Пристрій вимірювання витрати газу

Реферат: Пристрій вимірювання витрати газу містить датчик тиску газу, датчик температури, аналогоцифровий перетворювач, один вхід якого з'єднаний з датчиком тиску, інший вхід - з датчиком температури, один вихід аналого-цифрового перетворювача підключений до засобу розрахунку кількості заправленого газу, виконаному у вигляді обчислювального блока, другий вихід з'єднаний з інформаційним табло. Додатково обладнаний лічильником пробігу транспортного засобу, при цьому як датчик тиску встановлений датчик тиску газу в балоні, як датчик температури встановлений датчик температури газу в балоні, обчислювальний блок також з'єднаний з лічильником пробігу транспортного засобу та інтерфейсним драйвером для підключення до GPS/GSM трекера. UA 117642 U (54) ПРИСТРІЙ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ ГАЗУ UA 117642 U UA 117642 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до газозаправних вимірювального обладнання, що застосовується при експлуатації газобалонних транспортних засобів, в тому числі автомобілів, що працюють на компримованому природному газі, зокрема до вимірювальних пристроїв автомобілів, забезпечених газобалонним обладнанням і дозволяє здійснювати дистанційний контроль витрати газу при роботі двигуна такого автомобіля. Відомий спосіб визначення кількості заправленого компримованого природного газу (КПГ), при якому кількість відпущеного газу, заправленого в балоні транспортних засобів, визначається за таблицями, розробленим ВНІІНГАЗом [див. Каталог продукции АГНКС. Стр. 10. Газозаправочные колонки]. Метрологічно атестовані таблиці складені для автомобілів з різним сумарним обсягом балонів від 50 до 500 літрів, охоплюють температурний інтервал навколишнього середовища від -45 до +45 °C із залишковим тиском в балонах автомобіля від 2 2 до 120 кгс/см . Кожна таблиця призначена для свого температурного інтервалу навколишнього середовища. У відомому способі оператор при заправці балона газом враховує такі параметри: початковий тиск заправляється в балоні Р1; кінцевий тиск заправляється в балоні Р2; місткість заправляється балона V в літрах; температуру навколишнього середовища. Засобом розрахунку кількості заправленого газу є таблиці, за якими оператор з урахуванням вищеперерахованих параметрів визначає кількість заправленого газу і проводить розрахунок за газ. До недоліків відомого способу вимірювання витрати газу слід віднести суб'єктивність, трудомісткість і тривалість розрахунку. Відомо пристрій вимірювання витрати газу, що містить датчики тиску і температури навколишнього середовища [див. Руководящий документ РД 03112194-1095-03. "Руководство по организации эксплуатации газобаллонных автомобилей, работающих на компримированном природном газе". Приказ Минтранса России от 01.01.2002. Нормативные документы, 3 принимаемые отраслевыми министерствами, стр. 47], в якому кількість газу Q (м ) в балонах автомобіля визначається за формулою: Q=P VБ/1000 Z (l) де Р=Р2-Р1 - різниця тиску газу в балонах після закінчення процесу заправки і до початку 2 заправки в кгс/см ; VБ - місткість газових балонів заправляється транспортного засобу в літрах; z - коефіцієнт, що враховує стисливість і температурну корекцію КПГ. Недоліками відомого пристрою вимірювання витрати газу є висока трудомісткість вимірювання, складність і суб'єктивність розрахунків. Відомо пристрій вимірювання витрати газу, що містить датчик тиску газу, датчик температури навколишнього середовища і засіб розрахунку кількості заправленого газу, при цьому в нього введений аналого-цифровий перетворювач, один вхід якого з'єднаний з датчиком тиску, інший вхід - з датчиком температури, вихід аналога цифрового перетворювача підключений до засобу розрахунку кількості заправленого газу, виконаному у вигляді обчислювального блока, виходи якого з'єднані з інформаційним табло і/або друкуючим пристроєм Засіб розрахунку кількості заправленого газу і аналого-цифровий перетворювач виконані у вигляді автономного блока, встановленого в кабіні автомобіля-заправника або в приміщенні оператора [див. патент RU №91162, МПК G01F 1/00(2006.01), опубл.27.01.2010, Бюл.№3].Недоліками відомого пристрою є: неможливість визначення кількості газу в балонах автомобіля відразу після його заправки [див. Руководящий документ РД 03112194-1095-03]. Витрата КПГ в експлуатації вимірюють непрямими методами, для зручності розрахунків використовують спеціальні таблиці. До недоліків пристрою належить неможливість здійснення підрахунку витрати газу за певний інтервал руху автомобіля; відсутня можливість здійснення контролю витрат газу в автомобілі на відстані від нього; конструкція даного пристрою досить громіздка і вимагає використання ПК. У відомому пристрої датчик температури визначає температуру навколишнього середовища, яка може істотно відрізнятися від температури газу в балоні. Так, наприклад, при заправці КПГ газ в балоні нагрівається і його температура може відрізнятися від температури навколишнього середовища на 10-30 °С в залежності від пори року. Це призводить до суттєвого спотворення 2 кількості газу, розрахованого по таблиці. При тиску 180 кг/см в одному балоні і різниці 3 температур в 10 °C помилка в розрахунку складе 0,5 м . Якщо в транспортному засобі є 4 3 балони, помилка складе 2 м , що є істотною величиною. Відомий пристрій є найближчим аналогом. Аналог і пристрій, що заявляється, мають наступні загальні ознаки: 1 UA 117642 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 датчик тиску газу; датчик температури; аналого-цифровий перетворювач, один вхід якого з'єднаний з датчиком тиску, інший вхід - з датчиком температури, один вихід аналого-цифрового перетворювача підключений до засобу розрахунку кількості заправленого газу, виконаному у вигляді обчислювального блока, другий вихід з'єднаний з інформаційним табло. В основу корисної моделі поставлена задача створення малогабаритного, автономного, простого пристрою, що дозволяє вимірювати кількість газу в балонах відразу після заправки транспортного засобу, вимірювати витрату газу при експлуатації за певний інтервал руху транспортного засобу і здійснювати дистанційний контроль витрати газу. Поставлена задача в пристрої вимірювання витрати газу, що містить датчик тиску газу, датчик температури, аналого-цифровий перетворювач, один вхід якого з'єднаний з датчиком тиску, інший вхід - з датчиком температури, один вихід аналого-цифрового перетворювача підключений до засобу розрахунку кількості заправленого газу, виконаному у вигляді обчислювального блока, другий вихід з'єднаний з інформаційним табло вирішується завдяки тому, що пристрій додатково обладнано лічильником пробігу транспортного засобу, при цьому як датчик тиску встановлений датчик тиску газу в балоні, як датчик температури встановлений датчик температури газу в балоні, обчислювальний блок також з'єднаний з лічильником пробігу транспортного засобу та інтерфейсним драйвером для підключення до GPS/GSM трекера. Новим в корисній моделі, що заявляється, є те, що пристрій додатково обладнано лічильником пробігу транспортного засобу, при цьому як датчик тиску встановлений датчик тиску газу в балоні, як датчик температури встановлений датчик температури газу в балоні, обчислювальний блок також з'єднаний з лічильником пробігу транспортного засобу і інтерфейсним драйвером для підключення до GPS/GSM трекера. При цьому як датчик температури газу в балоні використовується термопара. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показана схема пристрою: 1 датчик тиску газу в балонах; 2 датчик температури газу в балонах; 3 аналого-цифровий перетворювач (АЦП); 4 обчислювальний блок; 5 індикація: 6 інтерфейсний драйвер; 7 лічильник пробігу транспортного засобу. Пристрій вимірювання витрати газу (далі-пристрій) містить датчик 1 тиску газу в балонах, датчик 2 температури газу в балонах, аналого-цифровий перетворювач (АЦП) 3, входи якого підключені до виходів датчиків 1 і 2, а вихід АЦП 3 з'єднаний зі входом обчислювального блока (який виконаний на мікроконтролері) 4. До обчислювальному блока 4 підключений лічильник пробігу транспортного засобу 7. Обчислювальний блок 4 підключений до індикаторного табло 5 і багатофункціонального драйвера 6 для підключення до GPS/GSM трекера. Як датчик тиску 1 газу в балоні може бути застосований датчик надлишкового тиску PC-50 фірми APLISENS, як датчик температури газу в балоні 2 використана термопара ДТПL 035-010.120, АЦП 3 інтегрований в мікроконтролер обчислювача, за який може бути використаний STM32, а як інтерфейсний драйвер RS485 може бути використана мікросхема фірми Maxim. Датчик температури газу в балоні 2 розміщений в капсулі, яка встановлена усередині газового балона і закріплена на штативі. Пристрій вимірювання витрати газу працює наступним чином. Пристрій працює від бортової мережі транспортного засобу (12 Вольт). Обчислювальний блок 4 з певною циклічністю знімає показання датчиків тиску 1 і температури 2 газу в балонах. На підставі цих даних проводиться розрахунок кількості газу, яке знаходиться на даний момент в балонах транспортного засобу. Ця інформація відображається на цифровому табло 5 і передається посередництвом інтерфейсного драйвера 6 на GPS/GSM трекер. У режимі визначення витрати газу за фіксований пробіг беруться дані кількості газу в початковий момент Q1 і по приходу сигналу з лічильника пробігу транспортного засобу 7 Q2, далі обчислюється витрата газу R за формулою (2): R=(Q1-Q2)/L (2), де L - кількість пробігу транспортного засобу (км), за яке відбувається вимірювання витрати газу R. Q1 і Q2 - визначають по таблиці. Ця інформація також відображається на цифровому табло 5 і передається на GPS/GSM трекер за допомогою інтерфейсного драйвера 6. Пристрій вимірювання витрати газу виконано у вигляді малогабаритного блоку, встановленого в салоні автомобіля. 2 UA 117642 U Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленої задачі, полягає в підвищенні точності вимірювання і автоматизації процесу вимірювання витрати газу в транспортному засобі відразу після його заправки КПГ. 5 10 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій вимірювання витрати газу, що містить датчик тиску газу, датчик температури, аналогоцифровий перетворювач, один вхід якого з'єднаний з датчиком тиску, інший вхід - з датчиком температури, один вихід аналого-цифрового перетворювача підключений до засобу розрахунку кількості заправленого газу, виконаному у вигляді обчислювального блока, другий вихід з'єднаний з інформаційним табло, який відрізняється тим, що додатково обладнаний лічильником пробігу транспортного засобу, при цьому як датчик тиску встановлений датчик тиску газу в балоні, як датчик температури встановлений датчик температури газу в балоні, обчислювальний блок також з'єднаний з лічильником пробігу транспортного засобу та інтерфейсним драйвером для підключення до GPS/GSM трекера Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3