RU223747U1 - Device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids - Google Patents
Device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU223747U1 RU223747U1 RU2023132327U RU2023132327U RU223747U1 RU 223747 U1 RU223747 U1 RU 223747U1 RU 2023132327 U RU2023132327 U RU 2023132327U RU 2023132327 U RU2023132327 U RU 2023132327U RU 223747 U1 RU223747 U1 RU 223747U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gases
- accelerometer
- liquids
- plate
- flow
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к машиностроению, к устройствам для определения направления и скорости движения газов, жидкостей, может применяться в качестве датчика потока для воздуха, газов, жидкостей. Технический результат – упрощение конструкции, обеспечение долговечности, износостойкости, расширенные возможности применения в различных типах газообразных и жидких сред, в том числе загрязненных и химически агрессивных, за счет использования упругой отражательной пластины из износоcтойкого полимера с низкой остаточной пластической деформацией и герметичного кожуха; пониженная инерционность; возможность интеграции в электронные системы и устройства. Рабочий орган представляет собой гибкую упругую пластину 2 из полимерного материала, один конец которой жестко прикреплен к основанию 1 из твердого материала. Основание неподвижно относительно измеряемого потока газа или жидкости. Модуль акселерометра (LIS3DH) 6, смонтированный на печатной плате 5, прикреплен к противоположному концу пластины. Акселерометр изменяет свое положение и угол к горизонту в зависимости от силы воздушного потока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model relates to mechanical engineering, to devices for determining the direction and speed of movement of gases and liquids, and can be used as a flow sensor for air, gases, and liquids. The technical result is simplification of the design, ensuring durability, wear resistance, expanded possibilities for use in various types of gaseous and liquid media, including contaminated and chemically aggressive ones, due to the use of an elastic reflective plate made of wear-resistant polymer with low residual plastic deformation and a sealed casing; reduced inertia; Possibility of integration into electronic systems and devices. The working body is a flexible elastic plate 2 made of polymer material, one end of which is rigidly attached to the base 1 made of solid material. The base is stationary relative to the measured gas or liquid flow. An accelerometer module (LIS3DH) 6 mounted on a printed circuit board 5 is attached to the opposite end of the plate. The accelerometer changes its position and angle to the horizon depending on the strength of the air flow. 2 salary f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к определению направления и скорости движения газов, жидкостей, применяется в качестве датчика потока для воздуха, газов, жидкостей, может применяться в системах мониторинга параметров окружающей среды для автоматизации систем открывания окон и дверей в промышленности и в быту, в том числе противопожарных, в системах контроля и учета водоснабжения, расходомерах газов и жидкостей.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to determining the direction and speed of movement of gases and liquids, is used as a flow sensor for air, gases, liquids, can be used in systems for monitoring environmental parameters to automate systems for opening windows and doors in industry and in everyday life , including fire protection, in water supply control and accounting systems, gas and liquid flow meters.
Для определения скорости движения воздуха и газов известны и применяются анемометры различных типов, разделенных по принципу получения полезного сигнала: вращающиеся, термические, акустические, лазерные, ультразвуковые. Для определения скорости движения жидкости и подсчета расхода известны и применяются расходомеры различных типов: турбинные, ротационные, вихревые, мембранные, ультразвуковые. To determine the speed of movement of air and gases, anemometers of various types are known and used, divided according to the principle of obtaining a useful signal: rotating, thermal, acoustic, laser, ultrasonic. To determine the speed of fluid movement and calculate flow, various types of flow meters are known and used: turbine, rotary, vortex, membrane, ultrasonic.
Различным типам характерны определенные преимущества и недостатки. К основным недостаткам следует отнести инерционность, подверженность механическому износу типов, содержащих вращающиеся элементы (вращающиеся анемометры, турбинные, ротационные, вихревые, мембранные расходомеры), сложность конструкции (лазерные, ультразвуковые, акустические анемометры, ультразвуковые расходомеры).Different types have certain advantages and disadvantages. The main disadvantages include inertia, susceptibility to mechanical wear of types containing rotating elements (rotating anemometers, turbine, rotary, vortex, membrane flow meters), design complexity (laser, ultrasonic, acoustic anemometers, ultrasonic flow meters).
Представленное устройство имеет отличный от вышеприведенных принцип действия – инклинометрический, а именно: принцип измерения угла наклона объекта, подверженного давлению потока измеряемой среды – газа или жидкости, относительно гравитационного поля Земли, дополнительно осуществляя преобразование полезных данных об угле наклона объекта в электрический сигнал и подавая последний на выход устройства. Конструктивная реализация имеет набор преимуществ перед остальными типами, The presented device has a different principle of operation from the above - inclinometer, namely: the principle of measuring the angle of inclination of an object subject to the pressure of the flow of the measured medium - gas or liquid, relative to the gravitational field of the Earth, additionally converting useful data on the angle of inclination of the object into an electrical signal and sending the latter to the device output. Constructive implementation has a set of advantages over other types,
Наиболее близким к патентуемому устройству является датчик скоростного напора (патент RU2804917C1). Недостатками датчика является сложность конструкции (использование приемника и генератор волн), ограниченная область применения (использование для измерения газов и жидкостей в трубопроводах).The closest device to the patented device is the velocity pressure sensor (patent RU2804917C1). The disadvantages of the sensor are the complexity of the design (use of a receiver and wave generator), limited scope (use for measuring gases and liquids in pipelines).
Полезная модель направлена на решение проблем улучшения эксплуатационных характеристик датчиков расхода воздуха и газов, определения скорости движения воздушных потоков, расширения областей и возможностей применения, в том числе, возможности применения в открытых пространствах.The utility model is aimed at solving the problems of improving the performance characteristics of air and gas flow sensors, determining the speed of air flow, expanding the areas and possibilities of application, including the possibility of use in open spaces.
Устройство включает в себя гибкую упругую узкую пластину из полимерного материала, один конец которой жестко соединен с основанием, прикрепляемым к элементу, неподвижному относительно измеряемой рабочей среды, к противоположному концу, свободно подвешенному в рабочей среде, жестко прикреплен электронный модуль акселерометра, имеющего не менее двух осей, а также электрические провода для подключения к внешнему блоку обработки сигналов, расположенному извне. The device includes a flexible elastic narrow plate made of polymer material, one end of which is rigidly connected to a base attached to an element stationary relative to the working medium being measured; to the opposite end, freely suspended in the working medium, an electronic accelerometer module having at least two axes, as well as electrical wires for connecting to an external signal processing unit located externally.
Пластина с акселерометром может быть размещена в гибкий герметичный кожух для защиты от воздействия рабочей среды на модуль акселерометра. Герметичным кожухом для акселерометра также может являться сама пластина, благодаря химической устойчивости некоторых полимеров к рабочим средам.The plate with the accelerometer can be placed in a flexible sealed casing to protect the accelerometer module from exposure to the working environment. The plate itself can also serve as a sealed casing for the accelerometer, due to the chemical resistance of some polymers to working environments.
В качестве полимера может быть использован стеклонаполненный термополиуретан, например TOTAL GF-30 (марка Filamentarno!), обладающий гибкостью, низкой пластической (остаточной) деформацией, высокими износостойкостью, химической, температурной стойкостью. В качестве акселерометра может быть использован LIS3DH (производитель STMicroelectronics), размещенный на плате печатной электрической из стеклотекстолита типа FR-4, к которой подключен электрический кабель питания и данных, подключаемый к внешнему блоку питания и обработки данных через типовой электрический интерфейс передачи данных типа SPI.Glass-filled thermopolyurethane, for example TOTAL GF-30 (Filamentarno brand!), which has flexibility, low plastic (residual) deformation, high wear resistance, chemical and temperature resistance, can be used as a polymer. An LIS3DH (manufactured by STMicroelectronics) can be used as an accelerometer, placed on a printed circuit board made of glass fiber laminate of type FR-4, to which an electrical power and data cable is connected, connected to an external power supply and data processing unit via a standard electrical data transfer interface of the SPI type.
Технический результат – упрощение конструкции, обеспечение долговечности, износостойкости, расширенные возможности применения в различных типах газообразных и жидких сред, в том числе загрязненных и химически агрессивных, за счет использования упругой отражательной пластины из износоcтойкого полимера с низкой остаточной пластической деформацией и герметичного кожуха; пониженная инерционность по сравнению с ротационными, турбинными, вращающимися, вихревыми датчиками жидкости и газа благодаря сочетанию низкой массы и высокой упругости пластины, обеспечивающая повышенную точность измерения пульсаций потока; возможность интеграции в электронные системы и устройства благодаря электрическому интерфейсу вывода данных.The technical result is simplification of the design, ensuring durability, wear resistance, expanded possibilities for use in various types of gaseous and liquid media, including polluted and chemically aggressive ones, due to the use of an elastic reflective plate made of wear-resistant polymer with low residual plastic deformation and a sealed casing; reduced inertia compared to rotary, turbine, rotating, vortex liquid and gas sensors due to the combination of low mass and high elasticity of the plate, providing increased accuracy in measuring flow pulsations; Possibility of integration into electronic systems and devices thanks to the electrical data output interface.
Существо полезной модели поясняется на чертежах, гдеThe essence of the utility model is explained in the drawings, where
фиг. 1 – конструкция устройства;fig. 1 – device design;
фиг. 2 – блок-схема электрического соединения устройства с внешним блоком питания и обработки сигналов;fig. 2 – block diagram of the electrical connection of the device with an external power supply and signal processing;
фиг. 3 – размещение устройства на оконной раме для определения скорости сквозного потока воздуха при в/из помещения для автоматического управления оконным электроприводом.fig. 3 – placement of the device on the window frame to determine the speed of the through air flow when entering/from the room for automatic control of the electric window drive.
На фиг.1 изображена конструкция патентуемого устройства для определения направления и скорости движения газов, жидкостей. Figure 1 shows the design of a patented device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids.
Рабочий орган представляет собой гибкую упругую узкую пластину 2 из полимерного материала, один конец которой жестко прикреплен к основанию 1 из твердого материала, например пластмассы. Длина пластины может составлять 5 см, ширина пластины 2см, толщина пластины 2 мм. Основание неподвижно относительно измеряемого потока газа или жидкости, перемещающегося в возможных направлениях, указанных стрелками. Модуль акселерометра (LIS3DH) 6, смонтированный на печатной плате 5, прикреплен к противоположному концу пластины, периодически, с частотой обновления данных до 1600 Гц, передает по электрической цифровой шине данных SPI-данные об ускорении по осям X, Y во внешний блок обработки сигнала, совмещенный с низковольтным блоком питания модуля, по электрическому кабелю 3. Конструкция может быть изолирована от внешней среды герметичным гибким кожухом 4 для механической и электрической защиты модуля акселерометра и кабеля. Данные по осям X, Y имеют линейную зависимость от угла наклона акселерометра к уровню горизонта. При воздействии потока среды на свободно подвешенный конец пластины она отклоняется вместе с акселерометром зависимости от силы воздушного потока, оказывающей на пластину давление со стороны его движения. Акселерометр при этом изменяет свое положение и угол к горизонту (в пределах от 0 до 180°) также в зависимости от силы воздушного потока. The working body is a flexible, elastic, narrow plate 2 made of a polymer material, one end of which is rigidly attached to a base 1 made of a solid material, such as plastic. The length of the plate can be 5 cm, the width of the plate is 2 cm, and the thickness of the plate is 2 mm. The base is stationary relative to the measured gas or liquid flow, moving in the possible directions indicated by the arrows. Accelerometer module (LIS3DH) 6, mounted on printed circuit board 5, is attached to the opposite end of the plate, periodically, with a data update rate of up to 1600 Hz, transmits SPI acceleration data along the X, Y axes via an electrical digital data bus to an external signal processing unit , combined with the low-voltage power supply of the module, via an electrical cable 3. The structure can be isolated from the external environment with a sealed flexible casing 4 for mechanical and electrical protection of the accelerometer module and cable. Data on the X, Y axes have a linear dependence on the angle of inclination of the accelerometer to the horizon level. When a medium flow is applied to the freely suspended end of the plate, it deflects together with the accelerometer, depending on the force of the air flow exerting pressure on the plate from the side of its movement. At the same time, the accelerometer changes its position and angle to the horizon (ranging from 0 to 180°) also depending on the strength of the air flow.
На фиг. 2 показана блок-схема подключения акселерометра устройства к внешнему блоку питания и обработки сигнала.In fig. Figure 2 shows a block diagram of connecting the device’s accelerometer to an external power supply and signal processing.
На фиг.3 продемонстрирован пример установки датчика на импост рамы одностворчатого пластикового окна автоматического управления оконным электроприводом в зависимости от силы ветра. Figure 3 shows an example of installing a sensor on the impost of the frame of a single-leaf plastic window for automatic control of an electric window drive depending on the wind force.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU223747U1 true RU223747U1 (en) | 2024-03-01 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5877416A (en) * | 1996-04-13 | 1999-03-02 | Ft Technologies Limited | Anemometer employing standing wave normal to fluid flow and travelling wave normal to standing wave |
RU2571439C1 (en) * | 2012-02-07 | 2015-12-20 | Вентус-Продакт Дивелопмент Энд Консалтинг Лтд. | Wind parameters indication |
RU2607826C2 (en) * | 2011-10-31 | 2017-01-20 | Веллтек А/С | Downhole tool for determining flow velocity |
ES2603452B1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-12-21 | David ASIAIN ASORENA | WIND SENSOR APPEARING FOR BOATS |
RU2770563C1 (en) * | 2020-10-22 | 2022-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью «РадиоТех» | Method for determining the speed and direction of wind and apparatus for measuring the speed and direction of wind |
RU2804917C1 (en) * | 2023-02-17 | 2023-10-09 | Частное образовательное учреждение высшего образования "Московский Университет им. С.Ю. Витте" | Velocity sensor |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5877416A (en) * | 1996-04-13 | 1999-03-02 | Ft Technologies Limited | Anemometer employing standing wave normal to fluid flow and travelling wave normal to standing wave |
RU2607826C2 (en) * | 2011-10-31 | 2017-01-20 | Веллтек А/С | Downhole tool for determining flow velocity |
RU2571439C1 (en) * | 2012-02-07 | 2015-12-20 | Вентус-Продакт Дивелопмент Энд Консалтинг Лтд. | Wind parameters indication |
ES2603452B1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-12-21 | David ASIAIN ASORENA | WIND SENSOR APPEARING FOR BOATS |
RU2770563C1 (en) * | 2020-10-22 | 2022-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью «РадиоТех» | Method for determining the speed and direction of wind and apparatus for measuring the speed and direction of wind |
RU2804917C1 (en) * | 2023-02-17 | 2023-10-09 | Частное образовательное учреждение высшего образования "Московский Университет им. С.Ю. Витте" | Velocity sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2535158C (en) | Flow sensor and fire detection system utilizing same | |
JP3027007B2 (en) | Turbine wheel type flow measurement transducer | |
RU2499233C2 (en) | Oscillating element sensor for detecting boundary layer transition | |
US3867839A (en) | Vortex-type flowmeter having strain gauge sensor in an elastic suspension | |
US7373828B2 (en) | Landform monitoring system having pressure sensing devices | |
US10215601B2 (en) | Device and method for measuring the parameters of fluid flow | |
CA1174361A (en) | Velocity and mass air flow sensor | |
US9513147B2 (en) | Flowmeter comprising piezoelectric sensor | |
US10416009B1 (en) | Vortex shedding flowmeter with wide dynamic range piezoelectric vortex sensor | |
TW445370B (en) | Cyclone turbine flowmeter and control system therefor | |
WO2020191576A1 (en) | Sensor | |
CN201540301U (en) | Piezoelectric anemometer | |
RU223747U1 (en) | Device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids | |
US3946608A (en) | Vortex flowmeter with external sensor | |
RU2005115481A (en) | VORTEX FLOW TRANSMITTER | |
CN2804819Y (en) | Piezoelectric ceramic primary sample wave velocity measuring device mounted on consolidation meter | |
EP1927832A1 (en) | Apparatus and method for reducing uncertainty of sensor measurements in still gases | |
US7117735B2 (en) | Fluid flow direction and velocity sensor | |
CN212483615U (en) | Installation-free flow velocity and flow measurement device for measuring flow velocity in urban pipe network and natural water system | |
KR20090070864A (en) | A floating type wave height meter and method for warning abnormal wave and period | |
Nwalozie et al. | Pipeline monitoring system using acceleration-based wireless sensor network | |
KR101431461B1 (en) | Flowmeter using bimorph | |
CN217424373U (en) | Self-contained underwater acoustic Doppler ocean current measuring instrument | |
CN111693101B (en) | Flow velocity sensor based on deformation bending contact | |
CN212586409U (en) | Mining bidirectional wind speed sensor |