Mikä on pietsosähköinen anturi? Mikä on tuulikupin tuulennopeussensori?
1. Antureiden esittely
Anturi (englanninkielinen nimi: transducer/sensor) on ilmaisinlaite, joka pystyy havaitsemaan mitatun tiedon ja muuntaa havaitun tiedon sähköisiksi signaaleiksi tai muuksi vaadituiksi tiedonantomuodoiksi tiettyjen sääntöjen mukaisesti tietojen siirron, käsittelyn ja tallennuksen vaatimusten täyttämiseksi. , näyttö, tallennus ja ohjaus. Monentyyppisten anturien vuoksi tässä artikkelissa editori esittelee vain pietsosähköisen anturin ja tuulikupin tuulennopeusanturin.
2. Pietsosähköinen anturi
Ensinnäkin, katsotaanpa joitain asiaankuuluvia tietoja pietsosähköisistä antureista. Paineanturit ovat teollisuudessa yleisimmin käytettyjä antureita ja tavallisesti käyttämämme paineanturit valmistetaan pääosin pietsosähköisellä efektillä. Tällaisia antureita kutsutaan myös pietsosähköisiksi antureiksi.
Pietsosähköisiä materiaaleja, joita käytetään pääasiassa pietsosähköisissä antureissa, ovat kvartsi, kaliumnatriumtartraatti ja ammoniumdivetyfosfaatti. Niiden joukossa kvartsi (piidioksidi) on luonnollinen kide, ja pietsosähköinen vaikutus löytyy tästä kiteestä. Tietyllä lämpötila-alueella pietsosähköinen ominaisuus on aina olemassa, mutta kun lämpötila ylittää tämän alueen, pietsosähköinen ominaisuus katoaa kokonaan (tämä korkea lämpötila on ns. "Curie-piste"). Koska sähkökenttä muuttuu hieman jännityksen muuttuessa (eli pietsosähköinen kerroin on suhteellisen pieni), kvartsi korvataan vähitellen muilla pietsosähköisillä kiteillä. Kaliumnatriumtartraatilla on suuri pietsosähköinen herkkyys ja pietsosähköinen kerroin, mutta sitä voidaan käyttää vain ympäristössä, jossa huoneen lämpötila ja kosteus on suhteellisen alhainen. Ammoniumdivetyfosfaatti on keinotekoinen kide, joka kestää korkeita lämpötiloja ja suhteellisen korkeaa kosteutta, joten sitä on käytetty laajalti.
3. Tuulen nopeusanturi
Kun olet ymmärtänyt asiaankuuluvat tiedot pietsosähköisestä anturista, katsotaanpa tuulikupin mukautetun anturin sisältöä.
Tuulen nopeusanturi on hyvin yleinen tuulennopeusanturi, jonka ensimmäisenä keksi Robinson Englannissa. Kiinassa tuulikupin tuulennopeusanturia on käytetty laajalti. Tuulikupin tuulennopeusanturin anturiosa koostuu kolmesta tai neljästä kartiomaisesta tai puolipallon muotoisesta tyhjästä kupista. Ontto kupin kuori kiinnitetään kolmisakaraisiin tähden muotoisiin kannakkeisiin 120 asteen kulmassa tai ristinmuotoisiin kannakkeisiin 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Kuppien koverat pinnat on järjestetty yhteen suuntaan ja koko poikkivarren runko on kiinnitetty pystysuoralle pyörimisakselille.
Kun tuuli puhaltaa vasemmalta, tuulikuppi 1 on yhdensuuntainen tuulen suunnan kanssa ja tuulen paineen komponenttivoima tuulikuppiin 1 kohtisuorammin tuulikupin akseliin nähden on suunnilleen nolla. Tuulikupit 2 ja 3 leikkaavat tuulen suunnan 60 asteen kulmassa. Tuulikupissa 2 sen kovera pinta on tuulta päin ja kantaa suurimman tuulenpaineen; tuulikupissa 3 on kupera pinta tuulta päin ja sen ympärillä oleva tuuli tekee tuulen paineen pienemmäksi kuin tuulikuppi 2. Tuulikupin 2 ja tuulikupin 3 välisen paine-eron vuoksi kohtisuorassa tuulen akseliin nähden tuulikuppi, tuulikuppi alkaa pyöriä myötäpäivään.
Kun tuulikuppi alkaa pyöriä, koska kuppi 2 pyörii tuulen suuntaa pitkin, tuulen paine laskee suhteellisesti, kun taas kuppi 3 pyörii tuulta vasten samalla nopeudella, tuulenpaine kasvaa suhteellisesti ja tuulen paine-ero pienenee jatkuvasti. Tietyn ajan (vakiotuulen nopeus) jälkeen, kun kolmeen tuulikuppiin vaikuttava osapaine-ero on nolla, tuulikupit pyörivät tasaisella nopeudella. Tällä tavalla tuulen nopeus voidaan määrittää tuulikupin nopeuden mukaan (kierrosta sekunnissa).
Kun tuulikuppi pyörii, se käyttää koaksiaalista monihampaista leikkauslevyä tai magneettitankoa pyörimään ja saa pulssisignaalin, joka on verrannollinen tuulikupin nopeuteen piirin läpi. Pulssisignaali laskee laskuri ja todellinen tuulennopeus voidaan saada muuntamisen jälkeen. Tällä hetkellä uusi roottorituulimittari käyttää kolmea kuppia, ja kartiomaisen kupin suorituskyky on parempi kuin puolipallon muotoisen. Kun tuulen nopeus kasvaa, roottori voi nopeasti lisätä nopeutta vastaamaan ilmavirran nopeutta. Tuulen nopeuden hidastuessa inertian vaikutuksesta tuulen nopeus ei laske heti. Pyörivät tuulimittarit osoittavat yleensä liian suurta tuulen nopeutta puuskissa ja niillä on suuri vaikutus (tuottaa keskimäärin noin 10 prosentin virheen).
