Научный журнал
Научное обозрение. Педагогические науки
ISSN 2500-3402
ПИ №ФС77-57475

ОБЗОР КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ УЧЕТА И РЕГИСТРАЦИИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ВОДЫ ОБЪЕКТАМИ ЖКХ

Фролов И.С. 1
1 Донской государственный технический университет
Проведен обзор счетчика регистрации потребления энергоресурсов и воды на объектах ЖКХ, определены основные назначения данного устройства, а так же цели и область применения, представлены и описаны составные части из которых состоит счетчик, в особенности такие как крыльчатый прибор, выделены его достоинства и недостатки, микроконтроллер STM8L152C6, описаны его основные функции, проведен анализ характеристик микроконтроллеров, обоснован выбор микроконтроллера STM8L152C6, 9-тисегментный индикатор TIC33, представлены основные характеристики данного индикатора, источник питания батарея ER14505 , описаны характеристики данной батареи, подробно рассмотрен принцип работы счетчика потребления энергоресурсов и воды, определены основные виды датчиков, которые измеряют вращение крыльчатки, на которой установлен магнит и передают данные на измерительное устройство, которое, в свою очередь, преобразует измеренное количество оборотов в объем воды и сопоставляет данные с соответствующим тарифом по отдельности и по всем тарифам , рассмотрены основные составляющие на печатной плате измерительного устройства, определено назначение low-drop-преобразователя на данной плате, рассмотрена работа двух магнитодатчиков, а так же способ обмена данными с внешними устройствами.
комплекс системы учета энергоресурсов и воды
счетчик воды
энергоресурсы и вода
батарея ER14505
индикатор TIC33
микроконтроллер STM8L152С6
1. ГОСТ 12997-84 [Текст] Изделия ГСП. Общие технические условия – URL: https://www.ntm.ru/UserFiles/File/document/CommonMaterials/gost_12997-84.pdf -2с.
2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) [Текст] Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (КОД IP) – URL: http://bolid.ru/files/554/732/h_6445e10183917893274350e0aceaf058.-3с.
3. Ekits.ru [Электронный ресурс] // Дисплей TIC33: сайт. ? URL: https://ekits.ru/catalog/indication/lcd_displei/displey_tic33 (дата обращения: 23.02.2019)
4. Компэл [Электронный ресурс] // ER14505-VD 3.6V: сайт. ? URL: https://www.compel.ru/infosheet/EEMB/ER14505-VB %203.6V (дата обращения: 23.02.2019)
5. Рынок микроэлетроники [Электронный ресурс] // STM8L152C6 8-разрядные микроконтроллеры с ультранизким энергопотреблением, LCD драйвером: сайт. ? URL:http://catalog.gaw.ru/index.php?page=component_detail&id=30227 (дата обращения: 22.02.2019)

Изделие входит в состав аппаратно-программного комплекса системы учета и регистрации потребления энергоресурсов и воды объектами ЖКХ и предназначено для:

- измерения показаний расхода горячей и холодной воды;

- передачи показаний расхода горячей и холодной воды и показателей состояния прибора учета;

- учета потребленной горячей и холодной воды по каждому тарифу в отдельности и по всем тарифам;

- отображения информации о потребленном количестве воды, серийном номере прибора учета, текущей дате и времени;

- регистрации событий, возникающих в процессе эксплуатации прибора учета;

- программирования.

Прибор учета предназначен для использования домохозяйствах, размещённых в городской либо сельской местности, многоквартирных либо частных постройках.

Степень защиты данного прибора: IP67 [2]

Интеграция прибора учета в комплекс осуществляется через встроенные проводной (RS-485) интерфейс и беспроводной трансивер ISM (Industrial, science and medical) диапазона, посредством внешнего GSM-концентратора.

Одной из основных составляющих данного устройства является крыльчатый прибор.

Крыльчатый прибор учёта является наиболее распространённым, хорошо изученным методом измерения расхода, широко применяемым в коммерческих приборах учёта. Принцип действия крыльчатого счётчика основан на пропорциональной зависимости объёма жидкости, протекающей через прибор учёта, с числом оборотов крыльчатки, находящейся на пути движущейся жидкости. Движение крыльчатки через специальную муфту передаётся на счётное устройство (электронное или механическое) и, после обработки, преобразуется в стандартные единицы объёма и отображается на устройстве индикации.

Преимущества крыльчатого прибора учёта:

- относительная дешевизна и автономность;

- стабильность показаний;

- простота монтажа и обслуживания.

Недостатки:

- высокая чувствительность к механическим примесям и отложениям в проточной части прибора;

- низкая чувствительность на малых расходах;

- наличию выступающих в поток движущихся частей, подверженных износу.

Не менее важным элементом является микроконтроллер, который выполняет основные функции сбора, а так же накопления измерений, хранение, управление ЖК-дисплеем, управлением системой питания [1].

Анализируя популярные модели микроконтроллеров и их характеристики, основными из которых являлись экономичность и функциональность, был выбран оптимальный вариант – микроконтроллер серии STM8L, а именно микроконтроллер STM8L152С6.[5]

Для отображения информации применяется устройство индикации.

В качестве устройства индикации используется 9-тисегментный LCD дисплей TIC33 , который представлен на рис. 1.

frol1.tif

Рис. 1. Индикатор TIC33

Характеристики:

- размер: 37 x 15мм;

- температурный диапазон: -20...+70C;

- Напряжение питания: 2,5...3,5В. [3]

Сравнительные характеристики микроконтроллеров

Параметр

Необходимо

STM8L152С6

ATmega48PA-PU

ATtiny13A-SSU

PIC16F505-I/SL

Средняя цена, долл. США

< 1

0,874

2,62

0,52

0,7

Объем flash-памяти (ROM, памяти программ)

32 КБайт

32 КБайт

4 КБайта

1

КБайт

1

КБайт

Объем оперативной памяти (RAM, памяти данных)

512 Байт

2048 Байт

512 Байт

64 Байта

72 Байта

Тактовая частота

4 МГц

16 МГц

20 МГц

20 МГц

20МГц

Линий ввода/вывода

4

41

23

6

12

АЦП

3

25 каналов

12 бит

8 каналов

10 бит

4 канала

10 бит

0

ЦАП

0

12 бит

0

0

0

USART

1

1

1

0

0

SPI

1

1

1

1

0

I2C

0

1

1

0

0

Количество таймеров

1

4

3

1

1

DMA

1

5 каналов

0

0

0

Для обеспечения стабильной работы прибора на протяжении всего периода эксплуатации необходим встроенный источник питания. Батареи ER14505 представленные на рис. 2 доказали свою эффективность в других устройствах и были выбраны в качестве основного источника питания.

frol2.tif

Рис. 2. Батареи ER14505

Характеристики:

- емкость элемента 2400 мА/ч;

- срок службы от 3 до 15 лет;

- ток саморазряда <1 % в год;

- Рабочая температура: -60+85С.[4]

Принцип работы:

Вращение крыльчатки с установленным на ней магнитом фиксируется магнитоконтактными датчиками, установленными на плате регистрирующего устройства, которое осуществляет преобразование число оборотов ротора в объем измеренной воды. Ведущая магнитная муфта расположена в воде, в измерительной полости на крыльчатке.

Измерительное устройство имеет плату с расположенными на ней двумя магнитоконтактными и температурными датчиками, регистрирующими количество оборотов вращающейся крыльчатки и температуру жидкости, центральный контроллер, энергонезависимую память DD3, ЖК-дисплей, радиоконтроллер, интерфейсы и батарею питания.

Питание электронной схемы прибора учёта осуществляется литий-тионилхлоридной батареей типоразмера АА ER14505, расположенной на основной плате контроллера, через LowDrop-преобразователь который понижает напряжение до 3,3 В.

Магнитоконтактные датчики, находящиеся на основной плате, подключены непосредственно к микроконтроллеру. Первый магнитоконтактный датчик выполняет основную функцию снятия данных с вращающейся крыльчатки, а второй выполняет дублирующую функцию снятия данных с вращающейся крыльчатки для определения ложных срабатываний первого, либо выполняет его функции при выходе того из строя. Также датчики имеют функцию определения поднесения магнита для несанкционированной остановки прибора учёта.

Сигналы с магнитоконтактных датчиков поступают в микроконтроллер, в котором обрабатываются и сохраняются в энергонезависимой памяти DD3, подключённой к контроллеру.

Вывод и отображение данных о накопленном расходе жидкости производится микроконтроллером на ЖК-дисплей.

Переключение кадров отображения информации на дисплее осуществляется кнопкой, которая находится лицевой панели Прибора учёта.

Программирование контроллера осуществляется через четырёхконтактный разъем, который расположен на основной плате контроллера.

Обмен данными с внешними устройствами может осуществляться посредством радиоконтроллера, а также через встроенный интерфейс RS-485, реализованный на драйвере интерфейса DD2.


Библиографическая ссылка

Фролов И.С. ОБЗОР КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ УЧЕТА И РЕГИСТРАЦИИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ВОДЫ ОБЪЕКТАМИ ЖКХ // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 2-3. – С. 104-106;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=1907 (дата обращения: 23.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674