سنسور سرعت جریان مایع

سنسور های سرعت جریان که هیچ اجزای الکتریکی ندارند در این بخش قرار نمی گیرند .

برخی از روش های حسگری جریان مایع برای گاز ها هم استفاده می شود اما سنسور ها معمولا برای یک کاربرد یا کاربرد دیگر طراحی شده اند . در نتیجه سنسور های جریان گاز بخش مجزایی دارند . فصل سوم از جلد دهم همین سری کتاب را ببینید .

بسیاری از سنسور های سرعت مايع دستگاه های بزرگی هستند که برای کاربرد های صنعتی طراحی شده اند . این بخش روی سنسور های حالت جامد ارزان تمرکز می کند .

کاربرد

یک سنسور سرعت جریان مایع سرعتی را که مایع در بالا یا از میان دستگاه جریان دارد ، اندازه . می گیرد . کنتور آب یک نمونه از سنسور سرعت جریان است .

یک سنسور ممکن است خروجی باینری داشته باشد ، به این معنی که هنگامی که جریان متوقف شده یا شروع شود ، یا اگر از مقدار از پیش تعیین شده یا از نو تعیین شده بالاتر رفته یا کم تر شود ، علامت می دهد . با این حال بیشتر جریان سنج ها خروجی آنالوگ دارند که با حجم در هر واحد از زمان تغییر می کند .

اندازه گیری سرعت جریان مایع اگر غلظت زیاد باشد ، مایع از نظر شیمیایی غیر فعال باشد ، یا سرعت خیلی کم باشد ، چالش برانگیز است . چنین عواملی به تجهیزات مخصوصی نیاز دارند که خارج از محدوده ی این دایره المعارف است . این بخش متداول ترین استراتژی های حسگری را مقایسه می کند .

نماد های شماتیک 

نماد های مخصوص بسیاری در دیاگرام جریان برای نشان دادن پمپ ها ، دریچه ها و سنسور ها استفاده شده است . معمولا آن ها یک حرف یا یک X در دایره را شامل می شوند . معمولا این نماد ها در شماتیک الکترونیک یافت نمی شوند و بنابر این در این بخش قرار نگرفته اند .

ساده ترین و رایج ترین سنسور های جریان مایع از چرخ پره دار ، که به آن روتور نیز گفته می شود ، استفاده کنند که با محورهای چرخش خودش در موقعیت ۹۰ درجه نسبت به مسیر جریان مایع نصب شده است . این سنسور برای استفاده در بازار لوازم یدکی سیستم خنک کننده CPU در کامپیوتر های رومیزی اورکلاک شده هدف گذاری شده است ، اما در هر سیستمی که سرعت جریانش از ۰ ٫ ۵ تا ۱۵ لیتر در هر دقیقه باشد ، می تواند استفاده شود . چرخ پره دار یک جفت آهن ربای نصب شده در خود دارد و کلید reed را که روی محفظه مهروموم شده زیر چرخ نصب شده است ، فعال می کند . 

در حالی که کلید reed در سنسور جریان Koolance به ناچار از جهش ناگهانی ارتباط رنج می برد این مزیت را دارد که ساده است و می تواند همراه با کد میکروکنترلر یا سخت افزار مناسب برای کاهش جهش ناگهانی جریان پالس استفاده شود .

همان طور که در هر دستگاهی با بخش چرخان ، اصطکاک و فرسودگی می تواند سنسور چ پره دار را بیازارد ، به خصوص به این دلیل که اغلب یاتاقان ها در اتاقکی هستند که مایع از آن می گذرد . این موضوع امکان یاتاقان های لغزنده را از بین می برد . معمولا یک یاتاقان ساده استفاده می شود ، که دارای یک پایه است که در یک حفره در پوشش قرار می گیرد . اصطکاک سطح یاتاقان را فرا می گیرد ، شکاف بزرگتری ایجاد می کند که به روتور اجازه می دهد به جای چرخش هموار ، لرزیده یا جهش ناگهانی داشته باشد . مقاومت جریان افزایش یافته و دقت کاهش می یابد .

در طراحی های جدید حجم روتور برای کاهش اصطکاک کم شده است . گرچه اگر محور افقی باشد ( اما هنوز نسبت به مسیر جریان در موقعیت ۹۰ درجه قرار داشته باشد ) ، غوطه وری روتور در مایع ، می تواند اصطکاکی که هنوز زیاد است را کم کند . به طور ایده آل چگالی روتور و چگالی مایع می توانند برابر باشند .

سنسورهای سرعت جریان توربین

در یک سنسور از نوع توربین ، دو یا چند تیغه مارپیچ به یک هاب وصل شده اند یک آهن ربا در هر تیغه مارپیچ کلید reed با سنسور اثر هال نصب شده روی پایه نگه دارنده را که توربین را از دیواره ی داخلی لوله آویزان می کند تحریک می کند .

پایه نگه دارنده اغلب دارای چهار بست است ، که مقاومت را در جریان مایع قرار میدهد . یاتاقان ها از همان مشکلات مشابه یاتاقان در سنسور چرخ پره دار رنج می برند و باید بار اضافی ناشی از نیروی خطی خارج شده با جریان را تحمل کند . به طور کلی ، در حالیکه سنسور نوع توربین در تجهیزات آزمایشگاهی متداول است ، نقاط ضعفی دارد که با نوع چرخ پره دار بزرگتر به اشتراک گذاشته نمی شود

محدودیت های چرخ پره دار و توربین ها

هر دو نوع سنسور توربین و چرخ پره دار به حداقل جریان برای غلبه بر اصطکاک یاتاقان هایشان نیاز دارند . زیر این مقدار حداقل مایع راه خودش را اطراف روتور بدون چرخیدن دور آن پیدا می کنند . حتی اگر جریان از مقدار حداقل تجاوز کند ، احتمالا پاسخ روتور در نتیجه ی تلاطم ارتعاش و دیگر عوامل غیرخطی خواهد بود .

فراتر از محدودیت تعیین شده توسط تولیدکننده ، تلاطم ارتعاش در نقطه ای که خروجی از سنسور دیگر معنادار نیست ، افزایش می یابد . فرسودگی یاتاقان هم با سرعت جریان افزایش می یابد .

مشکل قابل توجه برای این نوع سنسور ها این است که آن ها به تغییرات ناگهانی در جریان به خوبی پاسخ نمی دهند . به خصوص در چرخ پره دار ، اینرسی ( لختی ) به عنوان عملکرد قطر روتور دارد و به زمانی برای چرخیدن در پاسخ به افزایش جریان نیاز دارد . در مقابل ، هنگامی که جریان کم می شود ، چرخ پره دار تمایل به خارج شدن دارد .

غلظت مایعی که از سنسور توربین یا چرخ پره دار عبور می کند ، تأثیر بسیار چشمگیری روی بازده آن دارد .

منبع: