Piezoelektrik sensör nedir? Rüzgar kupası rüzgar hızı sensörü nedir?
1. Sensörlere giriş
Bir sensör (İngilizce adı: dönüştürücü/sensör), bilgi iletimi, işleme, depolama gereksinimlerini karşılamak için ölçülen bilgiyi algılayabilen ve algılanan bilgiyi belirli kurallara göre elektrik sinyallerine veya diğer gerekli bilgi çıkışı biçimlerine dönüştürebilen bir algılama cihazıdır. , görüntüleme, kaydetme ve kontrol. Sensör türlerinin çok olması nedeniyle, bu makalede editör yalnızca piezoelektrik sensörü ve rüzgar kabı rüzgar hızı sensörünü tanıtmaktadır.
2. Piezoelektrik sensör
Öncelikle piezoelektrik sensörlerle ilgili bazı bilgilere göz atalım. Basınç sensörleri endüstriyel uygulamada en yaygın kullanılan sensörlerdir ve genellikle kullandığımız basınç sensörleri esas olarak piezoelektrik etki kullanılarak üretilmektedir. Bu tür sensörlere piezoelektrik sensörler de denir.
Piezoelektrik sensörlerde esas olarak kullanılan piezoelektrik malzemeler arasında kuvars, potasyum sodyum tartrat ve amonyum dihidrojen fosfat bulunur. Bunlar arasında kuvars (silikon dioksit) doğal bir kristaldir ve piezoelektrik etki bu kristalde bulunur. Belirli bir sıcaklık aralığında piezoelektrik özellik her zaman mevcuttur, ancak sıcaklık bu aralığı aştığında piezoelektrik özellik tamamen ortadan kalkar (bu yüksek sıcaklık "Curie noktası" olarak adlandırılır). Stresin değişmesiyle elektrik alanı biraz değiştiğinden (yani piezoelektrik katsayısı nispeten düşük olduğundan), kuvarsın yerini yavaş yavaş diğer piezoelektrik kristaller alır. Potasyum sodyum tartrat, büyük bir piezoelektrik hassasiyete ve piezoelektrik katsayıya sahiptir, ancak yalnızca nispeten düşük oda sıcaklığı ve neme sahip bir ortamda uygulanabilir. Amonyum dihidrojen fosfat, yüksek sıcaklığa ve nispeten yüksek neme dayanabilen yapay bir kristal olduğundan yaygın olarak kullanılmaktadır.
3. Rüzgar kupası rüzgar hızı sensörü
Piezoelektrik sensörle ilgili bilgileri anladıktan sonra rüzgar kupası özel sensörünün bazı içeriğine göz atalım.
Rüzgar kabı rüzgar hızı sensörü, ilk olarak İngiltere'de Robinson tarafından icat edilen çok yaygın bir rüzgar hızı sensörüdür. Çin'de rüzgar kabı rüzgar hızı sensörü yaygın olarak kullanılmaktadır. Rüzgar kabı rüzgar hızı sensörünün algılama kısmı üç veya dört konik veya yarım küre şeklindeki boş kaptan oluşur. İçi boş kap kabuğu, üç köşeli yıldız şeklindeki braketlere 120 derece veya çapraz şekilli braketlere birbirine 90 derece açıyla sabitlenir. Kapların içbükey yüzeyleri tek yönde düzenlenmiştir ve çapraz kol çerçevesinin tamamı dikey bir dönme eksenine sabitlenmiştir.
Rüzgar soldan estiğinde rüzgar kupası (1) rüzgar yönüne paraleldir ve rüzgar kupası (1) üzerindeki rüzgar basıncının rüzgar kupası eksenine en dik yönde bileşen kuvveti yaklaşık olarak sıfırdır. Rüzgar kapları 2 ve 3, rüzgar yönü ile 60 derecelik bir açıyla kesişir. Rüzgar kabı 2'nin içbükey yüzeyi rüzgara bakar ve en büyük rüzgar basıncını taşır; rüzgar kupası (3) rüzgara bakan dışbükey bir yüzeye sahiptir ve etrafındaki rüzgar, rüzgar basıncını rüzgar kupasının (2)kinden daha küçük yapar. Rüzgar kupası (2) ile rüzgar kupası (3) arasındaki rüzgar kupasının (3) eksenine dik yöndeki basınç farkından dolayı rüzgar kupası, rüzgar kupası saat yönünde dönmeye başlar.
Rüzgar kupası dönmeye başladıktan sonra, kupa (2) rüzgar yönü boyunca döndüğü için rüzgarın basıncı nispeten azalır, kupa (3) aynı hızda rüzgara karşı dönerken rüzgar basıncı göreceli olarak artar ve rüzgar basıncı farkı azalmaya devam ediyor. Bir süre sonra (sabit rüzgar hızı), üç rüzgar kupasına etki eden kısmi basınç farkı sıfır olduğunda, rüzgar kupaları düzgün bir hızda dönecektir. Bu sayede rüzgar kabının hızına (saniyedeki devir) göre rüzgar hızı belirlenebilir.
Rüzgar kupası döndüğünde, koaksiyel çok dişli kesme diskini veya manyetik çubuğu dönmeye yönlendirir ve devre boyunca rüzgar kupasının hızıyla orantılı bir darbe sinyali elde eder. Darbe sinyali sayaç tarafından sayılır ve gerçek rüzgar hızı değeri dönüşümden sonra elde edilebilir. Şu anda, yeni rotorlu anemometre üç kap kullanıyor ve konik kabın performansı yarım küre olandan daha iyi. Rüzgar hızı arttığında rotor, hava akış hızına uyacak şekilde hızı hızla artırabilir. Ataletin etkisiyle rüzgar hızı azaldığında rüzgar hızı hemen düşmeyecektir. Döner anemometreler genellikle şiddetli rüzgarlarda çok yüksek rüzgar hızını gösterir ve çok büyük bir etkiye sahiptir (yaklaşık yüzde 10'luk bir ortalama hata üretir).
