เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกคืออะไร? เซ็นเซอร์ความเร็วลมถ้วยลมคืออะไร?
1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับเซ็นเซอร์
เซ็นเซอร์ (ชื่อภาษาอังกฤษ: ทรานสดิวเซอร์/เซนเซอร์) เป็นอุปกรณ์ตรวจจับที่สามารถตรวจจับข้อมูลที่วัดได้ และแปลงข้อมูลที่รับรู้ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือรูปแบบข้อมูลที่จำเป็นอื่นๆ ที่ส่งออกไปตามกฎบางประการเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของการส่งผ่านข้อมูล การประมวลผล การจัดเก็บ , การแสดงผล, การบันทึก และการควบคุม เนื่องจากมีเซ็นเซอร์หลายประเภท ในบทความนี้ บรรณาธิการจะแนะนำเฉพาะเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกและเซ็นเซอร์ความเร็วลมถ้วยลมเท่านั้น
2. เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก
ก่อนอื่น เรามาดูความรู้ที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกกันก่อน เซ็นเซอร์ความดันเป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรม และเซ็นเซอร์ความดันที่เรามักใช้นั้นส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยใช้เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก เซ็นเซอร์ดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก
วัสดุเพียโซอิเล็กทริกที่ใช้ในเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกส่วนใหญ่ ได้แก่ ควอตซ์ โพแทสเซียมโซเดียมทาร์เทรต และแอมโมเนียม ไดไฮโดรเจนฟอสเฟต ในหมู่พวกเขาควอตซ์ (ซิลิคอนไดออกไซด์) เป็นผลึกธรรมชาติและพบเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกในคริสตัลนี้ ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกจะมีอยู่เสมอ แต่เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าช่วงนี้ คุณสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกจะหายไปโดยสิ้นเชิง (อุณหภูมิสูงนี้เรียกว่า "จุดกูรี") เนื่องจากสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยตามการเปลี่ยนแปลงของความเครียด (นั่นคือ ค่าสัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริกค่อนข้างต่ำ) ควอตซ์จึงค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยผลึกเพียโซอิเล็กทริกอื่นๆ โพแทสเซียมโซเดียมทาร์เทรตมีความไวของเพียโซอิเล็กทริกและค่าสัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริกที่ดีเยี่ยม แต่สามารถใช้ได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความชื้นห้องค่อนข้างต่ำเท่านั้น แอมโมเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟตเป็นผลึกเทียมซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและความชื้นค่อนข้างสูงจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
3. เซ็นเซอร์วัดความเร็วลมถ้วยลม
หลังจากทำความเข้าใจความรู้ที่เกี่ยวข้องของเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกแล้ว เรามาดูเนื้อหาบางส่วนของเซ็นเซอร์แบบกำหนดเองของถ้วยลมกันดีกว่า
เซ็นเซอร์วัดความเร็วลมแบบคัพลมเป็นเซ็นเซอร์วัดความเร็วลมที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งคิดค้นครั้งแรกโดยโรบินสันในประเทศอังกฤษ ในประเทศจีน เซ็นเซอร์ความเร็วลมถ้วยลมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ส่วนการตรวจจับของเซ็นเซอร์ความเร็วลมของถ้วยลมประกอบด้วยถ้วยเปล่าทรงกรวยหรือครึ่งทรงกลมสามหรือสี่ใบ เปลือกถ้วยกลวงยึดติดกับวงเล็บรูปดาวสามแฉกที่ 120 องศาหรือบนวงเล็บรูปกากบาทที่ 90 องศาซึ่งกันและกัน พื้นผิวเว้าของถ้วยถูกจัดเรียงในทิศทางเดียว และโครงแขนไขว้ทั้งหมดได้รับการแก้ไขบนแกนหมุนในแนวตั้ง
เมื่อลมพัดจากด้านซ้าย ถ้วยลม 1 จะขนานกับทิศทางลม และแรงส่วนประกอบของความกดดันของลมที่มีต่อถ้วยลม 1 ในทิศทางตั้งฉากกับแกนถ้วยลมมากที่สุดจะอยู่ที่ประมาณศูนย์ ถ้วยลม 2 และ 3 ตัดกับทิศทางลมที่มุม 60 องศา สำหรับคัพลม 2 พื้นผิวเว้าหันไปทางลมและรับแรงดันลมที่ใหญ่ที่สุด ลมคัพ 3 มีพื้นผิวนูนหันหน้าไปทางลม และลมรอบๆ ทำให้แรงดันลมน้อยกว่าลมคัพ 2 เนื่องจากความแตกต่างของแรงดันระหว่างลมคัพ 2 และลมคัพ 3 ในทิศทางตั้งฉากกับแกนของลม ถ้วยลม ถ้วยลมเริ่มหมุนตามเข็มนาฬิกา
หลังจากที่ถ้วยลมเริ่มหมุน เนื่องจากถ้วยที่ 2 หมุนไปตามทิศทางลม ความกดดันของลมจะลดลงค่อนข้างมาก ในขณะที่ถ้วยที่ 3 หมุนทวนลมด้วยความเร็วเท่ากัน ความดันลมจะเพิ่มขึ้นค่อนข้าง และความแตกต่างของความดันลม ลดลงเรื่อยๆ หลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง (ความเร็วลมคงที่) เมื่อความแตกต่างของความดันบางส่วนที่กระทำต่อถ้วยลมทั้งสามเป็นศูนย์ ถ้วยลมจะหมุนด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ด้วยวิธีนี้ ความเร็วลมจึงสามารถกำหนดได้ตามความเร็วของถ้วยลม (รอบต่อวินาที)
เมื่อถ้วยลมหมุน มันจะขับเคลื่อนแผ่นตัดหลายฟันโคแอกเชียลหรือแท่งแม่เหล็กเพื่อหมุน และรับสัญญาณพัลส์ตามสัดส่วนความเร็วของถ้วยลมผ่านวงจร สัญญาณพัลส์จะถูกนับโดยตัวนับ และสามารถได้รับค่าความเร็วลมจริงหลังจากการแปลง ในปัจจุบัน เครื่องวัดความเร็วลมโรเตอร์ใหม่ใช้ถ้วยสามถ้วย และประสิทธิภาพของถ้วยทรงกรวยดีกว่าถ้วยครึ่งทรงกลม เมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น โรเตอร์จะสามารถเพิ่มความเร็วได้อย่างรวดเร็วเพื่อให้สอดคล้องกับความเร็วลม เมื่อความเร็วลมลดลงเนื่องจากอิทธิพลของความเฉื่อย ความเร็วลมจะไม่ลดลงทันที เครื่องวัดความเร็วลมแบบหมุนมักจะระบุว่ามีความเร็วลมสูงเกินไปเมื่อมีลมกระโชกแรงและมีผลกระทบเกินขนาด (ทำให้เกิดข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์)
