Самодельный расходомер, часть 1
Идеей создания собственного расходомера я загорелся более года назад, тогда же произвел все необходимые расчеты, подобрал и купил датчик дифференциального давления, но так и не дошли руки сделать сам корпус расходомера, хотя уже довольно давно есть доступ к производству.
В начале этого года идея опять всплыла в голове и было решено ее довести до логического завершения. Основной цех со станками в тот день был закрыт, но «идея ждала год, еще дня не подождет» и выточил на маленьком ручном токарнике, который поистине ужасен. Изначально предполагалось сделать корпус с внутренней резьбой под фитинги, даже нашелся подходящий метчик G1/4”, но необходимого сверла, увы, не оказалось. Были и сомнения, что на маломощном станке удастся пройти в алюминии отверстие 12 мм сверлом, позже они только подтвердились – 10 мм дались с большим боем, внутренняя поверхность получилась ужасного качества, но, как говорится, на скорость не влияет.
В итоге на 13,5 мм прутке алюминия были намечены канавки в стиле фитингов-елочек, позже проверка показала, что шланг 13/19 сидит как влитой и даже не думает сползать. Отлично, для прототипа – самое то!
Подобные типы расходомеров часто называют «дифференциальный расходомер», т.к. основной измеряющий элемент – это датчик дифференциального давления. Внутри самого расходомера есть небольшое сужение внутреннего сечения, в этой части скорость потока несколько возрастает (расход – это произведение скорости движения потока на площадь сечения. Уменьшилось сечение – возросла скорость), увеличивается и давление жидкости. Если совсем простым языком, то перепад сечения вызывает перепад скорости, а перепад скорости – перепад давления. И датчик дифференциального давления именно этот перепад давления и измеряет.
Формулами загружать не буду, кому интересно, то можно поискать про эффект Вентури.
Сам датчик достаточно компактный и плотно вставляется в два отверстия в корпусе-трубке, а затем фиксируется там клеем или эпоксидкой.
Датчик измеряет давление в диапазоне +/- 2 кПа, реальный шаг измерения – около 10 Па или 0,075 миллиметров ртутного столба, чтобы было понятно насколько малые величины он измеряет. Все это позволяет сделать перепад сечения минимальным, следовательно, максимально уменьшить и без того небольшое сопротивление потоку.
По старым расчетам основной диаметр был 10 мм, а сужение – 8 мм, при этом должен был задействоваться весь диапазон измерения датчика при расходе до 1200 л/ч. Звучит весьма обнадеживающе. Именно по этим расчетам и был изготовлен корпус первого прототипа. Сужение до 8 мм практически не создает сопротивления, зачастую такой же проходной диаметр во многих фитингах, а в водоблоках поток срезается в разы, десятки раз сильнее.
Сам же расходомер получился достаточно компактным, хотя торчащий датчик красоты не добавляет, конечно:
Первые же тесты показали, что результаты расчетов несколько расходятся с реальностью, что датчик реально измеряет до 1,65 кПа, что выливается в максимальный измеряемый расход 460 л/ч. Точно такие же датчики есть с верхним пределом измерения 7 кПа, но можно поступить проще – аккуратно рассверлить проходное отверстие до 9 мм, перепад давления уменьшиться, а предел измеряемого расхода увеличится. Насколько сказать сложно, т.к. формулы не очень точны при таких расчетах.
Но главная новость – датчик работает и еще как! После небольшой калибровки и вычисления поправочных коэффициентов результаты получились просто отличными! А самое главное – это 100% повторяемость в различных условиях: 460 л/ч можно получить, если замедлить помпу снижением напряжения (малое давление в контуре), а можно увеличить сопротивление контура на максимальной скорости помпы (давление в несколько раз выше) — результаты один в один показывает.
Точность получилась выше, чем у Koolance INS-17FM, но проводить прямое сравнение смысла нет – нужно доработать датчик, чтобы расширить ему диапазон, тогда можно еще точнее определить калибровочные коэффициенты. Самое главное – это повторяемость полученных результатов, а с ней полный порядок.
Многие могут возразить, что нет смысла измерять в контуре расход с такой точностью, достаточно знать с погрешностью +/- 10 л/ч. Ничуть не спорю, но основное преимущество дифференциальных расходомеров в другом:
- Нет вращающихся частей – нет износа, нет шума
- При такой скорости потока (высокой) расходомер можно располагать как угодно – горизонтально, вертикально или под углом
- Можно измерять небольшие значения расхода, при котором крыльчатка может попросту не раскрутиться
Как по мне, то первый прототип удался, пусть и с огрехами, которые довольно легко решаются. В ближайших планах расточить корпус, провести новые тесты и в очередной раз прицениться к возможности серийного производства таких расходомеров, только уже в нормальном корпусе и приличным внешним видом. Жаль, тут Aquacomputer опередили.
Источник
Самодельный цифровой счетчик расхода воды
В качестве преамбулы сражу скажу, что про вот такой девайс я знаю. 
Schetchik. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
В этой теме я покажу, как из обычного бытового счетчика воды сделать полезный цифровой прибор, позволяющий регистрировать мгновенный расход воды. Область его применения может быть различной, не обязательно в «нашем деле».
Для коммерческого расчета расхода воды он не будет пригоден, но для использования в качестве показометра расхода/утилизируемой мощности для автономной системы охлаждения — самое то.
Важное предупреждение — Ардуино будет. Нано или Мини — зависит от задач, которые будут на нее возложены. Ардуинщик я — начинающий, поэтому любая критика моего «индусского кода» приветствуется.
Идея взята вот отсюда: http://we.easyelectronics.ru/. rashodomer.html
Здесь достаточно подробно описано, как обычной счетчик переделывается в цифровой.
Подробнее про датчики Холла написано вот здесь: http://robocraft.ru/blog/electronics/594.html
У меня уже стоит такой оттюнингованный счетчик на автономке, какие там стоят датчики Холла (полярные или биполярные) я не помню. Но тут в нашем доме начали замену счетчиков и я решил повторить эту конструкцию еще раз и заодно прокомментировать проблемные моменты, которые могут возникнуть у тех, кто решит эту конструкцию повторить.
Итак, поехали:
1. Разбираем счетчик. 
Img_20170103_142109. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
Если потребуется, можно разобрать и саму емкость с расходным колесом. В регионе, где я живу — не очень хорошая вода и одна из причин забраковки моего счетчика — некорректные показания. После вскрытия счетчика выяснилась причина — довольно толстый слой солевых отложений и ржавчины. 
Img_20170104_161604. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
Лечится вымачиванием в туалетном «Утенке» для чистки унитазов. Для этих целей счетчик можно и не разбирать, а сразу залить «Утенком» измерительную полость счетчика на некоторое время.
2. Приклеиваем датчик Холла. В этой конструкции я использую один двухполярный цифровой датчик SS411A. Тут никаких нюансов нет, провод для подключения датчика я использую от старой компьютерной «мыши». 
Img_20170103_183145. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
Сразу припаиваю сопротивление 10 кОм для подтяжки на +: 
Img_20170106_133036. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
3. Собираем счетчик и приступаем к испытаниям. У меня под руками уже была Ардуино Нано, хотя было жалко использовать ее для вывода одного показания. Поэтому специально для этого счетчика заказал и получил Ардуино Pro Mini.
Подключаем наш расходомер к цифровому выводу D2, заливаем в контроллер скетч для проверки цифрового биполярного датчика Холла, включаем монитор порта, дуем в счетчик и . затаив дыхание видим меняющиеся «ON» и «OFF». 
Img_20170127_223742. Самодельный цифровой счетчик расхода воды. Приборы и электр(он)ика.
Все, собственно электронно-механическая часть расходомера готова.
Завтра подключим наш расходомер к Ардуине.
Посл. ред. 27 Янв. 17, 23:25 от lospartos
Для коммерческого расчета расхода воды он не будет пригоден, но для использования в качестве показометра расхода/утилизируемой мощности для автономной системы охлаждения — самое то. lospartos, 27 Янв. 17, 22:51
Расход утилизируемой мощности — равен мощности ТЭНа. На мой взгляд — тут явный перебор..
Но индикатор работоспособности автономки — безусловно нужен. (конструкция нужна попроще. ИМХО).
Я тоже делаю самодельный индикатор — в котором вертушку видно просто визуально.
Что бы проконтролировать — начальный запуск системы охлаждения, пока куб еще не закипел..
А нафига такой гимор, ведь есть готовые Optimist, 27 Янв. 17, 23:51
О том, что готовые расходомеры существуют я знаю, об этом я в самом начале указал.
Ну а в чем гимор? В тонкой и аккуратной работе? Я ведь никого не заставляю делать этот расходомер. Имеющий очи — да рассмотрит, имеющий руки — повторит.
Да и собственно бытовой счетчик — идеальный индикатор расхода с абсолютно энергонезависимой памятью 
В моей конструкции он — всего лишь электронно-механический датчик. Для регистрации показаний можно использовать и расходомер из Китая.
Расход утилизируемой мощности — равен мощности ТЭНа. На мой взгляд — тут явный перебор.. Zapal, 28 Янв. 17, 05:12
На самом деле, у меня автономка не только для самогонных дел построена. В той, другой задаче знать, сколько тепла утилизировано — приятный бонус и отсутствие необходимости делать лишние замеры.
Но индикатор работоспособности автономки — безусловно нужен. (конструкция нужна попроще. ИМХО).
Я тоже делаю самодельный индикатор — в котором вертушку видно просто визуально.
Что бы проконтролировать — начальный запуск системы охлаждения, пока куб еще не закипел.. Zapal, 28 Янв. 17, 05:12
Посл. ред. 28 Янв. 17, 09:18 от lospartos
когда ты тему про автоматизацию автономки начнешь, чтобы со своим расходомером туда влезть, lospartos, 28 Янв. 17, 08:34
У меня куб и колонна на реконструкции — я сделал механический регулятор величины отбора.
Получилось слишком чувствительной, чувствительность менее одного градуса, это оказалось не нужным — сейчас упрощаю, что бы работала мягче.. Механика работает на ацетоне.. Готовлю все к летней работе — когда колонну можно будет запнуть в самый дальний угол — и забыть про нее.. все сделано вообще без электроники..
и индикатор вращения тоже сделал — без_электронным.. при желании с наружи можно приставить геркон или датчик Холла..
Но в основном — визуально. мне так просто удобнее..
автономка воду в бассейне греет — так что вода никогда не кончится..
Посл. ред. 04 Июня 17, 08:53 от lospartos
Я тоже делаю самодельный индикатор — в котором вертушку видно просто визуально. Zapal, 28 Янв. 17, 05:12
В качестве принципа работы на ум сразу приходит свойство глаза не различать смену картинки при скорости 50 раз в секунду. lospartos, 28 Янв. 17, 12:36
У меня все проще.. нету там 50 Гц. все видно визуально — как будто крутится вал гидрогенератора..
т.е. вроде как бы быстро — но по факту, крыльчатка крутиться со скоростью 3-5 оборотов в секунду.
на такие обороты — превосходно реагирует даже геркон.. не говоря уже о датчике Холла..
Источник
Расходомер топлива для автомобиля своими руками
Авторизация на сайте
Один из вариантов устройства, которое позволяет контролировать количество и скорость жидкости (в частности топлива), протекающего через магистраль, был описан в статье И. Семенова и др. «Электронный расходомер жидкости» («Радио», 1986, № 1). Повторение и налаживание этого расходомера связано с определенными трудностями, так как многие его детали требуют высокой точности обработки. Его электронный блок нуждается в хорошей помехозащищенности из-за высокого уровня помех в бортовой сети автомобиля. Еще один недостаток этого устройства — увеличение погрешности измерения с уменьшением скорости потока топлива (а режиме холостого хода и малой нагрузки на двигатель).
Описанное ниже устройство свободно от перечисленных недостатков, имеет более простую конструкцию датчика и схему электронного блока. В нем нет прибора для контроля скорости расходования топлива, его функцию выполняет счетчик суммарного расхода. Частота срабатывания пропорциональна скорости расходования топлива и воспринимается водителем на слух. Это не отвлекает от управления автомобилем, что особенно важно в условиях городского движения. Расходомер состоит из двух узлов: датчика с электроклапаном, встроенного в топливную магистраль между бензонасосом и карбюратором, и электронного блока, расположенного в салоне автомобиля. Конструкция датчика изображена на рис. 1. Между корпусом 8 и поддоном 2 зажата эластичная диафрагма 4, разделяющая внутренний объем на верхнюю и нижнюю полости. Шток 5 свободно перемещается в направляющей втулке 7 из фторопласта. Диафрагма зажата в нижней части штока двумя шайбами 3 и гайкой. На верхнем конце штока установлен постоянный магнит 9. В верхней части корпуса параллельно каналу, в котором находится шток, просверлены два дополнительных канала. В них установлены два геркона 10. В нижнем положении магнита, а значит, и диафрагмы, срабатывает один геркон, а в верхнем — другой.
Puc.1. 1-Штуцер, 2 — Поддон, 3- Шайбы, 4 — Диафрагма, 5- Шток, 6 — Пружина, 7 — Втулка, 8 — Корпус, 9 — Магнит, 10 — Герконы
В верхнее положение диафрагма переходит под действием давления горючего, поступающего от бензонасоса, а в нижнее ее возвращает пружина 6. Для включения датчика в топливную магистраль предусмотрены три штуцера 1 (один на поддоне и два — на корпусе). Гидравлическая схема расходомера показана на рис. 2. Через канал 3 и электроклапан топливо от бензонасоса поступает в каналы 1, 2 и заполняет верхнюю и нижнюю полости датчика, а через канал 4 поступает в карбюратор. Переключается клапан под действием сигналов электронного блока (на этой схеме не показан), управляемого герконовым коммутатором датчика.
Puc.2 Гидравлическая схема расходомера топлива.
В исходном состоянии обмотка электроклапана обесточена, канал 3 сообщается с каналом 1, а канал 2 пепекрыт. Диафрагма находится в нижнем положении, как показано на схеме. Бензонасос создает избыток давления жидкости в нижней полости 6. По мере выработки двигателем топлива из верхней полости а датчика диафрагма будет медленно подниматься, сжимая пружину. При достижении верхнего положения сработает геркон 1 и электроклапан закроет канал 3 и откроет канал 2 (канал 1 открыт постоянно). Под действием сжатой пружины диафрагма быстро переместится вниз, в исходное положение, и перепустит топливо через каналы 1, 2 из полости б в а. Далее цикл работы расходомера повторяется. Электронный блок (Puc.3) подключают к датчику и электроклапану гибким кабелем через разъем ХТ1. Горкомы SF1 и SF2 (1 и 2 соответственно, по рис. 2) установлены в датчике (на схеме они изображены в положении, когда магнит не воздействует ни на один из них); Y1 — обмотка электромагнита клапана. В исходном положении транзистор VT1 закрыт, контакты К1.2 реле К1 разомкнуты и обмотка Y1 обесточена. Магнит датчика находится рядом с герконом SF2, поэтому геркон тока не проводит.
Puc.3 Электронный блок расходомера топлива.
По мере расхода топлива из полости а датчика магнит медленно перемещается от геркона SF2 к геркону SF1. В некоторый момент геркон SF2 переключится, но это не вызовет никаких изменений в блоке. В конце хода магнит переключит геркон SF1 и через него и резистор R2 потечет базовый ток транзистора VT1. Транзистор откроется, сработает реле К1 и контактами К1.2 включит электромагнит клапана, а контактами К1.1 замкнет цепь питания счетчика импульсов Е1. В результате диафрагма вместе с магнитом начнут быстро перемещаться вниз. В некоторый момент геркон SF1 после обратного переключения разорвет цепь базового тока транзистора, но он останется открытым, так как базовый ток теперь протекает через замкнутые контакты К1.1, диод VD2 и геркон SF2. Поэтому шток с диафрагмой и магнитом продолжат движение. В конце обратного хода магнит переключит геркон SF2, транзистор закроется, электромагнит Y1 клапана и счетчик Е1 выключатся. Система вернется в исходное состояние, и начнется новый цикл ее работы.
Таким образом, счетчик Е1 фиксирует число циклов срабатывания датчика. Каждый цикл соответствует определенному объему израсходованного топлива, который равен объему пространства, ограниченного диафрагмой в верхнем и нижнем положениях. Суммарный расход топлива определяют умножением показаний счетчика на объем топлива, израсходованного за один цикл. Этот объем устанавливают при тарировке датчика. Для удобства отсчета расходуемого топлива объем за один цикл выбран равным 0,01 литра. При желании этот объем можно несколько уменьшить или увеличить. Для этого необходимо изменить расстояние между герконами по высоте. При указанных размерах датчика оптимальный ход диафрагмы равен примерно 10 мм. Длительность цикла датчика зависит от режима работы двигателя и находится в пределах от 6 до 30 с. При тарировке датчика необходимо отключить трубопровод от бензобака автомобиля и вставить его в мерный сосуд с топливом, а затем запустить двигатель и выработать некоторое количество топлива. Разделив это количество на число циклов по счетчику, получают значение единичного объема топлива за один цикл.
В расходомере предусмотрена возможность его отключения тумблером SA1. В этом случае диафрагма датчика постоянно находится в нижнем положении и топливо по каналам 2 и 3 через полость а будет напрямую поступать в карбюратор. Для реализации возможности отключения устройства в электроклапане необходимо снять резиновую манжету, перекрывающую канал 3, но при этом ухудшится погрешность расходомера. Электронный блок смонтирован на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 4. Детали, устанавливаемые на плату, обведены на схеме штрихпунктирной линией. Плата смонтирована в металлической коробке и укреплена в салоне автомобиля под щитком приборов.
Puc.4 Чертеж платы электронного блока расходомера топлива
В устройстве использовано реле РЭС9, паспорт PC4.529.029.11; электроклапан — П-РЭ 3/2,5-1112. Счетчик СИ-206 или СБ-1М. Постоянный магнит можно использовать любой с торцевым расположением полюсов и длиной 18. 20 мм, необходимо только, чтобы он свободно перемещался в своем канале, не задевая стенок. Например, подойдет магнит от дистанционного переключателя РПС32, надо только сточить его до нужных размеров. Корпус и поддон датчика вытачивают из любого немагнитного бензостойкого материала. Толщина стенки между каналами герконов и магнита не должна быть более 1 мм, диаметр отверстия под магнит — 5,1+0,1 мм, глубина — 45 мм. Шток изготовлен из латуни или стали 45, диаметр — 5 мм, длина резьбовой части — 8 мм, общая длина — 48 мм.
Резьба на штуцерах датчика — М8, диаметр отверстия — 5 мм, а на штуцерах электроклапана — коническая К 1/8 ГОСТ 6111-52. Пружина навита из стальной проволоки диаметром 0,8 мм ГОСТ 9389-75. Диаметр пружины — 15 мм, шаг — 5 мм, длина — 70 мм, усилие полного сжатия — 300. 500 г. Если шток выполнен из стали, то магнит удерживается на нем за счет магнитных сил. Если же шток выполнен из немагнитного металла, то магнит необходимо приклеить или укрепить любым другим способом. Для того, чтобы работе датчика не мешало давление сжимаемого над магнитом воздуха, во втулке следует предусмотреть перепускной канал сечением около 2 мм2. Диафрагма изготовлена из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Перед установкой в датчик ее необходимо отформовать.
Для этого можно воспользоваться поддоном датчика в сборе со штуцером. Необходимо изготовить технологическое прижимное кольцо из листового дюралюминия толщиной 5 мм. По форме это кольцо точно соответствует сборочному фланцу поддона. Для формовки диафрагмы шток в сборе с ее заготовкой вставляют с внутренней стороны в отверстие штуцера поддона и зажимают заготовку технологическим кольцом. Затем равномерно нагревают узел со стороны диафрагмы, держа его над пламенем горелки на расстоянии 60. 70 см и, слегка поднимая шток, формуют диафрагму. Для того, чтобы диафрагма не теряла эластичности в процессе эксплуатации, необходимо, чтобы она постоянно находилась в топливе. Поэтому при длительной стоянке автомобиля необходимо пережимать шланг от датчика к карбюратору, чтобы исключить испарение бензина из системы.
Датчик и электроклапан устанавливают на кронштейне в моторном отсеке около карбюратора и топливного насоса и кабелем соединяют с электронным блоком. Работоспособность расходомера может быть проверена без установки его на автомобиль с помощью насоса с манометром, подключенного вместо бензонасоса. Давление, при котором срабатывает датчик, должно быть 0,1 . 0,15 кг/см2. Испытания расходомера на автомобилях «Москвич» и «Жигули» показали, что точность измерения расхода топлива не зависит от режима работы двигателя и определяется погрешностью установки единичного объема при тарировке, которую легко довести до 1,5. 2 %.
Источник