #28
    Galareta
    Level 22  
    Co do rozwiązania komercyjnego podanego tutaj to kontaktron ma mniejszą żywotność i wychodzi to 3x drożej.

    Licznik + przesyłka 1/2" - legalizowany z przesyłka top koszt około 35zł (używany)
    halotron + elektronika ~10zł
    dodatkowo zyskujemy wiedzę.

    ps. kontaktron na moim liczniku jak jest u góry się porusza. więc może tam jest większe pole niż z boku?
  • #29
    Morpheusss
    Level 16  
    Nie bardzo rozumiem jak kontaktron w tym konkretnym zastosowaniu może mieć zauważalnie mniejszą żywotność od halotronu. Przecież przez styki nie będziesz załączać 2kW czajnika na wodę. Przy rozsądnej elektronice przez styki popłyną uA. Przy srebrzonych stykach i rurce wypełnionej gazem obojętnym nie ma mowy o zużyciu.
    Sam pomysł ciekawy, ale ja osobiście wolałbym zastosować komercyjne opracowanie, tym bardziej że nie jest sporo droższe ale za to pewne i sprawdzone. Nie po to chyba będziemy robić zabezpieczenie domu przed zalaniem, żeby potem się okazało że zabezpieczenie nie zadziałało ;)
  • #30
    szymon122
    Level 38  
    No ale jak by nie patrzeć ten "drucik" w kontaktronie (czy jak to się nazywa) się rusza, a co się rusza to zawsze się urwie :D a tak na serio to chodzi mi o zmęczenie materiału, bo jednak nie jest to ciągnie dołożony magnes tylko 1Hz.