Шта је пиезоелектрични сензор? Шта је сензор брзине ветра чаше за ветар?
1. Увод у сензоре
Сензор (енглески назив: трансдуцер/сенсор) је уређај за детекцију који може да осети измерене информације и конвертује добијене информације у електричне сигнале или друге потребне облике излаза информација у складу са одређеним правилима како би испунио захтеве преноса, обраде, складиштења информација , приказ, снимање и контрола. Због бројних типова сензора, у овом чланку уредник представља само пиезоелектрични сензор и сензор брзине ветра.
2. Пиезоелектрични сензор
Пре свега, хајде да погледамо нека релевантна знања о пиезоелектричним сензорима. Сензори притиска су најчешће коришћени сензори у индустријској пракси, а сензори притиска које обично користимо се углавном производе помоћу пиезоелектричног ефекта. Такви сензори се називају и пиезоелектрични сензори.
Пиезоелектрични материјали који се углавном користе у пиезоелектричним сензорима укључују кварц, калијум натријум тартарат и амонијум дихидроген фосфат. Међу њима, кварц (силицијум диоксид) је природни кристал, а пиезоелектрични ефекат се налази у овом кристалу. У оквиру одређеног температурног опсега, пиезоелектрично својство увек постоји, али када температура пређе овај опсег, пиезоелектрично својство потпуно нестаје (ова висока температура је тзв. „Киријева тачка“). Пошто се електрично поље незнатно мења са променом напона (то јест, пиезоелектрични коефицијент је релативно низак), кварц се постепено замењује другим пиезоелектричним кристалима. Калијум натријум тартарат има велику пиезоелектричну осетљивост и пиезоелектрични коефицијент, али се може применити само у окружењу са релативно ниском собном температуром и влажношћу. Амонијум дихидроген фосфат је вештачки кристал, који може да издржи високу температуру и релативно високу влажност, тако да се широко користи.
3. Сензор брзине ветра чаше за ветар
Након што смо разумели релевантно знање о пиезоелектричном сензору, хајде да погледамо неки садржај прилагођеног сензора чаше за ветар.
Сензор брзине ветра чаше ветра је веома уобичајен сензор брзине ветра, који је први изумео Робинсон у Енглеској. У Кини се широко користи сензор брзине ветра са чашом за ветар. Сензорски део сензора брзине ветра чаше за ветар се састоји од три или четири празне конусне или хемисферичне чаше. Шупља шкољка чаше је причвршћена на трокраке звездасте конзоле под углом од 120 степени или на носаче у облику крста под углом од 90 степени један према другом. Конкавне површине чаша су распоређене у једном правцу, а цео оквир попречног крака је фиксиран на вертикалној оси ротације.
Када ветар дува са леве стране, ветробран 1 је паралелан са смером ветра, а компонентна сила притиска ветра на ветроказ 1 у правцу који је најусправнији на осу ветробрана је приближно нула. Ветар 2 и 3 секу се са правцем ветра под углом од 60 степени. За ветробран 2, његова конкавна површина је окренута према ветру и подноси највећи притисак ветра; ветрокапа 3 има конвексну површину окренуту према ветру, а ветар око ње чини притисак ветра мањим од притиска ветрокапа 2. Због разлике у притиску између ветробрана 2 и ветробрана 3 у смеру окомитом на осу ветробрана чаша за ветар, чаша за ветар почиње да се окреће у смеру казаљке на сату.
Након што чаша за ветар почне да се окреће, јер чаша 2 ротира дуж правца ветра, притисак ветра се релативно смањује, док чаша 3 ротира против ветра истом брзином, притисак ветра се релативно повећава, а разлика притиска ветра наставља да се смањује. Након одређеног временског периода (константна брзина ветра), када је парцијална разлика притиска који делује на три ветрокапа нула, ветрокапе ће се ротирати равномерном брзином. На овај начин се брзина ветра може одредити према брзини ветрокапа (обртаја у секунди).
Када се ветробран ротира, покреће коаксијални диск за сечење са више зубаца или магнетну шипку да се ротирају и добија импулсни сигнал пропорционалан брзини ветробрана кроз коло. Бројач броји импулсни сигнал, а стварна вредност брзине ветра се може добити након конверзије. Тренутно, нови роторски анемометар користи три чаше, а перформансе коничне чаше су боље од оне хемисферичне. Када се брзина ветра повећа, ротор може брзо повећати брзину како би одговарао брзини протока ваздуха. Када се брзина ветра смањи, услед утицаја инерције, брзина ветра неће одмах пасти. Ротациони анемометри обично показују превисоку брзину ветра у налетима и имају огроман ефекат (производе просечну грешку од око 10 процената).
