6.6. Анеморумбометр М-63м

1. 6.6.Анеморумбометр М-63м Анеморумбометр М-63м измеряет следующие параметры ветра: 1. Среднюю скорость ветра за 10 минут (за 2 минуты). 2. Мгновенную скорость ветра (в данный момент). 3. Максимальную скорость ветра за промежуток времени между измерениями. 4. Направление ветра.

2. 6.6.Анеморумбометр М-63м Анеморумбометр М-63м состоит из следующих блоков. 1. Датчик – помещается на мачте высотой 9 м.

3. 6.6.Анеморумбометр М-63м 2. Измерительный блок – находится в помещении.

4. 6.6.Анеморумбометр М-63м 3. Блок питания – содержит трансформатор и выпрямитель, обеспечивающий постоянное питание 12 вольт. Содержит аккумуляторы для работы при отсутствии сети. В настоящее время М-63 является основным прибором для измерения параметров ветра на метеорологической сети.

5. 2 1 3 4 5 5’ 3’ Иоп Иос Исд 6 6’ 7 Рис.6.6.1. Датчик параметров ветра М-63м. 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Устройство датчика М-63. Работа импульсатора. 1- винт, 2 - флюгарка, 3, 3’- две косозубые шестерни, 4 – медный стаканчик, 5, 5’- ферритовые стерженьки, Иоп – импульсатор опорной серии, Иос – основной серии, Исд – сдвинутой серии, 6, 6’- герконы, 7 – магнит.

6. 2 1 3 4 5 5’ 3’ Иоп Иос Исд 6 6’ 7 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. При вращении винта вращаются шестерни 3 и 3’, а также медный стакан 4. Один раз в течение оборота ферритовый стержень 5 проходит над импульсатором Иоп , а стержень 5’ – над импульсаторами Иос и Исд. Импульсаторы дают импульсы тока при проходе над ними стерженька. Таким образом, частота импульсов любой серии зависит от скорости ветра. Поскольку число зубьев шестерен 3 и 3’ одинаково, частоты импульсов всех серий тоже одинаковы.

7. Иоп Иос Исд 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Опорная Основная t Сдвинутая T/2 T Рис.6.6.2. Опорная, основная и сдвинутая серии импульсов. Импульсы ОС и СД сдвинуты на Т/2. Если флюгарка ориентирована в плоскости рисунка, то импульсы основной и опорной серии возникают одновременно. Пусть такое положение соответствует северному направлению ветра.

8. Иоп Иос Исд 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Если же флюгарка поворачивается на угол φ, то импульсы ОП и ОС возникают со сдвигом во времени: t То есть, между ними появляется сдвиг фаз: (6.6.1) Фазовый сдвиг ОС – СД всегда равен 1800 (или π). Значит, для измерения направления ветра нужно измерить сдвиг фаз ОП и ОС (или ОП и СД).

9. 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Будем говорить, что для измерения скорости ветра употребляется частотно-импульсная модуляция, а для измерения направления ветра – фазоимпульсная модуляция. Работа импульсатора. Импульсатор представляет собой измененный блокинг-генератор (рис. 6.6.3)

10. L2 L1 C VT Выход R2 R1 - 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Задающим элементом блокинг-генератора является колебательный контур L1 - C. Возникающие в контуре колебания тока усиливаются транзистором VT. В коллекторной цепи возникают гораздо более сильные колебания. Рис.6.6.3. Принципиальная схема блокинг-генератора. По трансформаторной связи L2– L1энергия поступает обратно в контур и обеспечивает незатухающие колебания тока. Таким образом, на выходе блокинг-генератора – незатухающие колебания напряжения, частота которых определяется параметрами контура.

11. - R1 L3 Тр L1 VD1 C1 L2 VT Выход C2 R2 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. В импульсаторе катушки L2 и L3 намотаны в противоположных направлениях. Поэтому при прохождении по ним тока трансформаторная связь не работает. Напряжение на выходе равно нулю. Рис.6.6.4. Принципиальная схема импульсатора.

12. - R1 L3 Тр L1 VD1 C1 L2 VT Выход C2 R2 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. В момент прохождения феррита над импульсатором индуктивность катушки L3 возрастает и на короткое время возникает положительная обратная связь. На выходе появляется короткий пакет колебаний (рис.6.6.5-а) Диод VD1закорачивает контур во время верхнего полупериода колебаний (рис. 6.6.5-b). a) Конденсатор C2детектирует сигнал (b) и обеспечивает отрицательные импульсы на выходе (рис. 6.6.5-с). b) c) Рис. 6.6.5. Эпюры напряжений

13. Иоп Фоп Иос Фос кабель Исд Фсд Рис.6.6.6. Импульсаторы (Иоп., Иос. и Исд) и формирователи Фоп., Фос. и Фсд, соединенные кабелем. 6.6.Анеморумбометр М-63м. Устройство датчика. Импульсы всех трех серий подаются по кабелю в формирователи. Они инвертируют импульсы и превращают их в прямоугольные.

14. 6.6.Анеморумбометр М-63м. Канал измерения средней скорости ветра. Канал измерения средней скорости ветра. Для измерения средней скорости ветра воспользуемся опорной серией импульсов. Необходимо решить две задачи: 1. Пропустить импульсы в измерительный канал в течение строго определенного промежутка времени (10 минут). 2. Сосчитать количество импульсов, поступивших в канал за это время.

15. Счетчик K Фоп МД + ЧМ (таймер) Рис. 6.6.7. Канал измерения средней скорости (блок-схема.) 6.6.Анеморумбометр М-63м. Канал измерения средней скорости ветра. Импульсы поступают с формирователя через ключ К. Через 10 минут таймер автоматически размыкает ключ. Масштабный делитель МД делит частоту импульсов так, чтобы их количество за 10 минут было бы численно равно средней скорости ветра с точностью до 0,1м/с. Например, 34 импульса – 3,4 м/c.

16. Счетчик K Фоп МД ЧМ (таймер) + 6.6.Анеморумбометр М-63м. Канал измерения средней скорости ветра. Усилитель на транзисторе усиливает амплитуду импульсов. Счетчик считает импульсы и выдает результат на циферблате со стрелкой или на цифровом индикаторе (см. раздел 7).