Un contatore di calore a ultrasuoni non ha parti mobili e quasi nessuna usura meccanica, quindi la sua vita utile è fissata quasi interamente dalla batteria e dall'elettronica. Regolato da EN 1434 e, per la metrologia legale in Europa, dall'Allegato MI-004 della Direttiva strumenti di misura, deve misurare la portata cronometrando gli ultrasuoni in entrambe le direzioni, leggere una coppia di sensori di temperatura di precisione, integrare l'energia termica ed esporre il risultato via radio o una porta ottica EN 62056-21 per sei-undici anni su una cella sigillata. Capire questo ciclo di servizio di misurazione-e-rapporto è il primo passo per scegliere la fonte di alimentazione – e vedere dove aiuta un piccolo serbatoio di impulsi nichel-metallo idruro.
EN 1434 definisce i contatori di calore – il sensore di portata, i sensori di temperatura accoppiati (comunemente elementi al platino PT500 o PT1000 su mandata e ritorno) e il calcolatore che integra la portata con la differenza di temperatura in energia termica – e l'Allegato MID MI-004 fissa i requisiti essenziali di metrologia legale, tipicamente la classe di accuratezza 2 con ampio range dinamico (un range di misura di portata intorno a 1:100 per il sensore e fino a 1:1000 per lo strumento completo nei progetti leader).
I prodotti mainstream illustrano l'obiettivo di potenza: Un Siemens UH50 o un Landis+Gyr ULTRAHEAT T230 è specificato per molti anni di funzionamento a batteria, con una configurazione T230 che indica circa undici anni a una cadenza di misura di 20 secondi, mentre un Qalcosonic HEAT2 punta alla classe ambientale C con un intervallo di funzionamento di 5–55 °C. Il filo conduttore è una potenza media estremamente bassa – dell'ordine di mezzo milliwatt per un rappresentativo contatore DN100 che misura ogni pochi secondi.
La prima figura animata espande la vita elettrica del contatore. Per la maggior parte del tempo MCU, frontale a ultrasuoni e radio dormono a microampere. A ogni intervallo di misura il calcolatore si sveglia, aziona i trasduttori a ultrasuoni in entrambe le direzioni (un breve burst analogico a corrente relativamente alta), eccita e digitalizza entrambi i sensori di temperatura al platino, calcola portata ed energia e torna al sonno. Secondo il programma di rapporto – caricamento wireless giornaliero, o una lettura ottica o radio walk-by/drive-by – appare un impulso di comunicazione più lungo.
Fondamentale, i progettisti sfruttano il rilevamento di tubo vuoto: Quando non c'è portata, il contatore allunga il proprio intervallo, e i progetti pubblicati mostrano la potenza media che scende a circa il 30 % del valore con flusso. Quella cadenza adattiva è la più grande leva sulla vita della batteria.
La seconda figura mostra lo stesso compromesso non lineare visto nello smart metering: A energia immagazzinata fissa, accorciare l'intervallo da 20 a 2 secondi, o passare la radio da mensile a giornaliera, comprime una vita di undici anni verso sei. Ogni burst a ultrasuoni è piccolo individualmente ma avviene migliaia di volte al giorno, quindi la sua energia domina la media a lungo termine anche se l'impulso radio domina la corrente istantanea.
Separare i due è la disciplina di progettazione chiave: Il budget di corrente media a lungo termine dimensiona la cella di energia, mentre i corti picchi a ultrasuoni e radio dimensionano un serbatoio di impulsi che mantiene stabile la tensione di alimentazione durante la misura e la trasmissione.
Come per i contatori dell'acqua e del gas, l'accumulo di energia predefinito è una cella al litio primario da 3,6 V scelta per densità di energia e durata di conservazione. La sua resistenza interna crescente con età e temperatura, e la sua tendenza a passivare, stanno a disagio accanto al frontale analogico a ultrasuoni, che ha bisogno di un'alimentazione pulita e stabile per cronometrare impulsi acustici con precisione di nanosecondi, e all'amplificatore di potenza radio. Un rail che cede durante la misura del tempo di volo non è solo un rischio di brown-out – può degradare proprio la misura per cui il contatore esiste.
Un piccolo serbatoio di impulsi NiMH – caricato a goccia dalla cella primaria tra gli eventi – fornisce i burst di misura e radio a bassa impedenza con un plateau piatto, isolando lo stadio analogico di precisione dall'impedanza della cella primaria e proteggendo la precisione di temporizzazione man mano che la cella primaria invecchia.
I contatori di calore vivono in sottostazioni di riscaldamento e armadietti interni più caldi di un contatore dell'acqua interrato – spesso vicino a tubi caldi. Questo aiuta la misura a ultrasuoni ma accelera l'autoscarica e, per ogni elemento ricaricabile, richiede una carica disciplinata: il NiMH non deve essere caricato continuamente oltre circa 45 °C. In pratica il serbatoio è rabboccato in impulsi brevi controllati invece che lasciato su un gocciolamento permanente, e il pack è posizionato lontano dalle tubazioni più calde – regole di progettazione gestibili che preservano il serbatoio per la vita del contatore.
Dove il contatore è riparabile o alimentato da una fonte esterna/bus durante la stagione di riscaldamento, il NiMH diventa ancora più attraente come accumulo ricaricabile e sostituibile invece di un elemento sigillato a vita.
Il brief registra l'intervallo di misura e il comportamento a tubo vuoto, la corrente di burst a ultrasuoni, l'eccitazione dei sensori di temperatura, il profilo di lettura radio o ottica, la classe di temperatura del mobiletto e la vita target. L'articolo B li trasforma in un calcolo ibrido di energia e impulsi; l'articolo C mappa il progetto su EN 1434, MID e le evidenze a livello di cella.
Weijiang Power fornisce celle nichel-metallo idruro sigillate e moduli di assistenza agli impulsi per contatori di calore a ultrasuoni e sub-contabilizzazione di energia termica. Comunicateci intervallo di misura, profilo radio, classe di temperatura e vita di progetto, e i nostri ingegneri progetteranno un serbatoio di impulsi NiMH saldato o modulo di servizio abbinato alla cella di litio primaria e all'ambiente caldo del mobiletto di riscaldamento. Vedere i formati nella pagina prodotti.
