TR2021009314U5

TR2021009314U5 - CONSTRUCTION OF ANTENNA IN THE WATER METER

Info

Publication number: TR2021009314U5
Application number: TR2021/009314
Authority: TR
Inventors: Karaba Li Mustafa
Original assignee: Luna Elektri̇k Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret Anoni̇m Şi̇rketi̇
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2021-06-21

Abstract

Bu buluş, uzaktan haberleşme sistemi bulunan bir su sayacına(A) anten yapılanması ile ilgili olup, özelliği; elektronik su sayaçlarında mevcut olan anten dışında harici anten kullanımına gerek kalmaması amacıyla sinyalin zayıf olduğu durumlar ve kullanıcının talebi doğrultusunda iletken malzemenin(1) sayaç kapağına ya da sayacın içine yerleştirileceği kutuya montajının gerçekleştirilerek sayaçta anten görevi görecek bölgenin arttırılmasını sağlayan bir işleve sahip olmasıdır.This invention is related to the antenna configuration of a water meter (A) with a remote communication system, and its feature is; In order to avoid the need for the use of an external antenna other than the antenna available in electronic water meters, it has a function that provides an increase in the area that will serve as an antenna in the meter by mounting the conductive material (1) on the meter cover or in the box in which the meter will be placed, in cases where the signal is weak and in line with the user's request.

Description

TARIFNAME Bulusun ilgili oldugu teknik saha Bu bulus, uzaktan haberlesmeli su sayaçlarinda sinyalin zayif oldugu, kapsama alaninin dar oldugu ya da kullanici talebinin bulundugu durumlarda sayaçta bulunan mevcut anten haricinde ekstra anten montajina gerek kalmayacak sekilde sayaç kapagina veya sayacin yerlestirilmesi düsünülen kutuya iletken bir malzeme monte edilmesiyle sayaç kapagi veya kutunun anten islevi kazanmasinin saglayan bir anten yapilanmasi ile ilgilidir. DESCRIPTION The technical field to which the invention relates This invention is used in remote communication water meters where the signal is weak, the coverage In cases where the area is narrow or there is user demand, the The meter will not need extra antenna assembly except for the existing antenna. A conductive material should be installed on the cover or in the box where the meter is intended to be placed. An antenna that enables the meter cover or box to gain the antenna function by relates to the build.

Teknigin bilinen durumu Günümüzde kullanilan teknolojilerde su sayaci okuma islemi, sayaçlarin yanina gidilerek görevli personeller tarafindan manuel olarak ya da sayaçlarin bulundugu bölgeye gidilmesine gerek kalmadan uzaktan okuma yolu ile otomatik olarak yapilabilmektedir. State of the art In today's technologies, the water meter reading process is placed next to the meters. manually by the personnel in charge or by going to the counters. automatically by remote reading without the need to go to the area can be done.

Otomatik sayaç okuma islemi RF, M-Bus ve Modbus gibi kablolu veya kablosuz haberlesme yöntemleri ile gerçeklestirilebilmektedir. Sayaçlarda otomatik okuma sistemlerinin kullanimi sayaca ait verilerin kaydedilebilmesini ve bu sayede tüketicilerin geçmise dönük kayitlara istedikleri siklikta ulasabilmesini saglamaktadir. Automatic meter reading process wired or wireless such as RF, M-Bus and Modbus can be achieved by means of communication. Automatic reading in meters The use of the systems allows the data of the meter to be recorded and thus It enables consumers to access historical records as often as they want.

Kayip, kaçak ve ariza durumlari daha hizli sekilde tespit edilerek aninda müdahale edilebilmektedir. Immediate intervention by detecting loss, leakage and malfunction situations more quickly can be achieved.

Kablosuz veri iletim islemi RF haberlesme sistemi ile saglanabilmektedir. Sayaçlarin haberlesme üniteleri lisans gerektirmeyen radyo frekansinda haberlesmekte, radyo frekans dalgalarinin kullanimi ile uzak mesafeler arasinda veri iletimi mümkün olmaktadir. Düsük maliyetli bir radyo vericisinin mevcut sayaca entegre edilmesi sonrasi sayaç hafizasindaki bilgiler bu vericiye iletilir. Bu verilerin RF uzaktan haberlesme ile ana bilgisayarin yer aldigi merkeze iletilmesiyle veri iletimi tamamlanmis olur. Wireless data transmission process can be provided by RF communication system. your meters communication units communicate in a license-free radio frequency, Data transmission over long distances is possible with the use of frequency waves is happening. Integration of a low-cost radio transmitter into an existing meter After that, the information in the counter memory is transmitted to this transmitter. This data is RF remote. data transmission by transmitting to the center where the main computer is located by communication it will be completed.

RF teknolojisi daha az güç kullanimi ve maliyet gerektirmesi gibi avantajlarinin yaninda daha kisa sürede veri iletimi saglamasiyla da tercih edilmektedir. Kablolu sistemlerde ortaya çikabilecek kablolama hatasi, kopma gibi sorunlar ve kablolarin neden oldugu karisiklik RF sisteminde söz konusu degildir. RF technology has advantages such as less power usage and cost. Besides, it is preferred because it provides data transmission in a shorter time. wired problems such as wiring error, breakage that may arise in the systems and The interference caused by the RF system is out of the question.

Alici ve verici arasinda fiziksel baglantiya ihtiyaç duyulmadan radyo dalgalari ile iletisim kurulmasi esasina dayanan sistemin önemli avantajlarindan biri de genis erisim agina sahip olmasidir. RF kullanimi ile daha genis mesafelere ulasilabilmesi için gönderilecek sinyalin uzun mesafeler arasinda güçlendirilmesi gerekmektedir. with radio waves without the need for a physical connection between the receiver and the transmitter. One of the important advantages of the system, which is based on communication it has access network. Reaching wider distances with the use of RF For this, the signal to be sent needs to be strengthened over long distances.

Elektronik su sayaçlarinda mevcut olan AMR modülleri ile uzaktan okuma islemi gerçeklestirilmektedir. Uzaktan okuma islemi sirasinda sayaçta bulunan antenler yardimiyla sinyal alimi saglanmaktadir ve haberlesme için büyük önem tasimaktadir. Remote reading with AMR modules available in electronic water meters is carried out. Antennas on the meter during remote reading With the help of it, signal reception is provided and it is of great importance for communication.

Sinyal aliminin güçlü olmasi, okuma isleminin hizli ve verimli sekilde gerçeklestirilmesinde önemli bir etkendir. Her sistemde oldugu gibi RF ile haberlesmede de bazi sorunlar yasanabilmektedir. Sinyalin yetersiz ya da zayif oldugu bölgelerde uzaktan okuma isleminde aksakliklar yasanmakta, is gücü, zaman ve kaynaklarin gereksiz kullanimina yol açmaktadir. Mevcut sistemlerde bu sorunun çözümüne yönelik, sayacin sinyal gücünün arttirilmasi için harici anten seçenegi kullanilmaktadir ancak bu sekilde sayacin sinyal gücünde artis saglaniyor olsa da ekstra montaj ve maliyet gerektirmesi dezavantaja neden olmaktadir. Bu durum uzaktan okuma sistemlerinde kullanilan yöntemlerde iyilestirme yapilmasi gerekliligini ortaya çikarmistir. The strong reception of the signal means that the reading process is carried out quickly and efficiently. an important factor in its implementation. As in every system, with RF There are also some problems in communication. Insufficient or weak signal There are problems in the remote reading process in the regions where the and leads to unnecessary use of resources. In existing systems, this problem External antenna option for increasing the signal strength of the meter is used, but in this way, the signal strength of the meter is increased, even though It is disadvantageous because it requires extra assembly and cost. This situation The need for improvement in the methods used in remote reading systems has revealed.

Bulusun Amaci Bu bulusla, sayaçlarda uzaktan okuma sirasinda veri iletiminde sinyalin zayif olmasindan kaynakli okuma sorunlarina yönelik çözüm getirilmesi amaçlanmaktadir. Purpose of the Invention With this invention, the weak signal in data transmission during remote reading in meters. It is aimed to provide solutions for reading problems caused by

Bulus tasarlanirken elektronik su sayacinda halihazirda bulunan antenin disinda ekstra anten kullanimina ihtiyaç duyulmadan, sayaç kapagi ya da sayacin yerlestirilecegi kutuya iletken malzemenin yerlestirilmesi saglanarak anten görevi görecek alanin arttirilmasi amaçlanmistir. While the invention was being designed, apart from the antenna already present in the electronic water meter without the need for the use of extra antenna, the meter cover or the meter Antenna function by ensuring that the conductive material is placed in the box where it will be placed. It is aimed to increase the area to be seen.

Anten boyutunun arttirilmasi, antende olusacak yük yogunlugunu arttirmaktadir. Yük yogunlugunun artmasi ile antenden yayilan sinyalin gücünün arttirilmasi saglansa da sinyal gücünü arttirmak için anten boyutunu arttirmak tek basina yeterli olmamaktadir. Increasing the antenna size increases the load density on the antenna. Load Although it is possible to increase the power of the signal emitted from the antenna with the increase of the density, Increasing the antenna size alone is not enough to increase the signal strength.

Antende yüksek yük yogunlugu olusturmak için, antene maksimum güç aktarimi saglanmasinin yaninda sinyal yansima kat sayisinin da minimuma indirilmesi gerekmektedir. Ilgili bulusta, bu amaç dogrultusunda, anten ve sistem arasinda empedans uyumu gerçeklestirerek yansima direncinin minimum, isima direncinin maksimum olmasi hedeflenmistir. Empedans uyumu saglanarak antene maksimum güç transferi gerçeklestirilecek ve anten boyutunun artmasiyla da sinyalin güçlendirilerek daha uzun mesafelere iletilmesi saglanmis olacaktir. Aksi halde yansima direnci, isima direncinden büyük olacak, bu da sinyal gücünün normalden daha zayif olmasina yol açacaktir. Maximum power transfer to the antenna to create high load density on the antenna minimizing the number of signal reflection coefficients as well as providing required. In the related invention, for this purpose, there is a connection between the antenna and the system. By realizing impedance matching, the reflection resistance is minimized and the heat resistance is reduced. is aimed to be maximum. By providing impedance matching, maximum connection to the antenna power transfer will be realized and with the increase of antenna size, the signal will be reduced. It will be strengthened and transmitted to longer distances. Otherwise The reflection resistance will be greater than the heat resistance, which means that the signal strength is higher than normal. it will make it weaker.

Bulus, sayaç kapagina ya da sayacin içerisinde bulunacagi kutuya yerlestirilecek iletken malzeme ile piyasada halihazirda bulunan antenlerin kullanimina oranla daha yüksek sinyal gücü elde edilmesini saglarken, sayaç kapaginin anten olarak kullanilmasi ile harici anten kullanimina gerek kalmadan daha az maliyetle daha uzak mesafelere veri iletimini gerçeklestirebilecektir. The invention will be placed on the meter cover or in the box the meter will be in. with conductive material compared to the use of antennas already available on the market. While providing high signal strength, the meter cover is used as an antenna. more distance with less cost without the need for the use of an external antenna. will be able to perform data transmission over distances.

Sekillerin Açiklamasi Sekil 1: Elektronik Su Sayacina Ait Perspektif Görüntüsü Sekil 2: Elektronik Su Sayacinin Üst Kapak Olmadan Perspektif Görüntüsü Sekil 3: Elektronik Su Sayacinin Kesit Görüntüsü Sekil 4: Elektronik Su Sayacinda iletken Malzemenin Farkli Kullaniminin Perspektif Görüntüsü Sekillerdeki referanslarin açiklamasi A: Elektronik su sayaci 1. iletken malzeme 2. Iletken kablo 3. Anten soketi 4. Elektronik devre Bulusun Detayli Açiklamasi Bulus, elektronik su sayaçlarinda(A) uzaktan okuma isleminde sayaçta yer alan mevcut antenin yetersiz kaldigi durumlarda sinyal gücü ve mesafenin arttirilmasi amaciyla sayaç kapagina ya da sayacin içine konulacagi kutuya iletken malzeme(1) yerlestirilmesi ile sayaç kapagi ve sayacin içinde yer alacagi kutunun anten olarak kullanimini içermektedir. Description of Figures Figure 1: Perspective View of the Electronic Water Meter Figure 2: Perspective View of Electronic Water Meter Without Top Cover Figure 3: Sectional View of Electronic Water Meter Figure 4: Perspective of Different Uses of Conductive Material in Electronic Water Meter image Explanation of references in figures A: Electronic water meter 1. conductive material 2. Conductor cable 3. Antenna socket 4. Electronic circuit Detailed Description of the Invention Invention, electronic water meters (A) in the remote reading process in the meter Increasing the signal strength and distance in cases where the existing antenna is insufficient Conductive material in the meter cover or the box in which the meter will be placed for the purpose of (1) By placing the meter cover and the box in which the meter will be located, it can be used as an antenna. includes its use.

Anten tasariminda sinyal gücü ve mesafesi düsünülecek olursa en önemli parametrelerden birisi antenin fiziksel boyutlaridir. Temel olarak dipol veya loop antenlerin fiziksel boyutlarindaki iliski asagidaki denklem ile belirlenir: Denklemde c, isik hizi, f, frekans ve A, dalga boyu degerlerini göstermektedir. Considering the signal strength and distance in antenna design, the most important One of the parameters is the physical dimensions of the antenna. Basically dipole or loop The relationship between the physical dimensions of the antennas is determined by the following equation: In the equation, c represents the speed of light, f represents the frequency and A represents the wavelength.

Genel olarak antenin fiziksel boyutu degerlendirildiginde dipol veya loop antenin saglikli bir iletisim için fiziksel boyutunun en az i\/4 degerinde arasinda olmasi gerekmektedir. In general, when the physical size of the antenna is evaluated, the dipole or loop antenna is For a healthy communication, its physical size should be at least i\/4 required.

Piyasada kullanilan dipol veya loop antenlerin boyutlari, kullanilacak frekans araligina göre belirlenmektedir ve buna göre yüksek frekansli sinyaller için küçük boyutlu antenler kullanilmaktadir. Ancak anten boyutu küçük oldugunda, antenin sinyal gücü düsmekte ve band genisligi dar olmaktadir. Bu da sinyalin uzak mesafelere yayilmasini ve algilanmasini engellemektedir. Bu gibi olumsuzluklar göz önüne alinarak, söz konusu bulusla, sinyalin gücünü ve mesafesini arttirmak amaciyla elektronik su sayaci kapagina ya da sayacin içinde bulunacagi kutuya iletken malzeme(1) yerlestirerek anten islevi kazandirilmaktadir. The dimensions of the dipole or loop antennas used in the market depend on the frequency range to be used. is determined according to the small size for high-frequency signals. antennas are used. However, when the antenna size is small, the signal strength of the antenna decreases and the bandwidth becomes narrow. This means that the signal is transmitted to long distances. prevents its spread and detection. Considering such disadvantages with the said invention, in order to increase the strength and distance of the signal. conductive to the electronic water meter cover or the box in which the meter will be located. Antenna function is gained by placing material (1).

Sayaçta bulunan mevcut anten yerine üretiminin kolay, maliyetinin düsük olmasi ve birçok frekans bandinda kullanilabilmesi özelliklerinden dolayi mikroserit yama anten olarak tasarlanan iletken malzemenin(1), sayacin(A) kapagi ya da istenilen baska bir kismina monte edilmesi saglanmaktadir. It is easy to manufacture, low cost, instead of the existing antenna in the meter. Microstrip patch antenna due to its ability to be used in many frequency bands The conductive material (1), the cover of the meter (A) or any other desired is provided to be mounted.

Ayrica mikroserit yama antenler sekil olarak, yayin yapilacak band genisligi dikkate alinarak istenilen sekilde olabilmektedir. Bulusta sayaç kapagina yerlestirilecek iletken malzeme(1) mikroserit yama anten olarak dikdörtgen seklinde tasarlanmis olup genisligi 'WE boyu da "L” olarak düsünülmüstür. Antenin boyu ve genisligi ile ilgili hesaplamalar asagidaki denklem ile belirlenmektedir. 2fn/p080 .3+1 Denklemde eo, boslugun dielektrik sabiti, uo, boslugun manyetik geçirgenligi, fr, rezonans frekansi vermektedir, 1/(souo) isik hizini vermektedir. Dikdörtgen yamanin gerçek uzunlugu L ise ; denklemiyle bulunabilir. Buradaki Eeff efektif dielektrik sabitidir. In addition, microstrip patch antennas take into account the bandwidth to be broadcast. It can be taken in the desired shape. In the invention, the conductor to be placed on the meter cover The material (1) is designed in a rectangular shape as a microstrip patch antenna. width 'WE length is also considered as "L". Regarding the length and width of the antenna calculations are determined by the following equation. 2fn/p080 .3+1 In equation eo, dielectric constant of space, uo, magnetic permeability of space, fr, It gives a resonant frequency, gives 1/(souo) light speed. rectangular patch if its actual length is L ; can be found by the equation. Here Eeff is the effective dielectric constant.

Bahsedilen iletken malzemenin(1) montajinda belirli bir alan kisitlamasi olmayip bulusun farkli uygulamalarinda baglanti yeri sayaç, metal pano ya da kutu olarak degisiklik gösterebilir. There is no specific space restriction in the assembly of the aforementioned conductive material (1). In different applications of the invention, the connection point can be used as a meter, metal panel or box. may vary.

Elektronik su sayaçlarinda kullanilan PCB(4) ile iletken malzeme(1) arasinda empedans uyumu maksadiyla, sayaç kapagina yerlestirilmesi planlanan iletken malzemenin(1) PCB'ye(4) baglantisinda ve radyo frekanslarinin iletiminde anten kablosu(2) kullanilmaktadir. Anten kablolarinin(2) band genisligi yüksektir, diger bir deyisle yüksek frekanstaki sinyalleri zayiflama olmadan iletebilmektedir. Ayni zamanda ekranli kablo olmasindan dolayi elektriksel gürültü ve darbelere karsi koruma saglama özelligi bulunmaktadir. Farkli sinyal türleri ile kullanilma özelligi bulunan ve düsük üretim maliyeti gerektiren anten kablosunun(2) kullanimiyla yüksek frekansli haberlesmelerde sinyalde herhangi bir güç kaybi yasanmasi engellenmektedir. Kullanilacak kablonun sekil ve konumu önem tasimadigindan kablonun sayaçta istenilen bölüme monte edilebilme özelligi bulunmaktadir. Between the PCB(4) used in electronic water meters and the conductive material(1) For the purpose of impedance matching, the conductor planned to be placed on the meter cover antenna in the connection of the material (1) to the PCB (4) and in the transmission of radio frequencies cable (2) is used. Antenna cables(2) have a high bandwidth. In other words, it can transmit high frequency signals without attenuation. Same Against electrical noise and impacts due to being a shielded cable. It has a protection feature. Ability to be used with different signal types With the use of antenna cable (2), which is available and requires low production cost, high any loss of power in the signal in frequency communications is blocked. Since the shape and location of the cable to be used is not important. The cable has the feature of being mounted to the desired section of the meter.

Anten kablolari(2) ile anten islevi kazandirilmak istenen bölgeye monte edilecek iletken malzeme(1) arasindaki baglanti ise anten soketi(3) ile saglanmaktadir. It will be mounted in the area where antenna function is desired to be gained with antenna cables (2). The connection between the conductive material (1) is provided by the antenna socket (3).

Bulus sayesinde harici anten kullanimi için ekstra maliyet ve montaj zorlugu ortadan kaldirilarak uzaktan okuma islemi sirasinda yasanabilecek sinyal sorunlarinin önüne Faydali modelimize ait ekte yer alan sekillerde gösterilen su sayacinin tipi ve yapisi, antenin tipi ve yapisi gibi özellikler sadece detayli açiklamayi desteklemek için temsili olarak gösterilmis olup, tüm bu unsurlar degisebilir özelliktedir. Thanks to the invention, the extra cost and assembly difficulties for the use of external antennas are eliminated. It can be removed to prevent signal problems that may occur during the remote reading process. Type and structure of the water meter shown in the attached figures of our utility model, Features such as antenna type and construction are representative only to support detailed description. and all these elements are subject to change.

Claims

REQUESTS

1. The invention is concerned with configuring an antenna in an electronic water meter (A) containing at least one PCB (4), which has an RF communication unit and a processor unit, in order to transmit the meter(A) data to a remote receiver. - at least one conductive material (1) that enables the transmission of radio frequencies over long distances, - at least one piece of material that ensures the transmission of radio frequencies, the connection to be established between the conductive material (1) and the antenna socket (3), and the prevention of power loss that may occur in the signal in high-frequency communications antenna cable(2), - contains at least one antenna socket(3) for mounting the antenna cable(2) on the PCB(4).

2. According to claim 1, the invention relates to an antenna configuration (A), and its feature is; It contains a conductive material (1) that can be designed in dimensions that can be connected to more than one meter, enabling it to function as an antenna by being mounted on the desired part of the meter or the box where the meter is connected, designed to transmit the radio frequencies broadcast by the water meter (A) over long distances.