İstatistikler endişe vericidir: Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde, hane halkı sızıntıları her yıl yaklaşık 900 milyar galon su israf etmektedir. Bu sayıyı bir perspektife koymak için, bu, yılda yaklaşık 11 milyon eve yetecek kadar su demektir. Ve diğer ülkeler - Avrupa'dan Asya'ya - benzer zorluklarla karşı karşıya. Bu problemi bir araya getiren, beklenen su kıtlıklarıdır.
Ama yardım burada. Ultrasonik teknoloji, akıllı binalara ve akıllı şehirlere takılan su sayaçlarının birkaç saniyede bir damla kadar küçük sızıntıları tespit etme ve tespit etme yeteneği sağlar. Austin'den Antwerp'e kadar şehirler, müşterilere sızıntıları bulmak ve suyu korumak için ihtiyaç duydukları bilgileri verirken, hizmet kuruluşlarının eskimiş borulardaki ve bozuk su şebekelerindeki altyapı sızıntılarını belirlemelerine yardımcı olan yüksek teknolojili akıllı su sayaçları kuruyor.
Dallas Şehri Su İdaresi su koruma müdürü Holly Holt-Torres, "Bugün sahip olduğumuz su, sahip olabileceğimiz tek sudur" diyor. "Onu korumalıyız. Teknoloji, bunu giderek daha yüksek bir seviyede yapmamıza izin verecek. "
Ancak bu ultrasonik teknolojinin su sayaçlarının ötesine uzanan uygulamaları vardır. Aynı teknoloji, doğal gaz akışını ölçen ve hatta borulardan akan gaz karışımını algılayan sayaçlarda da kullanılabilir. Tıp uzmanlarının cerrahi ekipmanda oksijen dağıtımını düzenlemesine bile yardımcı olabilir.
Akışına bırakmak
Elbette ultrasonik dalgalar yeni değil. Örneğin yarasalar, engelleri önlemek ve geceleri böcekleri yakalamak için ultrasonik mesafe ayarını kullanır. Ve daha yüksek teknolojili uygulamalarda, malzeme ayırt etme, otomobillerde çarpışmadan kaçınma, endüstriyel ve tıbbi görüntülemede kullanılır.
Şimdi su sayaçlarında ve diğer debimetrelerde kullanılıyor. Sayaçlar geleneksel olarak, darbeler oluşturmak için manyetik bir eleman kullanan bir döner mil veya dişliye sahip bir elektromekanik sisteme dayanır. Ancak - termostatlar, motorlar ve diğer birçok günlük cihazda olduğu gibi - akış ölçerlerdeki elektromekanik sistemler hızla elektronik sistemlere geçiş yapıyor.
Bu sistemlerde, bir çift sürükleyici ultrasonik dönüştürücü, sıvıdaki akustik dalgaların hızını ölçer. Akustik dalganın yayılma hızı, borudan akan sıvının viskozitesi, akış hızı ve yönünün bir fonksiyonudur. Ultrasonik dalgalar, içinden geçtikleri medyanın sertliğine bağlı olarak farklı hızlarda ilerler.
Ölçümün doğruluğu, dönüştürücünün kalitesine, hassas analog devrelere ve sinyal işleme algoritmalarına bağlıdır. Akustik veya ultrasonik dönüştürücüler, elektrik sinyallerini nispeten yüksek yüzlerce kilohertz frekansta mekanik titreşimlere dönüştüren piezo malzemelerdir. Akışı doğru bir şekilde ölçmek için tipik olarak 1-2 MHz aralığındaki bir çift ultrasonik dönüştürücü iyi eşleştirilmeli ve kalibre edilmelidir. Akış ölçer maliyetinin önemli bir bölümünü oluştururlar. 15-20 yıl pil ömrü sağlamak için sensör sistemi çok düşük güçte çalışmalıdır.
Şirketimizin gelişmiş akış ölçüm çipi MSP430FR6043, benzersiz bir analog ön uç ve algoritma içerir, bu da genel maliyeti ve güç tüketimini azaltırken doğruluğu önemli ölçüde artırır. Akış ölçüm mimarimiz, pahalı bir ultrasonik dönüştürücü çiftine olan ihtiyacı azaltmak için yüksek performanslı analog tasarım, gelişmiş algoritmalar ve gömülü işlemeyi kullanır. Analog ön uç ve sinyal işleme algoritmaları, dönüştürücü uyumsuzluğunu telafi eder.
Her damlayı değerli kılmak
Tipik bir ultrasonik akış ölçer, bir ultrasonik dalga iletir ve akış hızını tahmin etmek için alıcıdaki diferansiyel gecikmeyi ölçer. Gecikme ölçümleri genellikle, alınan dalga biçiminin sıfır geçişini izleyen bir dijital dönüştürücü zaman devresi tarafından gerçekleştirilir. Tipik yaklaşımdaki zorluk, akış seviyelerini yüksek doğrulukla tespit etmek için yeterince hassas olmamasıdır.
Mimarimiz, sinyal-gürültü kalitesini iyileştirmek ve kalibrasyon hatalarının üstesinden gelmek için yüksek performanslı bir analogdan dijitale dönüştürücü içeren akıllı bir analog ön uç kullanır. Bu yaklaşımın birçok faydası vardır:
- Paraziti azaltarak ve sinyal-gürültü oranını iyileştirerek daha yüksek doğruluk elde edebilir.
- Mimari, bir yangın hortumundan küçük bir sızıntıya kadar geniş bir dinamik akış aralığını ölçebilir.
- Daha düşük bir voltaj sürücüsü kullanarak, güç ve maliyetten önemli ölçüde tasarruf sağlar. Saniyede bir ölçüm için ortalama akım 3 mikroamperden azdır. Bu, 15 yıldan fazla bir pil ömrü anlamına gelir.
- Akış analizi ve boru hatlarının bakımı için önemli olan türbülansı, kabarcıkları ve diğer akış anormalliklerini tespit edebilir.
- Teknoloji, daha yüksek akış hızlarında su ve gazda meydana gelebilecek akışın iki yönündeki genlik değişimlerine karşı dayanıklıdır.
Diğer birçok TI teknolojisi, yüksek performanslı bir akış ölçer için kritik öneme sahiptir. Entegre ultrasonik analog ön uca sahip düşük güçlü bir mikro denetleyici, yüksek performanslı bir saat referansı, düşük hareketsiz bir akım güç yönetimi ve verici sürücüsü ile alıcı amplifikatör yollarının ultra hassas empedans eşleştirmesi, bu akış ölçerlerdeki ek farklılaştırma teknolojilerinin örnekleridir.
Bu teknolojiler birlikte, en değerli kaynaklarımızdan birinin korunmasına yardımcı olabilir.