Пристрій вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані

Пристрій вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані, який містить вимірювач швидкості та визначник напрямку вітру, який відрізняється тим, що вимірювач швидкості вітру та визначник його напрямку містить диск з лопатями, з можливістю обертання сумісно з вертикальною віссю, яка закріплена в підшипниках, світлодіод, фотодіод, джерело живлення, інвертор, таймер, тригер з лічильним входом, схему співпадання, двійковий лічильник, нерухомий диск, який містить 8 отворів, розташованих по колу диска, над якими установлено 8 фотодіодів, з протилежного боку диска розташований концентратор світлового випромінювання, в середині якого установлений світлодіод, в центрі нерухомого диска вертикально установлена рухома вісь з можливістю обертання в підшипниках, на рухомій осі установлений флюгер на визначеній висоті та закріплена секторна лопать затінення, яка розташована між одним із восьми фотодіодів та світлодіодом, восьмирозрядний паралельний регістр з інвертую U 2 (19) 1 3 ступом, а також нерухомий корпус, в якому розташовані радіальний та вісевий вимикачі, обидва вимикачі формують вихідні імпульсні сигнали, частота яких пропорційна швидкості вітру, а величина зміщення по фазі між ними визначає напрямок вітру, ця інформація відповідно обробляється в мікропроцесорі і передається на систему індикації швидкості та напрямку вітру. Недоліком цього пристрою є те, що він не може здійснювати дистанційне вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру, крім того електромагнітне випромінювання навколишнього середовища може негативно впливати на точність вимірювання. В основу корисної моделі поставлена задача реалізації пристрою вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані за рахунок використання механічних та електричних систем для вимірювання швидкості і визначення напрямку вітру та мікроконтролерів, з'єднаних між собою лінією радіозв'язку і призначених для точного обчислення швидкості вітру та визначення його напрямку і передачі відповідних даних на відстань. Поставлена задача удосконалити корисну модель вирішується тим, що в пристрої вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані згідно з винаходом вимірювач швидкості вітру та визначник його напрямку містить диск з лопатями, з можливістю обертання сумісно з вертикальною віссю, яка закріплена в підшипниках, світлодіод, фотодіод, джерело живлення, інвертор, таймер, тригер з лічильним входом, схема співпадання, двійковий лічильник, нерухомий диск, який містить 8 отворів, розташованих по колу диску, над якими установлено 8 фотодіодів, з протилежного боку диска розташований концентратор світлового випромінювання, в середині якого установлений світлодіод, в центрі нерухомого диску вертикально установлена рухома вісь, з можливістю обертання в підшипниках, на рухомій вісі установлений флюгер на визначеній висоті та закріплена секторна лопать затінення, яка розташована між одним із восьми фотодіодів та світлодіодом, восьмирозрядний паралельний регістр з інвертіруючими входами, перший та другий мікроконтролери, першу та другу систему індикації та модем, причому світлодіод та фотодіод для вимірювання швидкості вітру з'єднані між собою через оптичний канал, який проходить через лопаті диску, електричний сигнальний вихід від фотодіода через інвертор підключений до першого входу схеми співпадання, до другого входу якої підключений вихід тригера, до лічильного входу якого підключений вихід таймера, вихід схеми співпадання з'єднаний з лічильним входом двійкового лічильника, восьми розрядний вихід якого підключений до першого порта першого мікроконтролера через лінію передачі, сигнальні електричні виходи від восьми фотодіодів визначника напрямку вітру підключені до інвертуючих входів восьмирозрядного паралельного регістра, 8 виходів якого підключені до другого порта першого мікроконтролера через лінію передачі, світлодіод та 8 фотодіодів оптично з'єднані через отвори нерухомого диску, електричні входи живлення світлодіода та фотодіода вимірювача швид 44823 4 кості вітру та світлодіода і восьми фотодіодів визначника напрямку вітру підключені до джерела живлення, виходи других портів першого мікроконтролера відповідно з'єднані з першою системою індикації, двопровідна лінія зв'язку від третього порта першого мікроконтролера через MODEM з'єднана з відповідним портом другого мікроконтролера який розташований на відстані відносно першого мікроконтролера, виходи відповідних портів другого мікроконтролера підключені до другої системи індикації. На Фіг.1 зображена схема вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру. На Фіг.2 показана схема використання мікроконтролерів. На Фіг.3 зображення діаграма визначення напрямку вітру. Пристрій вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані містить диск 1 радіуса R, з лопатями Л, з можливістю обертання за вітром разом з вертикальною віссю, закріпленою в підшипниках ПІ. Зверху лопатів розташований світлодіодів СД 2, знизу - фотодіод ФД 3. Сигнальний вихід фотодіода ФД 3 підключений через інвертор 5 до першого входу схеми співпадання 6, до другого входу якої підключений вихід тригера 7, до лічильного входу якого підключений вихід таймера 8, вихід схеми співпадання 6 з'єднаний з лічильним входом двійкового лічильника 9, цифровий вихід якого через лінію Л1 передачі підключений до порта P1 першого мікроконтролера 17. Визначник напрямку вітру містить нерухомий диск 10, по колу якого розташовано 8 отворів, в яких установлені фотодіоди ФД, знизу диску 10 розташований концентратор 11 світла, в центрі якого установлений світлодіод СД. Через центр нерухомого диску 10 проходить обертаєма вісь в підшипниках П1, до якої прикріплені флюгер 12 та сектор затінення 13. Сигнальні виходи восьми фотодіодів ФД підключені до восьми інвертируючих входів паралельного регістра 14, цифровий вихід з якого через лінію Л2 передачі з'єднаний з портом Р2 першого мікроконтролера 17. Перша система індикації 18 підключена до відповідних портів першого мікроконтролера 17. Другий мікроконтролер 20 з'єднаний з першим мікроконтролером 17 за допомогою радіолінії зв'язку через МОДЕМ 19, друга система індикації 21 підключена через відповідні порти до другого мікроконтролера 20. Пристрій вимірювання швидкості та визначення напрямку вітру на відстані працює таким чином. Відповідно до Фіг.1 та Фіг.3 кожний отвір нерухомого диску 10 визначає напрямок вітру по азімуту, кожний із восьми фотодіодів ФД, які установлені у відповідних отворах сигналізує відповідний напрямок вітру по азімуту. Ці сигнали передаються на регістр 14 (як показано на Фіг.1). Сигнал з фото діода ФД 3 (Фіг.1) через інвертор 5 та схему 6 співпадання подається на лічильний вхід двійкового лічильника 9. В схемі 6 співпадання цей потік комутирується секундними імпульсами, які поступають від таймера 8 через лічильний тригер 7. На цифровому виході лічильника 9 знімається і передається в перший мікроко 5 нтролер 17 цифровий код через лінію передачі Л1, який визначає число n імпульсів за 1 сек. - це число імпульсів n пропорційно швидкості вітру V, яка визначається в першому мікроконтролері 17 відповідно до формули: 2πRn V= mt η де R - радіус диску 1; m - число лопатів Л диску 1; t=1 сек.; η - коефіцієнт, який враховує втрати швидкості за рахунок тертя вертикальної вісі в підшипниках ПІ. Відповідно до діаграми (Фіг.3) сигнальні виходи від восьми фотодіодів передаються паралельним кодом на 8 інвертируючих входів регістра 14, і після інвертирування на регістр 14 (Фіг.1) поступає тільки 1 із 8 імпульсів. Цей імпульс чітко визначає положення сектора затінення 13 і відповідний напрямок вітру по азімуту, який визначається положенням флюгера 12. Інформація про швидкість V та напрямок вітру по азімуту обробляється в першому мікроконтролері 17 і висвітлюється на першій системі індикації 18. Через МОДЕМ 19 по лінії радіозв'язку ці дані передаються на другий мікроконтролер 20 і висвітлюються на другій системі 21 індикації. Таким способом можна визначати одночасно швидкість та напрямок вітру в різних місцях заданого регіону, обробляти ці дані за допомогою ста 44823 6 тистичних обчислювань і проводити відповідні дослідження автоматизованим шляхом. Запропонований пристрій здатний визначати швидкість вітру на різних висотах в заданому регіоні, середню швидкість вітру відповідно до формули: n ∑ Vi Vсер = i =1 , n де Vi - миттєві швидкості вітру, які виміряні через рівні інтервали за визначений проміжок часу. Запропонований пристрій може визначати також поривчастість вітру як відхилення миттєвого значення швидкості вітру від середньої величини, поривчастість характеризує глибину провалів та миттєве підвищення швидкості вітру. Запропонований пристрій здатний проводити складну обробку інформації на метеостанціях за короткий термін і може знайти широкі можливості застосування в сучасній вітроенергетиці. Джерела інформації: 1. Digital wind-speed meter. Патент США №5, 546, 815, GOIF 15/00, опубл. 20.08.1996. 2. Method and apparatus for wind speed and direction measurement. Патент США №5, 231, 876, GOIW 1/02; GOIP 5/06, опубл. 03.08.1993. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 44823 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601