BRPI0805721A2

BRPI0805721A2 - individualized water flow meter for vertical condominiums

Info

Publication number: BRPI0805721A2
Authority: BR
Inventors: Barros Elcio Calvalcante De
Original assignee: Barros Elcio Calvalcante De
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2010-03-09

Abstract

MEDIDOR INDIVIDUALIZADO DE VAZãO DE áGUA PARA CONDOMìNIOS VERTICAIS. A presente invenção refere-se a um medidor de consumo de água para uso em condomínios verticais; a esta, foi dada construção original para evitar substituição ou secionamento das tubulações existentes e serviços de alvenaria. A fig 1 mostra os detalhes construtivos do medidor que é composto por uma turbina 1 disposta no sentido transversal à passagem do fluído (água) onde o movimento do fluído provoca o movimento rotacional da turbina, um magneto 3 é fixo ao eixo da turbina 1 de tal forma que os campos magnéticos Norte e Sul sejam alternados proporcionalmente ao movimento da turbina 1, um sensor de efeito hall 4 é colocado próximo do magneto, para cada mudança no campo magnético é gerada um pulso de corrente, o total de pulsos e convertido na quantidade de fluído que passa pela turbina, um circuito eletrónico 6 composto por microcontrolador de baixo custo converte os pulsos de corrente em sinais elétricos digitais; Estes sinais digitais proporcionais a volume de fluido (água) que passa pela turbina disposta em cada ramal que alimenta a unidade habitacional serão totalizados no respectivo medidor central da unidade habitacional. O microprocessador monitora o dispositivo antifraude 9, indicando possíveis violações, o microprocessador também informa mal funcionamento dos dispositivos sensores. Como a turbina 1 é inserida pela abertura 2 da gaveta 5 do registro de entrada disponível em todo os ramais de entrada, torna-se desnecessário o secionamento da tubulação ou mesmo trabalhos de alvenaria viabilizando a medida por unidade habitacional, mesmo em edifício antigos com sistemas de aquecimento central ou com válvulas tipo Hydra. Todo o medidor e dispositivos eletrónicos são protegidos pela canopla 7 que é fixada firmemente ao registro, o sensor antifraude 9 é acionado sempre que a canopla é retirada enviando ao medidor central um aviso de violação. O Medidor central que esta localizado externamente a unidade habitacional monitora constantemente os medidores locais (localizados em cada registro de entrada de água na unidade habitacional), na falta do sinal de um dos medidores locais um sinal de alarme é acionando no medidor central.INDIVIDUALIZED WATER FLOW METER FOR VERTICAL CONDOMINIUMS. The present invention relates to a water consumption meter for use in vertical condominiums; This was given original construction to prevent replacement or sectioning of existing pipes and masonry services. Fig. 1 shows the constructive details of the meter which is composed of a turbine 1 arranged transversely to the fluid (water) passage where fluid movement causes the rotational movement of the turbine, a magnet 3 is fixed to the axis of turbine 1 of In such a way that the North and South magnetic fields are alternated proportionally to the movement of the turbine 1, a hall effect sensor 4 is placed close to the magnet, for each change in the magnetic field a current pulse is generated, the total pulses are converted to the amount of fluid passing through the turbine, an electronic circuitry composed of a low cost microcontroller converts current pulses into digital electrical signals; These digital signals proportional to the volume of fluid (water) passing through the turbine arranged at each branch that feeds the housing unit will be totaled in the respective central meter of the housing unit. The microprocessor monitors the anti-fraud device 9, indicating possible violations, the microprocessor also reports malfunction of the sensing devices. As the turbine 1 is inserted through the opening 2 of the entry drawer 5 available throughout the inlet branches, pipe sectioning or even masonry work is unnecessary, enabling measurement per housing unit, even in older buildings with systems central heating or with Hydra valves. All meter and electronic devices are protected by canopy 7 which is securely attached to the register, the anti-fraud sensor 9 is triggered whenever the canopy is removed sending a tamper warning to the central meter. The central meter that is located externally to the housing unit constantly monitors the local meters (located at each water intake register in the housing unit), in the absence of the signal from one of the local meters an alarm signal is triggered on the central meter.

Description

"MEDIDOR INDIVIDUALIZADO DE VAZÃO DEAGUA PARA CONDOMÍNIOS VERTICAIS""INDIVIDUALIZED WATER FLOW METER FOR VERTICAL CONDOMINIUMS"

A presente invenção refere-se a um medidor deconsumo de água para uso em condomínios verticais; a esta, foidada construção original para evitar substituição ou secionamentodas tubulações existentes e conseqüentes serviços de alvenaria.The present invention relates to a water consumption meter for use in vertical condominiums; The original construction was designed to prevent replacement or sectioning of existing pipes and consequent masonry services.

É composta por uma turbina disposta no sentidotransversal à passagem do fluído (água) onde o movimento dofluído provoca o movimento rotacionaí da turbina, um magneto éfixo ao eixo da turbina de tal forma que os campos magnéticosNorte e Sul sejam alternados com o movimento da turbina,umsensor de efeito hall é colocado próximo do magneto, para cadamudança no campo magnético é gerada uma corrente quer variaproporciona! ao campo magnético a qual também é proporcional aquantidade de fluído que passa pela turbina, um circuito eletrônicocomposto por microcontrolador de baixo custo converte asvariações de corrente em sinais elétricos digitais; Estes sinaisdigitais proporcionais a volume de fluido que passa pelas turbinasdispostas em cada rama! que alimenta a unidade habitacional,o serão totalizados no respectivo medidor dá unidade habitacional.It is composed of a turbine arranged in a transverse direction to the passage of fluid (water) where the fluid movement causes the rotational motion of the turbine, a magnet fixed to the turbine axis such that the magnetic fields North and South are alternated with the movement of the turbine, A hall effect sensor is placed close to the magnet, for each change in the magnetic field a current is generated that varies! To the magnetic field which is also proportional to the amount of fluid passing through the turbine, a low-cost microcontroller-based electronic circuit converts current variations into digital electrical signals; These digital signals are proportional to the volume of fluid passing through the turbines arranged at each branch. that feeds the housing unit, the will be totaled in the respective meter gives housing unit.

O microcontrolador também monitora os dispositivosantifraude, indicando possíveis violações ou malfuncionamento dossensores.The microcontroller also monitors anti-fraud devices, indicating possible violations or malfunctions of the sensors.

As soluções conhecidas usam medidores de vazão padronizadosdos tipos, volumétricos ou velocimétricos associados com sensoresmagnéticos para medição da passagem de água.Para instalação destes medidores a tubulação de fornecimento deágua tem que ser secionada para que o medidor seja colocado emsérie com o fluxo de água.Known solutions use standard type, volumetric or velocity flowmeters associated with magnetic sensors to measure water passage. For installation of these meters the water supply piping must be sectioned for the meter to be placed in series with the water flow.

Conseqüentemente, este procedimento envolve trabalhos dealvenaria com troca parcial ou total da tubulação e troca oureposição dos revestimentos já existentes.Consequently, this procedure involves deal-making work with partial or full pipe replacement and replacement or replacement of existing coatings.

Tendo em vista que existem muitos prédios construídos com variasprumadas de água para abastecimento das unidades habitacionaise muitos usam sistemas de descarga com válvulas tipo Hydra, e:o ainda existem prédios com sistema de aquecimento central, tornase economicamente inviável a implantação dos medidoresconvencionais e conseqüentemente a individualização do consumode água.Given that there are many buildings built with a variety of water to supply the housing units and many use Hydra-type valve discharge systems, and: o there are still buildings with central heating system, it is economically unviable to deploy conventional meters and therefore the individualization. from consuming water.

Como os recursos hídricos estão cada vez mais escassos, osedifícios novos já vem disponibilizando a medição de consumo deágua por unidade habitacional.As water resources are becoming increasingly scarce, new buildings are already making available the measurement of water consumption per housing unit.

A individualização do consumo de água nas habitações.verticaistem provado ser uma forma justa e eficaz para economia dosrecursos hídricos, permitindo que cada família pague pela águao consumida e não pela média consumida em todas as unidadeshabitacionais.Individualizing water consumption in households has proven to be a fair and effective way to save water resources, allowing each household to pay for water consumed rather than the average consumed in all housing units.

A implementação de sistemas de medida de consumo de água emedifícios antigos é um requisito obrigatório pelos motivos expostosno parágrafo anterior. Como todas as entradas de água na unidade habitacional temobrigatoriamente um registro, a turbina é inserida pela abertura dagaveta do registro, disponível em todo os ramais de entrada deagua, assim torna-se desnecessário o secionamento da tubulaçãooii mesmo trabalhos de alvenaria viabilizando a medida por unidadehabitacional, mesmo em edifício antigos com válvulas tipo Hydra oucom sistema de aquecimento central.The implementation of water consumption measurement systems in old buildings is a mandatory requirement for the reasons stated in the previous paragraph. As all water inlets in the housing unit are required to have a register, the turbine is inserted through the opening of the register drawer, available throughout the water inlets, so pipe sectioning is unnecessary, even masonry work enabling the measurement per household unit even in older buildings with Hydra type valves or with central heating system.

Varias patentes relacionadas com medidores de vazão de água jáforam depositados, estes medidores são constituídas por turbinas,sensores elétricos, magnéticos ou ópticos associados com circuitos pelo medidor.Several patents related to water flow meters have already been deposited, these meters consist of turbines, electrical, magnetic or optical sensors associated with circuits by the meter.

Por exemplo: a patente US Pat. N°3636767 que trata de um turbinacom magneto acoplado ao eixo da turbina e sensor tipo Hall,contudo para a introdução do mecanismo é preciso que a tubulaçãode água seja secionada, além deste fato não existe circuitos de processamento digital para monitoramento dos dispositivos anti, fraude.For example: US Pat. No. 3636767 which deals with a turbine with magnet coupled to the turbine shaft and Hall sensor, however for the introduction of the mechanism the water piping must be sectioned, besides this there is no digital processing circuitry for monitoring the anti-fraud devices. .

Também é conhecido a patente US pat. N2 3701277 que trata deum medidor convencional ainda em uso para medida do consumode água em residenciais horizontais. Estes medidores são ainda mais difíceis de serem instalados, os trabalhos de alvenaria e osecionamento das tubulações de fornecimento de água elevam emmuito os custos de instalação e manutenção, alem da dificuldade domonitoramento e instalação de sistemas antifraude.Also known is US Pat. No. 3701277 which deals with a conventional meter still in use for measuring water consumption in horizontal residential homes. These meters are even more difficult to install, masonry work and the placement of water supply pipes greatly increase installation and maintenance costs, as well as the difficulty of monitoring and installing anti-fraud systems.

A patente PI0604023-3 trata de uma variação dos medidores convencionais onde foram implementados dispositivos detelemedição via rádio, toda via as dificuldades de instalação emanutenção continuam existindo.Nos casos onde as unidades habitacionais são equipadas comválvulas tipo Hydra a instalação de medidores convencionais éimpossível dada às perdas de carga intrínsecas deste tipo demedidor.The patent PI0604023-3 deals with a variation of conventional meters where radio measuring devices have been implemented, however the difficulties of installation and maintenance continue to exist.In cases where housing units are equipped with Hydra-type valves the installation of conventional meters is impossible due to losses. intrinsic load balances.

A descrição que se segue e as figuras associadas, tudo dado eexemplo não limitativo, farão compreender bem a invenção.A figura 1 apresenta um corte longitudinal do registro de água coma turbina, sensor e circuito eletrônico já instalado. A figura 2 apresenta a turbina nas suas partes, a visão explodidamostra os detalhes construtivos.The following description and associated figures, all given and non-limiting example, will make the invention well understood. Figure 1 shows a longitudinal section of the water register with the turbine, sensor and electronic circuit already installed. Figure 2 presents the turbine in its parts, the exploded view shows the constructive details.

A figura 3 apresenta o sensor também em vista explodidamostrando os detalhes construtivos do sensor.Figure 3 presents the sensor also in exploded view showing the constructive details of the sensor.

Como apresentado na figura 1, a turbina 1 associada ao magneto 3, que esta rigidamente preso ao eixo da turbina, é introduzida peloorifício 2 da gaveta 5 do registro, a turbina se aloja dentro do canoconforme mostrado na fig 1.As shown in Figure 1, the turbine 1 associated with the magnet 3, which is rigidly attached to the turbine shaft, is introduced through the hole 2 of the drawer 5 of the register, the turbine lodges within the barrel as shown in fig 1.

O sensor 4 é introduzido via um orifício previamente feito no corpodo registro, este orifício é feito com broca de 6 mm e depois e feita a rosca com macho de 5/16 polegadas, o sensor é entãoThe sensor 4 is inserted via a hole previously made in the registration body, this hole is made with 6 mm drill and then made with a 5/16 inch male thread, the sensor is then

rosqueado até o final, as dimensões são tais que o sensor ficardistante do magneto 3 de 1 a 2 milímetros.threaded to the end, the dimensions are such that the magnetist 3 sensor is 1 to 2 millimeters.

O sensor 4 é conectado ao circuito eletrônico 6, constituído por umamplificador LM358 e um microcontrolador PIC 12C509A e o sensor antifraude 9 que também esta conectado ao microcontrolador, esteé uma chave tipo microswitch que é comprimida pela canopla 7 queenvolve e protege todo os elementos do dispositivo de medição.Caso a canopla seja removida a chave microswitch é acionada, omicrocontrolador envia um aviso ao medidor central que houveviolação do dispositivo de medição. Um alarme visual é acionado nomedidor central da respectiva unidade habitacional.Sensor 4 is connected to electronic circuit 6, consisting of an LM358 amplifier and a PIC 12C509A microcontroller and anti-fraud sensor 9 which is also connected to the microcontroller, this is a microswitch switch that is compressed by 7 queenvolve and protects all elements of the device. If the canopy is removed the microswitch switch is triggered, the microcontroller sends a warning to the central meter that the measuring device has been tampered with. A visual alarm is triggered by the central meter of the respective housing unit.

O circuito eletrônico é rigidamente montado no corpo do registropela abraçadeira 8.The electronic circuit is rigidly mounted on the register body by the clamp 8.

No protótipo foram usados 3 tipos diferentes de sensores 4, umóptico, um eletromagnético e um de efeito Hall, todos apresentaramboa performance, sendo escolhido o sensor de efeito Hall por ter maior robustez e facilidade de montagem.In the prototype were used 3 different types of sensors 4, one optical, one electromagnetic and one Hall effect, all have good performance, being chosen the Hall effect sensor for its robustness and ease of assembly.

A figura 2 apresenta detalhes de construção da turbina, esta émontada dentro de um anel de latão 4 com diâmetro externo de.18.0 mm +/-0.2mm (diâmetro padrão tubulação 3A de polegada),fechada em ambos os lados por discos 1 e 5 que são de cobre ou latão, estes discos tem um orifício central 7onde o eixo 2 da turbina• 3 é fixado, no protótipo foram usadas buchas de teflon eposteriormente substituídas por buchas de vidro 9 que sãomontadas diretamente nos discos 1 e 2, a turbina 3 pode ser feitade nylon, cobre latão ou plástico dependendo da aplicação, por exemplo: quando a medida é em tubulação de água quente turbinasde cobre ou latão são mais apropriadas, no protótipo foram usadasturbinas de cobre por facilidades na construção e testes.Nos discos 1 e 5 também são feitos orifícios 8 com área igual a 40mm2 para passagem da água que vai impulsionar a turbina 3.Figure 2 shows construction details of the turbine, it is mounted inside a brass ring 4 with external diameter of 18.0 mm +/- 0.2mm (standard diameter 3A inch tubing), closed on both sides by discs 1 and 5 which are copper or brass, these discs have a central hole 7 where turbine shaft 2 • 3 is fixed, Teflon bushings were used in the prototype and later replaced by glass bushings 9 which are mounted directly on discs 1 and 2, turbine 3 it can be made of nylon, copper brass or plastic depending on the application, for example: when the measurement is in hot water pipe copper or brass turbines are more appropriate, in the prototype copper turbines were used for ease of construction and testing. 5 are also drilled holes 8 with an area of 40mm2 for the passage of water that will drive the turbine 3.

E finalmente o magneto 6 é rigidamente ligado ao eixo 2 quetambém esta ligado rigidamente a turbina 3, assim para cadarevojução da turbina 3 o magneto também dará uma volta completaalternado o campo magnético Norte Sul para cada volta.A figura 3 mostra em detalhes o sensor tipo Hall, que é constituídopor 3 partes a seguir, corpo de latão 1 com rosca de 5/16, placa de .circuito impresso de fibra de vidro 2 onde o sensor de efeito hall 3 émontado, os terminais 4 são ligados ao circuito 9 já descrito na fig 1.No protótipo foram experimentados 3 materiais diferentes no corpo1 do sensor, alumínio, latãp e nylon, todos apresentaram boaperformance, foi dada preferência pelo latão por facilidades construtivas.And finally the magnet 6 is rigidly connected to the axis 2 which is also rigidly connected to the turbine 3, so for each turbine 3 the magnet will also rotate the North South magnetic field for each revolution altogether. Figure 3 shows in detail the type sensor Hall, which consists of the following 3 parts, 5/16 threaded brass body 1, fiberglass printed circuit board 2 where hall effect sensor 3 is mounted, terminals 4 are connected to circuit 9 already described Fig. 1. In the prototype 3 different materials were tried on the sensor body1, aluminum, brass and nylon, all presented good performance, preference was given to brass for constructive facilities.

O sensor de efeito hall modelo CYD3141E foi usado como sensorHall no protótipoThe hall effect sensor model CYD3141E was used as sensorHall in the prototype

A figura 4 mostra os circuito elétrico onde a corrente do sensor hallem pulsos digitais pelo microcontrolador 2. O sensor antifraude 3esta conectado ao microprocessador o qual monitora o estado dosensor antifraude 3, mudanças no estado do sensor antifraude 3, são enviadas para o medidor central, via o amplificador 4 o qual faza interface entre os sinais gerados pelo microcontrolador 2 e o medidor Central. O microcontrolador 2 mantém comunicaçãoFigure 4 shows the electrical circuits where the hall sensor current is pulsed by the microcontroller 2. The anti-fraud sensor 3 is connected to the microprocessor which monitors the anti-fraud sensor state 3, changes in the anti-fraud sensor state 3 are sent to the central meter, via amplifier 4 which interfaces between the signals generated by microcontroller 2 and the Central meter. Microcontroller 2 maintains communication

constante com o medidor central. Na falta do sinal o medidor centralrespectivo a unidade habitacional indica qual o sensor que estaapresentando mal funcinamento.constant with the central meter. In the absence of the signal, the central meter, the housing unit indicates which sensor is malfunctioning.

O circuito da fig 4 é alimentado via conector 5 por uma tensão continua de 12 Vdc, esta tensão é gerada no medidor central edistribuída para todos os medidores locais. Em cada medidorcentral existe uma fonte alimentada pela rede elétrica de 110/220VAC e em caso de interrupção no fornecimento de energia elétrica,a alimentação é provida por uma bateria de 12Vdc instalada juntoao medidor.The circuit of fig 4 is fed via connector 5 by a continuous voltage of 12 Vdc, this voltage is generated in the central meter and distributed to all local meters. In each central meter there is a 110 / 220VAC power supply and in case of interruption of the power supply, the power is provided by a 12Vdc battery installed next to the meter.

A figura 5 mostra um caso onde temos três prumadas 9,10 e 11 de descida e, portanto três pontos de entrada na unidade habitacionalonde foram instalados os medidores 6,7 e 8.Os condutores elétricos 1, 2 e 3 levam alimentação de 12 Vdc e ossinais de comunicação entre o medidor central e os medidoreslocais 6,7 e 8, os sinais digitais são a indicação de consumo de cada um dos ramais de abastecimento da unidade habitacional9,10,11; Assim o medidor central 4 totaliza o consumo de cadaramal indicando no mostrador 12 o total consumido pela unidadehabitacional.Figure 5 shows a case where we have three plumbs 9,10 and 11 descent and, therefore, three entry points in the housing unit where the meters 6,7 and 8 were installed. The electrical conductors 1, 2 and 3 supply 12 Vdc power. and the communication signals between the central meter and the local meters 6,7 and 8, the digital signals are the consumption indication of each of the housing unit supply extensions9,10,11; Thus the central meter 4 totals the consumption of each unit indicating in the display 12 the total consumed by the household unit.

O medidor central 4 também indica com um alarme luminoso 5 um mal funcionamento.ou possível fraude de um ou mais medidores 6,7 e 8, esta informação é fornecida por cada ponto de medidaconforme descrito nas figuras 1,2 e 3.The central meter 4 also indicates with a light alarm 5 a malfunction. Or possible fraud of one or more meters 6,7 and 8, this information is provided by each measurement point as described in figures 1,2 and 3.

Claims

1. "Individual condominium flow meter" consisting of a turbine that is introduced through the hole in the registration drawer located in the water supply plumbs of each housing unit and therefore does not require the routing of the water supply piping and consequent masonry work. , is characterized by brass or copper turbine, hall effect sensor and microcontroller circuit which together record the water consumption of each housing unit. Also coupled to the register, we have the fraud detector and consumption data transmitter for the unit. central. In the center! We have the 12 VDC auxiliary battery and power supply, which has a shortage of electricity, keeps all devices running and recording the water consumption of each unit.

The claim 1 of claim 1 wherein the turbine and body are made of copper or yarn, which may also be plastic, and may also be of polystyrene, teflon or PVC depending upon the application only.

A claim according to claim 1, wherein the sensor is of the Hall effect type and may also be of the electromagnetic or optical type.

A claim according to claim 1 wherein the home controller is of type 12C509A, or any other micro controller or microprocessor may be used.

A claim according to claim 1, characterized in that all measuring devices are protected against moisture by varnish or other waterproofing material.