Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Анемометр для кайтсёрфинга: как выбрать или сделать собственноручно

Анемометр для кайтсёрфинга: как выбрать или сделать собственноручно

В кайтсёрфинге и других видах активного отдыха и спорта, движение в которых во многом зависит от скорости и направления ветра, как новички, так и опытные спортсмены зачастую используют анемометры. Что это такое? Это специальный прибор, который позволяет определить силу ветра.

Кайтсёрфинг

Анемометр поможет вам более точно контролировать процесс управления кайтом

И если в некоторых видах спорта это просто дополнительный аксессуар, то в кайтсёрфинге это незаменимая часть экипировки. Ведь за неимением такого прибора сила ветра измеряется «на глаз». И очень часто даже опытные спортсмены могут ошибаться в своих измерениях. Это, в свою очередь, приводит к очень плачевным результатам, размер кайта выбирается неправильно или же тактика неверная, что может быть даже опасно, ведь кайтсёрфинг — это один из достаточно экстремальных видов спорта.

Как выбрать

При выборе той или иной модели в первую очередь нужно выяснить с какой целью будет использоваться прибор и в каких условиях.

Необходимо учесть все факторы, чтобы устройство оптимально подходило для решения поставленной перед ним задачи. Очень важно обратить внимание на:

  • технические характеристики (особенно – в каком диапазоне производится измерения скорости воздушного потока);
  • критерии точности;
  • гарантийные случаи;
  • конструкцию корпуса (отдельно – диаметр чашек);
  • прочность материалов;
  • комплектацию прибора.

Преимуществом инструмента будет наличие вспомогательных функций, которые могут понадобиться при измерении, сборе или обработки данных замеров. Опция выбора единиц измерения – немаловажный фактор, который встречается далеко не в каждом анемометре.

Видео: Анемометр МС-13

Вторая версия

диаграмма температуры и скорости

Есть еще одна причина все переделать. Как отмечалось в первой теоретической части, скорость звука изменится на 1 м/с при изменении температуры примерно на 1.5 °С. Погрешности измерений по обоим осям складываются. Нужно понимать, что порывы теплого или холодного воздуха могут существенно исказить показания такого анемометра. Нет смысла в показаниях 4 м/с при легком дуновении теплого ветерка. Из диаграммы натурного эксперимента видно, что даже медленное изменение температуры вызывает дрейф измеренной скорости, а быстрое изменение температуры на 1 градус скачком поменяло измеренную скорость ветра на 1.5 м/с, в то время как датчик температуры медленно отрабатывает это изменение. Важно заметить, что эксперимент этот проходил прямо у меня на столе и изменение температуры было естественным — я ничего не трогал и искусственно ничего не нагревал.

И тут на помощь приходит тот же принцип, что и при измерении расстояния. Если помним, датчики у оригинального HC-SR04 расположены вместе, поэтому результаты не зависят от наличия ветра. Если измерить скорость звука на известном расстоянии сначала в одном направлении, а затем в другом, то разница этих двух показаний, деленная пополам и будет искомой скоростью ветра в проекции на эту ось. При этом, изменение температуры в диапазоне ±25°С дает погрешность ±4%, что абсолютно не критично и мы можем обойтись вообще без термометра. Да и зачем нам термометр? Если мы знаем время прохождения сигнала в обоих направлениях, то по формулам из прошлой статьи мы легко вычислим температуру, а значит сможем уточнить скорость ветра.
Есть лишь одна маленькая загвоздка — придется использовать два HC-SR04 на одной оси. В промышленных образцах датчики попеременно выполняют роль приемника и передатчика. В нашем случае для этого придется подключить пищалки напрямую к arduino и программно генерировать 8 импульсов 40 кГц на одной, после чего вычленять их из другой. Зная про определенные сложности на этом пути, мне представляется проще купить еще 2 датчика по 55 рублей и попытаться обойтись малой кровью. Этим я займусь в следующий раз. А пока на двух датчиках сделаю измерение скорости ветра по одной оси и измерение температуры в такой конфигурации. Главная проблема здесь убрать помехи, которые дают такой большой разброс показаний в спокойном воздухе.

Читайте так же:
Вечная леска для триммера

Конструкция

Вооружившись паяльником конструкция была беспощадно распаяна на составляющие. Новую версию решил не делать так основательно, а зря. Никогда не угадаешь, где найдешь, где потеряешь. Получилось как-то так.
прототип 2 датчика вместе
Во-первых, приемник расположил как можно ближе к плате, а передатчик удалил всего лишь на 20 см. Второй комплект перевернул на 180 градусов и пищалки скрепил попарно изолентой. Чем точнее соблюсти соосность обоих пар датчиков, тем лучше. В идеале мы должны получить абсолютно идентичные показания скорости прохождения сигнала в обоих направлениях в спокойном воздухе. Натурные испытания подтвердили нашу теорию. В такой конфигурации получается мало помех и весьма точные показания независимо от температуры, что подтверждается графиком ниже.
диаграмма температур и скорости v2
Вначале я пробовал просто дуть по направлению от синей пары к черной. Моих легких явно недостаточно. Но любопытный факт — воздух в легких успел нагреться на 1°, что раньше вызвало бы скачок скорости на 1.5 м/с, т.к. DS18B20 просто ничего не заметил. Отметим, что мои легкие способны дать всего лишь 0.5 м/с. Дальше я включил большой напольный вентилятор и направил все также от синего к черному. Видно как пошел более прохладный воздух из глубины комнаты и даже DS18B20 начал отрабатывать это снижение, но теперь его значения не используются для расчета скорости. Сделал открытие, что мой вентилятор дует со скоростью около 2 м/с. Дальше в течение паузы видим постепенное увеличение температуры и отличную корреляцию между рассчитанной и измеренной температурой. В конце поставил вентилятор с другой стороны и получил 2 м/с в обратном направлении с падением температуры. Ура, товарищи, это работает!

Программа расчета скорости ветра

Программа будет работать и без датчиков DHT-21 и DS18B20. DS18B20 для вычислений в этом коде нигде не задействован — только выводится в терминал как эталон. Без датчика влажности температура будет рассчитываться как для воздуха с 50% влажностью. На практике это вносит очень маленькую погрешность. На измерения скорости ветра эти датчики вообще не оказывают никакого влияния.

Собственно это все что можно выжать из двух HC-SR04. Для получения вектора скорости ветра на плоскости нужно добавить еще 2 датчика перпендикулярно первым и по формулам первой версии получить полную скорость и направление. Этим займусь как только приедут заказанные дополнительные датчики.

Датчики давно приехали, конструкцию переделывал еще 2 раза и в конце концов он заработал как надо, но до крыши этот ультразвуковой анемометр так и не доехал, поэтому до сих пор продолжения и не написал, хотя идея рабочая.

P.P.S. 2018

По многочисленным просьбам выкладываю итоговый скетч, который не требует никаких библиотек (кроме стандартной EEPROM) и работает с 4 датчиками. Код со всякими вкусностями типа встроенной калибровки и сохранением калибровочных значений в энергонезависимую память. И самое главное. Описанная выше проблема с погрешностями по одной из осей была связана не с проводами, а с работающими в одной комнате с датчиками импульсными блоками питания компьютера, монитора и т.п. (их схема преобразования работает на близкой частоте 40 кГц). Я остановился на проблеме выноса датчика на улицу подальше от помех (с передачей данных по блютус). В остальном это работает. Это версия для распаянных датчиков, но есть способ не распаивать. Если вернусь к проекту — реализую.
Для этого кода неважно какое расстояние между датчиками. Нужно поместить устройство в безветренное пространство (и без импульсных помех) и через терминал несколько раз отдать 2 команды:

Читайте так же:
Какой валик лучше для покраски обоев

Первая — текущая температура по эталонному термометру (любой уличный), вторая — говорит контроллеру что сейчас скорость ветра 0. Согласно этим данным он вычислит расстояние между датчиками и запишет их в EEPROM. Все дальнейшие измерения будут отталкиваться от этих значений.

Содержание

Анемометр мало изменился с момента его разработки в 15 веке. Леон Баттиста Альберти (1404–1472), как говорят, изобрел первый механический анемометр около 1450 года. В последующие века многие другие, в том числе Роберт Гук(1635–1703), разработали свои собственные версии, некоторые из которых были ошибочно названы изобретателями. В 1846 г. Джон Томас Ромни Робинсон (1792–1882) усовершенствовал конструкцию, применив четыре полусферических чашки и механические колеса. В 1926 году канадский метеоролог Джон Паттерсон (3 января 1872 г. — 22 февраля 1956 г.) разработал анемометр с тремя чашками, который был усовершенствован Бревуртом и Джойнером в 1935 г. В 1991 г. Дерек Уэстон добавлена ​​возможность измерения направления ветра. В 1994 г. Андреас Пфлич разработал звуковой анемометр. [1]

СОДЕРЖАНИЕ

Анемометр мало изменился с момента его разработки в 15 веке. Леон Баттиста Альберти (1404–1472), как говорят, изобрел первый механический анемометр около 1450 года. В последующие века многие другие, в том числе Роберт Гук (1635–1703), разработали свои собственные версии, причем некоторые из них были ошибочно признаны изобретателями. В 1846 году Джон Томас Ромни Робинсон (1792–1882) усовершенствовал конструкцию, применив четыре полусферических чашки и механические колеса. В 1926 году канадский метеоролог Джон Паттерсон (3 января 1872 — 22 февраля 1956) разработал анемометр с тремя чашками, который был усовершенствован Бревуртом и Джойнером в 1935 году. В 1991 году Дерек Уэстон добавил возможность измерения направления ветра. В 1994 году Андреас Пфлич разработал звуковой анемометр.

Введение
1. Инструкция определяет меры безопасности при работе с гигрометром, подготовку его к работе и порядок работы, характерные неисправности и техническое обслуживание гигрометра.
2. Технические характеристики гигрометра, поправки к термометрам гигрометра, гарантии изготовителя приводятся в паспорте.

Указание мер безопасности при работе с гигрометром

1. При работе с гигрометром запрещается:

  • Подвергать гигрометр резким ударам как при монтаже, так и при эксплуатации;
  • Протирать шкалу термометров и психрометрическую таблицу растворителями, кислотами и другими аналогичными жидкостями;
  • Перегревать термометры гигрометра ВИТ-1 более 45°С и гигрометра ВИТ-2 более 60°С. При перегреве произойдет разрушение резервуаров термометров.

2. При разрушении термометров термометрическая жидкость толуол удаляется с окружающих предметов горячей водой. Толуол токсичен, огнеопасен, температура вспышки около 5°С.

Устройство и принцип работы гигрометра

1. Гигрометр представляет собой прибор, собранный на основании из фенопласта или других материалов, аналогичных по свойствам. К основанию крепятся два термометра со шкалой, психрометрическая таблица, стеклянный или пластиковый питатель, заполняемый дистиллированной водой. Резервуар термометра под надписью «Увлажн.» увлажняется водой из питателя с помощью фитиля из батиста или шифона.
2. Метод измерения относительной влажности гигрометром психрометрическим основан на зависимости между влажностью воздуха и психрометрической разностью — разностью показаний «сухого» и «увлажненного» термометров, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Сняв показания термометров и введя поправки в их показания, определяют разность показаний термометров. Затем по показанию «сухого» термометра и разности показаний «сухого» и «увлажненного» термометров определяют относительную влажность воздуха по психрометрической таблице.

Подготовка гигрометра к работе

1. Распакуйте гигрометр и убедитесь в комплектности прибора в соответствии с паспортом.
2. Снимите питатель с основания. Заполните питатель дистиллированной водой. Заполнение производите путем погружения питателя в сосуд с водой запаянным концом вниз.
3. Установите питатель на основании таким образом, чтобы от края открытого конца питателя до резервуара термометра было расстояние не менее 20 мм, а фитиль не касался стенок открытого конца питателя.
Внимание! Перед установкой питателя в рабочее положение смочите фитиль окунув резервуар мокрого термометра в питатель с водой.
4. Установите гигрометр в вертикальном положении на уровне глаз работающего с ним. В месте установки гигрометра должны отсутствовать вибрации, источники тепла или холода, создающие разницу температур между нижним, основным резервуаром и верхним запасным, более чем в 2°С.
5. Психрометрическая таблица, установленная на основании гигрометра, действительна для определенной скорости вертикальных воздушных потоков (скорости аспирации), омывающих гигрометр. Скорость аспирации указана на таблице. Полную психрометрическую таблицу для гигрометра исполнения ВИТ-2 можете посмотреть по ссылке.
6. Перед измерением относительной влажности измерьте скорость аспирации непосредственно под гигрометром. Измерение скорости аспирации проводите с помощью анемометра крыльчатого У5 ГОСТ 6376-74. Возможно применение ранее выпускавшегося анемометра АСО-3, тип Б, ГОСТ 6376-52. Порядок проведения измерения — в соответствии с паспортом на анемометр. Измеренная по анемометру скорость аспирации округляется до десятых долей м/с по правилу арифметического округления. Купить устройство аспирации гигрометров ВИТ можете перейдя по ссылке.
7. Измерение относительной влажности гигрометром проводите только после установления показаний термометров гигрометра. Минимальное время выдержки гигрометра в измеряемой среде 30 минут.

Читайте так же:
Домашние увлажнители воздуха как выбирать
Порядок работы гигрометра психрометрического

1. Снимите показания по «сухому» и «увлажненному» термометрам. При снятии показаний глаз работающего должен находиться на уровне горизонтальной касательной к мениску жидкости так, чтобы отметка шкалы в точке отсчета была видима прямолинейной.
2. Работающий с гигрометром должен находиться от него на расстоянии нормальной видимости отметок шкалы и остерегаться во время отсчетов дышать на термометры. При отсчете показаний термометров вначале быстро отсчитываются десятые доли градуса, затем целые градусы.
3. Определите температуру по термометрам с точностью до 0,1°С, введя к отсчитанным показаниям поправки к термометрам, приведенные в паспорте на гигрометр. Вычислите разность температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам. Поправки вводятся путем алгебраического сложения.
4. При отсутствии в паспорте поправок для произведенных отсчетов по «сухому» и «увлажненному» термометрам, вычислите поправки линейным интерполированием по двум поправкам, относящимся к температурам, между которыми лежит отсчет по термометрам.
5. Определите относительную влажность воздуха по психрометрической таблице. Искомая относительная влажность будет на пересечении строк температуры по «сухому» термометру и разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам.
6. При отсутствии в таблице полученной разности температур по «сухому» и «увлажненному» термометрам для определения влажности примените интерполирование. При отсутствии в таблице температуры по «сухому» термометру, для определения влажности применяйте интерполирование только для тех областей психрометрической таблицы, в которых изменение температуры по «сухому» термометру на 1°С дает изменение относительной влажности более чем на 1%.
Для остальных областей таблицы значения температуры по «сухому» термометру округляйте до ближайшего табличного значения по правилу арифметического округления.

Пример определения относительной влажности интерполированием

1. Определяем температуры по «сухому» и «увлажненному» термометрам и разность между этими температурами.

ТермометрыИзмеренные температурыПоправки к термометрам по паспортуТемпературы после введения поправок
«Сухой»Тс=22,5°С-0,15°С22,35°С
«Увлажненный»Тв=16,1°С+0,20°С16,3°С

Принимаем Тс=22,4°С, разность температуры (Тс-Тв) равна: 22,4-16,3= 6,1°С.

2. Определяем относительную влажность для Тс=22,4°С и Тс-Тв=6,0°С, для чего интерполированием значения относительной влажности по таблице для Тс от 22 до 23°С и Тс-Тв=6,0°С.

Тс по таблицеРазность Тс-Тв по таблицеОтносительная влажность
22°С6,0°С48%
23°С6,0°С50%

При увеличении Тс на 1°С, относительная влажность увеличивается на 2%, поэтому, увеличение Тс на 0,4°С увеличит относительную влажность на (0,4х2)/1=0,8%.
Для Тс=22,4°С и Тс-Тв=6,0°С, относительная влажность равна: 48+0,8=48,8%. Принимаем «Фп»=4,9%.
3. Определяем относительную влажность для Тс-22,4°С и Тс-Тв=6,5°С, для чего интерполируем значения относительной влажности по таблице для Тс от 22 до 23 и Тс-Тв=6,5°С.

Читайте так же:
Гидроуровень строительный как пользоваться видео
Тс по таблицеРазность Тс-Тв по таблицеОтносительная влажность
22°С6,5°С44%
23°С6,5°С46%

Для Тс=22,4° и Тс-Тв=6,5°С, относительная влажность по расчету, аналогичному для п.2, равна 44,8%. Принимаем «Фп»=45%.
4. Определяем относительную влажность для Тс=22,4°С и Тс-Тв=6,1°С, для чего интерполируем найденные значения относительной влажности для Тс-Тв от 6,0°С до 6,5°С при Тс= 22,4°С.

ТсРазность Тс-ТвОтносительная влажность
22,4°С6,0°С49%
22,4°С6,5°С45%

При увеличении Тс-Тв на 0,5°С относительная влажность уменьшается на 4,0%, поэтому увеличение Тс-Тв на 0,1°С уменьшит относительную влажность на (0,1х4,0)/0,5= 0,8%. 49,0-0,8=48,2%. Принимаем «Фп»= 48%.

Характерные неисправности гигрометров психрометрических и методы их устранения

1. В конструкцию гигрометра входят детали из стекла, поэтому оберегайте гигрометр от падений и резких ударов.
2. В случае разрушения питателя замените его другим, входящим в комплект гигрометра, для чего удалите остатки разбитого и вставьте новый, зафиксировав питатель пружиной, находящейся на обратной стороне основания гигрометра. Либо купите новый питатель к гигрометру ВИТ.
3. Разрывы термометрической жидкости являются устранимой неисправностью. При появлении разрывов жидкости в термометрах, устраните их путем осторожного подогрева резервуаров термометров до соответствующих температур (ВИТ-1 не более 45°С и гигрометра ВИТ-2 не более 60°С. При перегреве произойдет разрушение резервуаров термометров).

Техническое обслуживание гигрометров психрометрических

1. Питатель всегда должен быть заполнен дистиллированной водой по ГОСТ 6709-72. Воду дополняйте заблаговременно, лучше всего сразу после проведения измерений или не менее, чем за 30 минут до начала измерений влажности.
2. Допускайте применение кипяченой воды, время кипячения не менее 15 минут. Питатель заполняйте водой, предварительно охлажденной до температуры окружающего воздуха.
3. Фитиль на резервуаре «увлажненного» термометра должен быть всегда чистым, мягким и влажным. При запыленности воздуха до 5 мг/м³ фитиль меняйте 1 раз в две недели, при большей запыленности по мере загрязнения фитиля.
4. Перед заменой удалите загрязненный фитиль с резервуара термометра. Протрите резервуар тампоном ваты, смоченным теплой водой.
5. Возьмите фитиль из комплекта гигрометра или отрежьте фитиль длиной 60 мм, если фитили в комплекте даны в виде заготовки, на 10 штук. Смочите фитиль в дистиллированной воде или кипяченой и натяните его на резервуар термометра так, чтобы была возможность завязать его ниткой над резервуаром. Конец завязанного фитиля над резервуаром должен быть не менее 7 мм.
6. Подготовьте две петли из ниток. Одной петлей туго затяните фитиль над резервуаром термометра и завяжите нитки. Вторую петлю наденьте на фитиль под резервуаром и постепенно стягивайте ее, все время расправляя фитиль так, чтобы он плотно облегал резервуар. Петлю затяните не туго, а так, чтобы она не препятствовала капиллярному смачиванию ткани фитиля на резервуаре термометра.
7. Для изготовления нового фитиля применяйте шифон хлопчатобумажный, отбеленный, неокрашенный, технический без запрета по ГОСТ 9310-75 или батист отбеленный, мерсеризованный, артикул 1402 НА по ГОСТ 8474-80. Допускается применять в качестве фитиля шнур-чулок х/б, арт. 494, ОСТ 17-184-75.
8. Другие виды шифона или батиста перед изготовлением фитиля обработайте следующим образом:

  • стирать в горячей воде (10 г соды на 1 л воды),
  • кипятить в растворе той же концентрации в течение 1,5-2 часов,
  • полоскать в горячей воде, воду менять до тех пор, пока она не будет чистой,
  • сушить и гладить.

9. Фитиль сшейте по диаметру резервуара термометра простым машинным швом. После обрезки шов по высоте должен быть не более 1,5 мм.
10. Новый фитиль и питатель установите на гигрометр в соответствии с инструкцией.
11. Гигрометр подвергается первичной и периодической поверкам. Первичная поверка проводится при выпуске из производства, периодическая поверка — один раз в два года в соответствии с методическими указаниями МИ-737-83 «Гигрометр психрометрический типа ВИТ. Методы и средства поверки», утвержденными в установленном порядке. Сведения о поверке гигрометра приведены в паспорте.

Читайте так же:
Должностная инструкция токаря ученика
Правила хранения и транспортирования гигрометров

1. Гигрометры храните в закрытых, сухих помещениях в вертикальном или наклонном положении, в соответствии с надписью «Верх» на коробке, при температуре от -60°С до +45°С. Не допускайте хранить гигрометры на расстоянии менее 1 м от источников тепла (отопительных устройств, различных нагревателей и т. п.).
2. Гигрометры в транспортной таре транспортируются любым видом транспорта с учетом указаной выше температуры и при условии выполнения правил перевозки грузов для соответствующего вида транспорта.

Утилизация гигрометров психрометрических

В отличии от ртутных приборов, утилизация гигрометров происходит довольно проще: достаточно просто их выбросить. На данный момент нет ни одного закона, который утверждает, что гигрометры должны утилизироваться специальным способом.

Если у гигрометров закончилась поверка, то нет смысла его переповерять, гораздо дешевле и выгоднее приобрести его у нас по доступным ценам.

Содержание

Анемометр мало изменился с момента его разработки в 15 веке. Леон Баттиста Альберти (1404–1472), как говорят, изобрел первый механический анемометр около 1450 года. В последующие века многие другие, в том числе Роберт Гук(1635–1703), разработали свои собственные версии, некоторые из которых были ошибочно названы изобретателями. В 1846 г. Джон Томас Ромни Робинсон (1792–1882) усовершенствовал конструкцию, применив четыре полусферических чашки и механические колеса. В 1926 году канадский метеоролог Джон Паттерсон (3 января 1872 г. — 22 февраля 1956 г.) разработал анемометр с тремя чашками, который был усовершенствован Бревуртом и Джойнером в 1935 г. В 1991 г. Дерек Уэстон добавлена ​​возможность измерения направления ветра. В 1994 г. Андреас Пфлич разработал звуковой анемометр. [1]

Несколько полезных советов по правильному использованию приборов

Если воздушный поток в воздуховоде характеризуется повышенным уровнем запыленности, термоанемометр и трубку Пито в таком случае лучше не применять. Так как отверстие в трубке, которое принимает суммарное давление потока, имеет маленький диаметр, при воздействии загрязненного воздуха оно может быстро засориться.

Термоанемометры не подходят для работы в условиях высоких скоростей воздушного потока (более 20 м/сек). Дело в том, что основной термодатчик, который характеризуется повышенной чувствительностью, под сильным давлением воздуха может просто разрушиться.

Использование контрольно-измерительных приборов для определения расхода воздуха должно осуществляться строго в номинальных температурных диапазонах, указанных в паспортах приборов.

В газоходах (воздуховодах, в которых протекает в основном нагретый воздух) рекомендуется использовать пневмометрические трубки, корпус которых изготовлен из нержавейки. Использование в указанных трубах оборудования с компонентами из пластика нежелательно по причине возможной деформации корпуса под воздействием высоких температур.

Проводя замеры скорости и расхода воздуха, надо следить, чтобы чувствительный датчик зонда был всегда сориентирован точно навстречу воздушному потоку. Несоблюдение данного требования ведет к искажению результатов измерений. Причем искажения и неточности будут тем значительнее, чем больше будет степень отклонения датчика от идеального положения.

Таким образом, правильный выбор контрольно-измерительных приборов для определения расхода воздушных масс в воздуховоде и их надлежащее применение во время работы позволит специалистам составить объективную картину вентиляции помещений. Особую важность этот аспект приобретает, когда речь идет о жилых помещениях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector