سنسور پیزوالکتریک چیست؟ سنسور سرعت باد فنجان باد چیست؟
1. مقدمه ای بر حسگرها
حسگر (نام انگلیسی: مبدل/سنسور) دستگاه تشخیصی است که میتواند اطلاعات اندازهگیری شده را حس کند و اطلاعات حسشده را طبق قوانین خاصی به سیگنالهای الکتریکی یا سایر اشکال مورد نیاز خروجی اطلاعات تبدیل کند تا الزامات انتقال، پردازش، ذخیرهسازی اطلاعات را برآورده کند. ، نمایش، ضبط و کنترل. با توجه به انواع حسگرها، ویرایشگر در این مقاله تنها سنسور پیزوالکتریک و سنسور سرعت باد فنجان باد را معرفی می کند.
2. سنسور پیزوالکتریک
اول از همه، اجازه دهید نگاهی به دانش مرتبط با سنسورهای پیزوالکتریک بیندازیم. سنسورهای فشار متداول ترین سنسورهای مورد استفاده در صنعت هستند و سنسورهای فشاری که ما معمولاً استفاده می کنیم عمدتاً با استفاده از اثر پیزوالکتریک تولید می شوند. چنین حسگرهایی را سنسورهای پیزوالکتریک نیز می نامند.
مواد پیزوالکتریک که عمدتاً در حسگرهای پیزوالکتریک استفاده می شوند عبارتند از کوارتز، تارتارات سدیم پتاسیم و دی هیدروژن فسفات آمونیوم. در میان آنها کوارتز (دی اکسید سیلیکون) یک کریستال طبیعی است و اثر پیزوالکتریک در این کریستال یافت می شود. در یک محدوده دمایی خاص، خاصیت پیزوالکتریک همیشه وجود دارد، اما زمانی که دما از این محدوده بیشتر شود، خاصیت پیزوالکتریک به طور کامل ناپدید می شود (این دمای بالا به اصطلاح "نقطه کوری" است). از آنجایی که میدان الکتریکی با تغییر تنش کمی تغییر می کند (یعنی ضریب پیزوالکتریک نسبتاً کم است)، کوارتز به تدریج با کریستال های پیزوالکتریک دیگر جایگزین می شود. تارتارات سدیم پتاسیم دارای حساسیت پیزوالکتریک و ضریب پیزوالکتریک بالایی است، اما فقط در محیطی با دما و رطوبت نسبتاً کم اتاق قابل استفاده است. آمونیوم دی هیدروژن فسفات یک کریستال مصنوعی است که می تواند دمای بالا و رطوبت نسبتاً بالا را تحمل کند، بنابراین به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
3. سنسور سرعت باد فنجان باد
پس از درک دانش مرتبط با سنسور پیزوالکتریک، بیایید نگاهی به محتوای سنسور سفارشی فنجان باد بیاندازیم.
سنسور سرعت باد فنجان باد یک سنسور سرعت باد بسیار رایج است که اولین بار توسط رابینسون در انگلستان اختراع شد. در چین، سنسور سرعت باد فنجان باد به طور گسترده ای استفاده شده است. بخش حسگر سنسور سرعت باد فنجان باد از سه یا چهار فنجان خالی مخروطی یا نیمکره ای تشکیل شده است. پوسته فنجان توخالی بر روی براکت های ستاره ای شکل سه پر در 120 درجه یا بر روی براکت های صلیب شکل در 90 درجه با یکدیگر ثابت می شود. سطوح مقعر فنجان ها در یک جهت چیده شده اند و کل قاب بازوی متقاطع بر روی یک محور چرخش عمودی ثابت شده است.
هنگامی که باد از سمت چپ می وزد، فنجان باد 1 موازی با جهت باد است و نیروی مؤلفه فشار باد بر فنجان باد 1 در جهت عمودترین جهت بر محور فنجان باد تقریباً صفر است. فنجان های باد 2 و 3 با جهت باد در زاویه 60 درجه تلاقی می کنند. برای فنجان باد 2، سطح مقعر آن رو به باد است و بیشترین فشار باد را تحمل می کند. فنجان باد 3 دارای سطح محدب رو به باد است و باد اطراف آن فشار باد را کمتر از فنجان باد 2 می کند. به دلیل اختلاف فشار بین فنجان باد 2 و فنجان باد 3 در جهت عمود بر محور باد. فنجان باد، فنجان باد شروع به چرخش در جهت عقربه های ساعت می کند.
پس از اینکه فنجان باد شروع به چرخش کرد، چون فنجان 2 در امتداد جهت باد می چرخد، فشار باد نسبتاً کاهش می یابد، در حالی که فنجان 3 در برابر باد با همان سرعت می چرخد، فشار باد نسبتاً افزایش می یابد و اختلاف فشار باد. مدام کاهش می یابد پس از یک دوره زمانی (سرعت باد ثابت)، زمانی که اختلاف فشار جزئی بر روی سه فنجان باد صفر شود، فنجانهای باد با سرعت یکنواخت میچرخند. به این ترتیب می توان سرعت باد را با توجه به سرعت فنجان باد (دور در ثانیه) تعیین کرد.
هنگامی که فنجان باد می چرخد، دیسک برش چند دندانه کواکسیال یا میله مغناطیسی را به چرخش در می آورد و سیگنال پالسی متناسب با سرعت فنجان باد در مدار دریافت می کند. سیگنال پالس توسط شمارنده شمارش می شود و مقدار واقعی سرعت باد را می توان پس از تبدیل به دست آورد. در حال حاضر بادسنج روتوری جدید از سه فنجان استفاده می کند و عملکرد فنجان مخروطی بهتر از نیمکره است. هنگامی که سرعت باد افزایش می یابد، روتور می تواند به سرعت سرعت را برای مطابقت با سرعت جریان هوا افزایش دهد. هنگامی که سرعت باد کاهش می یابد، به دلیل تأثیر اینرسی، سرعت باد بلافاصله کاهش نمی یابد. بادسنجهای چرخشی معمولاً نشاندهنده سرعت بیش از حد باد در طوفانها هستند و اثر بزرگتری دارند (متوسط خطای حدود 10 درصد ایجاد میکنند).
