Känna av riktningen på ett luftflöde

[behr]

Behöver ha ett instrument som kan logga riktningen på ett luftflöde. Behöver bara veta riktningen i en dimension, fram eller tillbaka. Mekaniska givare vill jag undvika eftersom lufthastigheten kan vara liten (kanske under 1m/s). Miljön den ska användas i är dessutom rätt tuff med smuts och fukt...
Jag har provat med att bygga ihop en ultraljudbaserad vindhastighetsmätare. Den är baserad på denna kopplingen. Den enda jag lyckats mäta med den är ljudets hastighet. Vindens hasigheten är för liten för att överrösta alla störningar. För att göra det noggrannt behövs nog lite mer avancerad elektronik och signalbehandling...
Men, istället för att krångla till ultraljuds metoden, borde det inte gå att göra någon termisk lösning istället?

Har funderat lite på detta:


Elementet i mitten värms upp till 90 grader eller så (med reglering av effekten för att kompensera för avkylning). I stillastående luft har båda temperaturgivarna samma temperatur, men när det blåser från ena hållet kyls den ena givaren av en aning mer än den andra. Genom att jämföra givarnas temperatur får man direkt reda på riktningen. Jag har hittat att metoden används i minimala flödessensorer, men inga exempel på "större" givare...

Tror ni att det är genomförbart? Jag har en känsla av att temperaturskillnaden blir för liten när hastigheten ökar och den lilla värmen från elementet blandas med för mycket kall luft...

Finns det några andra sätt att mäta riktningen?

[grym]

difftrycksgivare och en förträngning

två varmtrådsgivare på var sin sida om en plåtbit

men ultraljud och doppler borde funka

[grubs]

En tanke när jag ser bilden är att om 1 eller 3 är för stora så bildas ut baksug som drar varm luft från värmeelementet mot flödesriktningen. Turbulens i alla former bör undvikas i sådana konstruktioner. En del flödesmätare har ett inlopp som ser ut som en bivaxkaka i tvärsnittet för att få ett relativt laminärt flöde in.
Ett konstruktion som jag lekte lite med ett tag var att sätta två små platta pt100 tunnfilmssensorer, med långsidan i flödesriktningen, på var sin sida om en liten spole av motståndstråd. Spolen var också i flödesriktningen så att sensorerna satt mitt i öppningen genom spolen. Det räckte med ganska små flöden för att se en skillnad, men vid låga ojämna flöden blev det ganska instabilt, t.ex. om man långsamt förde handflatan mot änden på röret så oscillerade den. Jag värmde med konstant ström, men det hade nog varit bättre att försöka hålla en konstant temperatur på värmaren. Ett problem som jag hade var att det blev lite väl varmt ovanför värmaren när det inte var något flöde igenom och plaströret smälte.

[zymox]

2 riktikt känsliga trycksensorer, dvs. 1 på var sida om en förträngning borde ju kunna fungera.

[danei]

Det sak gå att räkna fram flödet med bara två temperaturgivare. Men jag gissar att det är krav på låg tidskonstat och högkänslighet.

[behr]

Varmtrådsgivare och plåtbit? Hur funkar det?

Ultraljud ska funka. Jag lyckas dock inte få till det...

Jag skickar 10 pulser. Får tillbaka lite fler. Den självsvänger eller nått innan själva ljudsignalen kommer fram så det finns ingen bra punkt att mäta på...

Tror jag ska försöka göra ett test av temperaturmetoden...

Det jag ska ha givaren till är för att mäta åt vilket håll luften i en tunnel går åt (höger/vänster, hasigheten är inte intressant). Klarar mig med ett par värden i timmen. I regel kan man knappt manuellt avgöra åt vilket håll det blåser så känsligheten är det stora problemet.

[grym]

om man har en liten plåtbit på tvären i luftströmmen så blir den ena givaren i direkt luftström och den andrea i lä

lindinvent har annvänt den metoden, och annvänder ptc eller ntcmotstånd av billig typ som är både uppvärmning och mätning på samma komponent


frekvenesen på ljudet tillbaka är doppler beroende på lufthastigheten
kommer inte ihåg var jag såg det men det finns byggbeskrivningar för detta, hm, måste varit på dasset och epe magasinen, doch är det en nästan meterhög trave så jag ork inte leta, förkyld och djävlig för tillfället

[zymox]

Doppler borde fungera eftersom ljudvågor igentligen är luft i rörlse, skulle kunna tänka mig att frekvensen skall öka när luften går mot din mätpunkt och minska när det blåser ifrån den men det är bara precis den 1:a tanken som poppar upp när jag läser inlägget så det är inte alls omöjligt att jag har fel här.

förslaget som grym kommer med ang. plåtbiten verkar ju tämligen enkel så det hade jag nog provat om jag hade varit i ditt läge.

om du värmer något (som du vet skall ha en viss ström för att hålla en viss temp) till en specifik temp och kyler det samtidigt(med luftflödet) så ser du hur mycket ström som går åt och detta blir då proportionellt med mängden luft som flödar över det uppvärmda. det blir som en luftmängdmätare i en modern insprutningsbil.
Med 2 sådana och en plåtbit imellan så kommer den givaren som befinner sig i lä att behöva mindre ström för att hålla värmen vilket då innebär att luftflödet kommer från andra sidan plåten och vipps så vet du vilket håll flödet går åt. Borde kunna fungera faktiskt....

[behr]

Plåtbitsvarianten blir det första jag ska testa. Undrar dock hur effektiv plåten är på att "likrikta" lyften. Känns som det skulle skapas lika mycket turbulens även på baksidan som då skulle kyla även den givaren.

[zymox]

Det kan finnas en viss risk med det, man får nog prova sig fram med storleken på plåten och placering av sensorerna eftersom jag tror att det är ett helsike att räkna på det.

Man kanske skall ha en annan form på plåten också som tillåter luft att flyta förbi med så få turbulenser som är möjligt men som ändå kan uppfylla syftet,Tänker på ett väldigt utdraget S kanske där givarna sitter i det som återstår av böjarna...lägg ett lock över och man kan bestämma lite var man vill ha sin turbulens samt slipa alla kanter knivskarpa med stor egg.

[xxargs]

Varmtrådsgivare och plåtbit? Hur funkar det?

Ultraljud ska funka. Jag lyckas dock inte få till det...

Jag skickar 10 pulser. Får tillbaka lite fler. Den självsvänger eller nått innan själva ljudsignalen kommer fram så det finns ingen bra punkt att mäta på...

Ser nästan ut som eko ala ekolod, hur ser din uppställning ut i det här fallet?? är det mellan sändare och en mottagare - du har också kontrollerat att det är ingen överhörning mellan sändaroscillatorn och mottagaringången även när det är tänkt att vara avstängt - amplitudskillnaderna är ju ganska betydande mellan sändare och mottagare så...

Det som kan 'straffa' dig är att ultraljudskristallerna har ganska högt Q-värde vilket gör att de har svårt att starta och stoppa plötsligt så att säga - dom ringer.

---

Du kanske måste använda signalanpassade filter - dvs. sampla in analog och DSP-behandla lite för att identifiera starten (mha faltning) - en del pyssel dock främst teroretiskt, men det gjorde man redan få 40-talet utan digitalteknik bl.a sonarer för att leta efter ubåtar och även inom radar just pga. 'utsmetningen' i tiden liknande dina pulser.

en lös fundering är att liknande kanske finns inom musik och audio-världen för program som räknas BPM då det är samma problem att sortera ut trummorna gentemot allt annat - det går inte med bara en lågpassfiltrering sas...

[behr]

Det är separat sändare och mottagare. Båda är av typen UTEC4018F. Givarna sitter tejpade på ett IC-rör med ca 30 cm mellan sändare och mottagare (resultatet är det samma om dom bara hänger i luften). Problemet ligger nog mycket i givaren är helt kapslad. Det är i princip bara en liten aluminiumknopp... Har läst på något ställe att någon som byggde en liknande vindmätare provade flera liknande givare där vissa inte gick att få att fungera (utan närmare förklaring...). Med öppna givare skulle det säkert vara enklare, men dom skulle inte överleva en dag i min applikation.
Som syns på bilden kommer sändarens signaler till mottagaren på något annat sätt än aukustiskt, men alltihop är kopplat på en labbplatta och mottagarens förstärkning är ca 3000 ggr så det kanske inte är så konstigt. :/

Har funderat på att i stället för att mäta tiden pulserna åker i luften mäta fasskillnaden mellan den utsända signalen och den mottagna. Ännu en sak att prova i nästa vecka