سنسور جریان روتامتر (Rotameter)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور جریان روتامتر (Rotameter) :
روتامتر یک فلومتر از نوع سطح متغیر (Variable Area Flow Meter) است که برای اندازه گیری دبی حجمی مایعات و گازها به صورت محلی استفاده می شود. این وسیله ساده، ارزان و بسیار رایج در صنعت و آزمایشگاه است. روتامتر از یک لوله مخروطی شفاف (معمولا از جنس شیشه یا پلاستیک) تشکیل شده است که انتهای باریک آن در پایین و انتهای پهن آن در بالاست. یک شناور (float) با چگالی بیشتر از سیال درون لوله قرار دارد.
سیال از پایین به بالا وارد لوله می شود. نیروی درگ (Drag force) ناشی از جریان، شناور را به سمت بالا هل می دهد، در حالی که وزن شناور آن را به سمت پایین می کشد. با بالا رفتن شناور، سطح حلقوی بین شناور و دیواره لوله افزایش می یابد (چون لوله مخروطی است). این افزایش سطح باعث کاهش سرعت سیال و در نتیجه کاهش نیروی درگ می شود. شناور در ارتفاعی به تعادل می رسد که نیروی درگ، نیروی شناوری و وزن شناور با هم برابر باشند. هر چه دبی بیشتر باشد، شناور در ارتفاع بالاتری قرار می گیرد. ارتفاع شناور متناسب با دبی است و می توان آن را بر روی مدرجی که روی لوله حک شده مستقیما خواند.
موقعیت شناور را می توان با روش های نوری یا مغناطیسی به سیگنال الکتریکی نیز تبدیل کرد. مثلا یک آهنربا درون شناور قرار داده و یک سری کلید نی (reed switch) در طول لوله نصب می کنند تا سطح را تشخیص دهد.
مزایا:
سادگی، ارزانی و بدون نیاز به منبع تغذیه.
اندازه گیری مستقیم و قابل رویت.
افت فشار تقریبا ثابت.
مناسب برای دبی های پایین و متوسط.
معایب:
اندازه گیری فقط به صورت محلی (بدون خروجی الکتریکی در نوع ساده).
دقت محدود (معمولا ۲٪ تا ۵٪).
باید به صورت عمودی نصب شود.
برای سیالات حاوی ذرات جامد مناسب نیست (رسوب و گرفتگی).
وابستگی به چگالی و ویسکوزیته سیال (باید برای سیال خاص کالیبره شود).
\[ Q = C \cdot A_{annulus} \cdot \sqrt{\frac{2g V_f (\rho_f - \rho)}{A_f \rho}} \]که
\[ C \]ضریب تخلیه،
\[ A_{annulus} \]سطح حلقوی،
\[ V_f \]حجم شناور،
\[ \rho_f \]چگالی شناور،
\[ A_f \]سطح مقطع شناور، و
\[ \rho \]چگالی سیال است.
کاربردها: اندازه گیری جریان در خطوط کوچک، سیستم های خنک کاری، تجهیزات آزمایشگاهی، تزریق گازهای پزشکی، و صنایع کوچک.
