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 PDF

Info

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
Application number
RU2023132327U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Игоревич Сорокин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Алесинкс"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Алесинкс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Алесинкс"
Application granted granted Critical
Publication of RU223747U1 publication Critical patent/RU223747U1/en

Links

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)

1. Устройство для определения направления и скорости движения газов, жидкостей, характеризующееся тем, что состоит из гибкой упругой удлиненной пластины из гибкого упругого полимерного материала, один конец которой жестко соединен с основанием, неподвижным относительно потока газа или жидкости, при этом к свободно подвешенному противоположному концу жестко прикреплен электронный модуль акселерометра, имеющего не менее двух осей, а также электрические провода для подключения к внешнему блоку обработки сигналов, расположенному извне. 1. A device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids, characterized in that it consists of a flexible elastic elongated plate made of flexible elastic polymer material, one end of which is rigidly connected to a base stationary relative to the flow of gas or liquid, while to the freely suspended opposite An accelerometer electronic module having at least two axes, as well as electrical wires for connection to an external signal processing unit located externally, is rigidly attached to the end. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пластина с акселерометром помещены в гибкий герметичный кожух.2. The device according to claim 1, characterized in that the plate with the accelerometer is placed in a flexible sealed casing. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что акселерометр размещен внутри пластины.3. The device according to claim 1, characterized in that the accelerometer is located inside the plate.
RU2023132327U 2023-12-07 Device for determining the direction and speed of movement of gases and liquids RU223747U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU223747U1 true RU223747U1 (en) 2024-03-01

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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