Áramlásmérő folyadékban

 ( bzs | 2015. szeptember 10., csütörtök - 10:29 )

Sziasztok!

Adott mondjuk egy A828 Liquid Flow Meter műanyag kivitelben.

Célom folyadék áramlásának sebességmérése, azaz egy ilyen szenzor által percenként generált elektromos impulzusok számának kijelzése, naplózása.

Sós vízben lesz a szenzor, melyet egy karbon-kompozit szkegbe fogok belaminálni kábelekkel együtt. A forgó lapátkerék ha jól sejtem minden szenzor esetében valami fém tengelyen van, amely műanyag perselyben forog. Ez idővel elkopik, ez van... Minden mechanikus szenzor megmurdál, még egy szélsebesség mérő is.

A szkeg, melyben a szenzor lesz, egy hajótest héjából fog kilógni vízvonal alatt, megkapva a héjtól távolabb eső áramlást.

A hajó testsebessége max. 4-5 csomó, ez talán megfelel a szenzor képességeinek, ami a maximuális víznyomást 2.0 MPa-ban határozza meg.

A szenzortól vett impulzusokat egy RPI A+ rögzítené, ami nyilván kiveri a biztosítékot a mikrokontrolleresek körében, kik joggal mondhatják azt, hogy ágyúval lövök a verébre.

Kérdésem csak az, hogy van-e valakinek tapasztalata folyadékok áramlásmérésében, azaz milyen bakikra számíthatok pl. kis sebességeknél, nagyobb sebességeknél, a folyamatos gyorsulásnál is biztosan nem egyenest kapok hanem egy görbét, milyen szempontok szerint érdemes kalibrálni, célszerű-e egy kísérleti medencét bérelni az első mérésekhez --- szóval érdekelne minden tapasztalat.

Hozzászólás megjelenítési lehetőségek

A választott hozzászólás megjelenítési mód a „Beállítás” gombbal rögzíthető.

Egészen fiatalon, még egyetem alatt foglalkoztam átfolyás mérésével, bár nem szárnykerékkel, hanem indukciós elven. Szárnykerékkel egyszerűbb, viszont gondolom, a mechanikai hibák nagyobb mérési hibát okoznak, de megvigasztallak, az indukciós mérés problematikája meg az, hogy a galvánpotenciál a hasznos jelnél nagyságrendileg nagyobb, szóval mindenképpen szívás a dolog.

Ami az R-Pi-t illeti, hát, ez valóban mikrokontrolleres feladat. Úgy gondolom, oprendszerre valós idejű feladatot bízni kevéssé jó ötlet. Ha másra nem, előfeldolgozásra jó lenne egy mikrokontroller, s az eredményeket valami buszon, i2c-n vagy SPI-n küldhetné az R-Pi-nek.

Kalibrálást úgy szokták intézni, hogy ismert térfogatú tartályból különféle sebességgel áthajtják a vizet a mérőművön. Konkrét esetben 300 l-es tartály volt. A mért térfogatnak, ami lehet a térfogatáram integrálja az idő szerint, vagy a te esetedben az impulzusok száma, az áramlási sebességtől függetlenül ugyanannyinak kell lennie, az eltérésből lehet számolni a különböző sebességekhez tartozó mérési hibákat.

A szenzor hogyan ad impulzusokat? Van egy LED, aztán egy fototranzisztor, s a kettő között néha elsuhan egy lapát? Ha ilyen a felépítése, akkor ne feledd, a LED elé kell előtét ellenállás, LED-et feszültséggenerátorosan nem táplálhatsz, valamint a fototranzisztorhoz kell egy felhúzó ellenállás, ellenkező esetben nagyjából a rövidzár és szakadás, mint potenciálban lebegés lesz a két állapotod.

Közben utánanéztem, látom, Hall-generátoros jeladója van, s feszültség kimenete.


tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Van egy haztartasi gepeket javito cegem es ez alapjan kijelenthetem hogy eleg megbizhato
ugyanis a Bosch mosogatogepek 80% -ban ilyennel merik a bejovo vizet.
Hol vannak mar a regi szep idok amikor meg csak sima nyomaskapcsolo volt erre a megoldas.

"Itt egy talicska föld. Mit csináljak vele? Ások neki egy gödröt."

Nulladik feladat: a mérőturbina mechanikai védelme a vízben lebegő trutymótól (A koszolódásra ettől függetlenül oda kell figyelni), majd a mérésre használt csőszakasz helyes tervezése (hogy a turbinánál az áramlási- és nyomásviszonyok megfelelőek legyenek.

A kalibrálást állóvízben, GPS alapján lehetne megoldani, de... Ez a mérőeszköz nem erre a célra szolgál; hajónak a vízhez mért sebességét vagy axiális mérőturbinával, vagy nyomásmérésre visszavezetett módszerek használatával szokás a legjobb tudomásom szerint.

A koszolódás valóban jellemző, nem véletlenül vannak búvárok nagyobb hajókon. Sok esetben a szenzorokat úgy építik be a hajókba, hogy azok belülről szerelhetők, valami roppant érdekes módszerrel, mert ugyebár mindez a vízvonal alatt van.

Gps-es mérésre biztosan nem biznék kalibrálást, ennek több oka van.

Igen, hajóknál az általad említett mérési módszerek a jellemzők, de olyan szenzort egyelőre nem találtam.

---
--- A gond akkor van, ha látszólag minden működik. ---
---

A kalibrálásnál az a kérdés, hogy milyen pontosságot és felbontást szeretnének elérni - egy normális GPS-sel, megfelelő légköri viszonyok esetén (kellően sok hold adatát megkapja) lehet aránylag pontosan sebességet mérni - kérdés az, hogy tud-e egyenletes sebességet tartani a jármű hosszabb ideig, illetve hogy milyen mérési intervallumot tervez a kolléga (mennyi ideig számolja az impulzusokat, hogy abból csomót számolva csomót kapjon) - egy ilyen mérést alaposan végig kell gondolni, meg kell tervezni, hibát kell becsülni a tervezett eszköznél, és utána mondható ki, hogy milyen eszköz az, amivel a kalibrálás megtörténhet. Lehet, hogy GPS is elég, de lehet, hogy egy normális sebességmérővel történő összehasonlító mérés (pontosabban mérés-sorozat, amit szintén tervezni kell, darabszám, összehasonlító mérésnél alkalmazott sebességek, kiértékelés módszertana, stb.) kell.

Nem véletlen, hogy a mérés, a mérőrendszerek témaköre külön szakterület, külön szakma.

Ennél tartósabb megoldás az, ha az áramlás egy ilyen mechanikailag sérülékeny turbina helyett

- vagy egy lapkát dönt meg rugó ellenében a víz áramlása --> függ a merüléstől, macerás
- vagy ultrahang oda-vissza terjedés alapján mérsz sebességet

Szerintem valami ultrahangos céleszközt szerezz be. Egyébként levegő sebességet is már így mérik a modern Vaisala műszerek. Ez utóbbiaknál 3 db adó-vevő van egymástól kb. 10 cm-re és így a sebesség mellett még szélirányt is adnak. Előnye hogy sok év alatt sem fog bármi mechanika elszennyeződni, ezáltal hamis értéket mérni.

Érdekes lehet még a Pitot vagy Venturi cső is, amihez csak két nyomásszenzor kell. Kalibrálni viszont nehéz lesz, az alkatrész körüli áramlás eléggé befolyásoló tényező, pláne, ha ilyen szép nagy bumszli van rajta.

A mérést befolyásolja a turbina tengelyének iránya. Ezt külön fel szokták tüntetni, h mi módokon lehet beépíteni. A lerakódások miatt kialakuló szűkebb keresztmetszetnél az áramlás felgyorsul, ami gyorsabban pörgeti a turbinát és így pontatlanabb értéket fog mutatni.

Ahogy néztem, a turbina tengelye az áramlásra merőleges.
Bár ha belegondolok, a lapátkerekeknél van egy kanyar, ami semmi esetre sem ad elképesztően nagy pontosságot.

A fenti szenzort megvettem, kipróbálom, kíváncsi vagyok rá.
Amúgy a nyomásérzékelős megoldásokban jobban hiszek, a sonar pedig túl bonyolult, viszonylag "nagy" áramigénye miatt

---
--- A gond akkor van, ha látszólag minden működik. ---
---

Az áramlásra irányára merőleges, de ezzel együtt lehet vízszintes v. függőleges a tengely. Vagyis a képen látható esetben vízszintes, míg az áramlás tengelyén képzeletben 90 fokkal elforgatva függőleges lesz a tengely.
A kanyar valószínűleg "kerülő út" lehet, ami a beszabályozáshoz szükséges.

én is a pitot csövet ajánlanám a szkeg elejére és az oldalára teszel egy furatot gumicsővel felviszed a vízvonal fölé és teszel rá egy differenciál manométert( láttam már i2c set is). a rendszer előnye hogy belülről tisztítható ( belenyomsz vizet vagy levegőt a rendszerbe és kimossa a szmőtyit) kalibrálni neked kell valami etalonhoz. Az oldalsó furatot lehetőleg oda tedd, ahol a legvastagabb a keresztmetszet, mert így lesz a legnagyobb a differencia, ha hátrébb teszed akkor pedig az örvények zavarnak be!
A kis sebesség felbontás függő, a turbinádnál viszont a mechanikus súrlódás miatt nem biztos hogy megszólal, illetve vagylagos hogy mennyi folyadék jut be a csőbe, és annak a sebessége egyezik e hajó sebességével, a turbinás megoldásnál nem egyszerűen az impulzusokat kell számolni, hanem a frekvencia arányos a sebességgel.