Różne technologie pomiaru przepływu

Istnieje wiele metod mierzenia przepływu płynów, a wybór zależy od medium i wymaganego zakresu:

• Przepływomierz turbinowy (wirnikowy) – posiada obracające się śmigło w strumieniu cieczy. To popularne i niedrogie rozwiązanie do wody i paliw. Generuje impulsy elektryczne (np. z czujnika Halla) proporcjonalne do przepływu. Wymaga, by płyn był w miarę czysty (zanieczyszczenia mogą zablokować wirnik).
• Przepływomierz ultradźwiękowy – dokonuje pomiaru za pomocą fal ultradźwiękowych przenikających przez ciecz. Dwa przetworniki wysyłają i odbierają sygnały, a czas ich przejścia zależy od prędkości przepływu (efekt Dopplera lub różnica czasu przelotu). Taka technologia bywa stosowana w miernikach wody i ciepła – jest bezkontaktowa (brak elementów ruchomych) i dokładna.
• Przepływomierz elektromagnetyczny – działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej (prawo Faradaya). Płyn przewodzący przepływając przez pole magnetyczne generuje napięcie proporcjonalne do prędkości przepływu. Ten typ czujnika jest używany np. w oczyszczalniach ścieków i sieciach wodociągowych, oferując wysoką dokładność dla przewodzących cieczy.
• Anemometr termiczny – specyficzny czujnik przepływu powietrza (gazów) wykorzystujący nagrzewany drucik lub element MEMS. Chłodzenie elementu przez przepływający gaz pozwala określić jego prędkość (zasada hot-wire). Takie rozwiązania stosuje się m.in. w samochodowych sensorach MAF (Mass Air Flow) i stacjach pogodowych.

Zastosowania przepływomierzy

Czujniki przepływu są kluczowe wszędzie tam, gdzie przepływa medium i trzeba znać jego ilość lub kontrolować proces:

• Monitoring zużycia wody i paliwa – przepływomierze w układach domowych lub pojazdach pozwalają zliczać zużytą wodę, paliwo czy inne ciecze, co przydaje się do rozliczeń lub optymalizacji zużycia.
• Sterowanie procesami dozowania – w liniach produkcyjnych i laboratoriach ważne jest precyzyjne podawanie płynów. Mierząc przepływ, można dokładnie odmierzać porcje cieczy (np. napełnianie butelek w fabryce napojów).
• Systemy chłodzenia i nawadniania – kontrola przepływu chłodziwa przez wymiennik ciepła lub wody w systemie zraszania pozwala wykryć awarie (spadek przepływu z powodu zapchania, wycieku) i zapobiec przegrzaniu lub wyschnięciu upraw.
• Aplikacje medyczne – przepływomierze są używane w respiratorach (pomiar przepływu powietrza do płuc pacjenta), aparaturze do hemodializy i innych urządzeniach, gdzie precyzyjny przepływ płynu ma krytyczne znaczenie.

Wykorzystanie czujników przepływu w praktyce

W projektach DIY najczęściej stosowane są małe przepływomierze turbinowe do wody, wyposażone w standardowe przyłącza (np. 1/2 cala). W Elektroweb dostępny czujnik YF-S201 pozwala mierzyć przepływ w zakresie ok. 1–30 L/min, generując impulsy na wyjściu do zliczania. Aby skorzystać z takiego czujnika, wystarczy podłączyć go do rury (zgodnie z kierunkiem przepływu oznaczonym na obudowie), a trzy przewody do układu – zasilanie (np. +5V), masę oraz wyjście sygnałowe do wejścia cyfrowego mikrokontrolera. Odczyt polega na zliczaniu impulsów w jednostce czasu; znając stałą kalibracyjną czujnika (np. ilość impulsów odpowiadającą 1 litrowi), można łatwo obliczyć przepływ i objętość przepompowanej cieczy. Przy montażu warto zapewnić, by w rurze nie było pęcherzyków powietrza (mogą zaburzać pomiar) oraz by czujnik był okresowo czyszczony, jeśli płyn niesie osady. Dzięki przepływomierzom nawet amatorski projekt może zostać wzbogacony o funkcję mierzenia i regulacji przepływu – od prostego licznika podlewania ogródka, po zaawansowany system kontroli obiegu w instalacji inteligentnego domu.