DE3927351A1

DE3927351A1 - Windmessgeraet

Info

Publication number: DE3927351A1
Application number: DE19893927351
Authority: DE
Inventors: Valentin Stefanov Dipl Tersiev
Original assignee: TK Orgtechnika
Current assignee: TK Orgtechnika
Priority date: 1989-08-14
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1991-02-21
Also published as: HU50990A

Description

Die Erfindung betrifft ein Windmeßgerät, welches für das Messen der Geschwindigkeit und der Richtung von Luftströ mungen und bei der automatisierten Verarbeitung von Wetter daten in der Meteorologie, in der Landwirtschaft, im Ver kehrswesen, im Bauwesen, im Sport, beim Umweltschutz und dergl. eingesetzt werden kann.

Aus der BG-PS 33 844 ist bereits ein Windmeßgerät bekannt, welches die Geschwindigkeit und die Richtung von Luftströ mungen messen kann, jedoch ohne Berücksichtigung der verti kalen Strömungskomponente. Ein Geberblock dieses Geräts hat einen Meßfühler für die Windgeschwindigkeit mit einer Bezugsscheibe, einen Geber für die Windgeschwindigkeit, der gegenüber der Stirnseite der Bezugsscheibe auf einer tragenden Achse aufgebracht ist, und einen Geber für die horizontale Windrichtung, der auf dem Meßfühler für die horizontale Windrichtung gegenüber der einen seitlichen Fläche der Bezugsscheibe angeordnet ist. Beide Geber besitzen jeweils einen geerdeten Ausgang, wobei der zweite Ausgang des Gebers für die Windgeschwindigkeit direkt mit dem einen Ausgang des Geberblocks und der zweite Ausgang des Gebers für die Windrichtung über einen Kollektor und Bürsten mit dem zweiten Ausgang des Geberblocks verbunden ist. Die Ausgänge des Geberblocks sind jeweils mit den Eingängen eines Blocks für die elektronische Datenverarbeitung ver den.

Da das bekannte Windmeßgerät die vertikale Komponente der Luftströmung nicht mißt, ist die erhaltene Information ungenau und unzuverlässig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Windmeßgerät mit erhöhter Genauigkeit und Zuverlässigkeit bezüglich der erhaltenen Information zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Windmeßgerät gelöst, welches so aufgebaut ist, wie es im Patentanspruch beschrieben ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Windmeßgerät wird die vertikale Komponente der Windrichtung in ihrem gesamten Bereich gleichzeitig mit der Messung der horizontalen Komponente und der Geschwindigkeit der Luftströmung abhängig von der Geschwindigkeit des Meßfühlers für die Windgeschwindig keit gemessen. Dadurch werden bei einer Geschwindigkeit Null des Meßfühlers für die Windgeschwindigkeit keine verwert baren Signale für die horizontale und vertikale Komponente der Windrichtung erzeugt, was eine Anzeige für Windstille ist. Außerdem gehen die verwertbaren Signale höchstens durch eine Kontaktfläche der sich relativ bewegenden Ele mente hindurch und weisen einen Zeitimpulscharakter auf, wodurch eine digitale Umformung mit hoher Genauigkeit und leichter Anwendbarkeit bei automatisierten Systemen für die Datenverarbeitung ermöglicht wird.

Anhand einer Zeichnung, die in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Windmeßgeräts zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.

Bei dem gezeigten Windmeßgerät weist ein Geberblock (1) ein Optron (2) bzw. einen Geber (2) für die Windgeschwin digkeit, das bzw. der als Bezugspunkt für die Ausgangsge schwindigkeit dient, z. B. geographisch Nord der Bahnkurve der Wetterfahne (3), und Optrone bzw. Geber (4 und 5) für die horizontale bzw. vertikale Komponente der Wind richtung auf. Die Wetterfahne (3) hat ferner einen Meßfüh ler (3.1) für die horizontale Windrichtung und einen Meß fühler (3.2) für vertikale Windrichtung. Auf einer Achse (7) eines Halbkugelschalen aufweisenden Kreuzes (8) ist eine Bezugsscheibe (6) angebracht welche über Lager (9 und 10) in Kollektorkörpern (11 bzw. 12) gelagert ist. Das Optron (2) sitzt starr auf einer Achse (13). Die Optrone (4 und 5) sind beweglich an einem Zahnrad (14) mit dem Kollektorkörper (11) und einer Lagerachse (15) bzw. auf einem Zahnrad (16) mit dem Kollektorkörper (12) und einer Lagerachse (17) befestigt. Die Lagerachsen (15 und 17) sind über Lager (18 und 19) an einem tragenen Gehäuse (20) des Geberblocks (1) gelagert. Die Lagerachse (15) ist ferner über ein Lager (23) an einem tragenden Gehäuse (21) der Wetterfahne (3) gelagert, an welchem auch ein Gegenge wicht (22) für die Wetterfahne (3) befestigt ist. Die Lager achse (17) ist starr mit dem Gehäuse (21) der Wetterfahne (3) verbunden. Das Gehäuse (20) des Geberblocks (1) ist über ein Lager (24) auf der tragenden Achse (13) gelagert, auf welcher starr ein Bürstenhalter (25) mit vier konzen trischen Bürsten (26) und einer in den Körper des Bürsten halters (25) eingepressten Zahnscheibe (27) befestigt sind.

Leiter (28) des Optrons (4) sind mit Kollektorringen eines Kollektors (29) verbunden. Leiter (30) des Optrons (5) sind mit Kollektorringen eines Kollektors (31) verbunden. Die Bürsten (26) stehen gleichzeitig in Kontakt mit den Kollektoren (29 und 31) und sind mit Leitern (32) verbunden, die zusammen mit Leitern (33) des Optrons (2) ein Interface (34) bilden, das mit einem Block (35) für die elektronische Datenverarbeitung verbunden ist. Der Block (35) hat einen anpassungs-logischen Block (36), dessen Ausgänge Eingänge eines Zählerblocks (37) sind, dessen Ausgänge Eingänge eines arithmetisch-logischen Blocks (38) sind, welcher Ausgänge zu einem Indikatorblock (39) und Rückkopplungen zu den Blöcken (36 und 37) aufweist.

Das Windmeßgerät arbeitet wie folgt: Durch das Kreuz (8) mit den Halbkugelschalen wird die Bezugsscheibe (6) über die Achse (7) entsprechend der Geschwindigkeit der Luftströmung in Drehung versetzt und moduliert mit Hilfe seiner Reflexions-Bezugspunkte die Signale der Optrone (2,4 und 5) bei jeder Umdrehung unab hängig von der Richtung der Luftströmung. Bei Vorhandensein einer seitlichen Luftströmung, d. h. einer horizontalen Komponente, wird über den Meßfühler (3.1) für die horizontale Windrichtung der Wetterfahne (3) und des tragenden Gehäuses (21) der Wetterfahne (3) der Luftdruck auf die Lagerachsen (15 und 17) übertragen, welche über das Lager (24) das tragende Gehäuse (20), des Geberblocks (1) um die Achse (13) antreiben. Bei dieser Drehung wird durch die starre Zahn scheibe (27) eine Drehbewegung auf das Zahnrad (14) über tragen, welches das Optron (4) trägt. Die Drehung ist endlos und entspricht einem vollen Kreis von 0° bis 360° der Wetterfahne (3), entsprechend 0° bis 360° des Optrons (4). Bei Vorhandensein einer vertikalen Komponente der Luftströ mung wird durch die Wetterfahne (3) mit den Meßfühler (3.2) für die vertikale Windrichtung ein Druck auf das tragende Gehäuse (21) der Wetterfahne (3) ausgeübt, jedoch in verti kaler Richtung. Dieses dreht sich um seine Achse, die mit der Drehachse (7) des Kreuzes (8) mit den Halbkugelschalen zusammenfällt. Da es mit der Lagerachse (17) starr verbunden ist, wird die Bewegung über den Kollektorkörper (12) und das Rad (16) auf das Optron (5) übertragen, welches einen Bogen von 180° beschreiben kann, was einer Luftströmung entspricht, die von der Basis des Gebermoduls (1) bis zu dessen entgegen gesetzte Richtung kommt, sie trifft dabei senkrecht auf den Geber. Durch das Dephasieren der beweglichen Optrone (4 und 5) in Bezug auf das unbewegliche Optron (2) werden als Ergebnis davon, daß die Bezugsscheibe (6) nur eine Dreh richtung aufweist, Zeitverzögerungen als Funktion der Drehgeschwindigkeit der Bezugsscheibe (6) erzeugt, welche durch drei Zähler im Zählerblock (37) gemessen werden. Die von diesem Block erhaltenen Ergebnisse werden im arithmetisch logischen Block (38) nach folgenden Beziehungen berechnet:
- für die Geschwindigkeit der Luftströmung:

wobei A eine Konstante des Windmeßgeräts und n₁ die Anzahl der Zeitimpulse für eine volle Umdrehung des Bezugspunktes des Optrons (2) sind;
- für die horizontale Komponente der Luftströmung:

wobei n₂ die Anzahl der Zeitimpulse für das Dephasieren des Optrons (4) in Bezug auf das Optron (2) im Bereich einer Umdrehung ist und;
- für die vertikale Komponente der Luftströmung:

wobei n₃ die Anzahl der Zeitimpulse für das Dephasieren des Optrons (5) in Bezug auf das Optron (2) im Bereich einer Umdrehung ist.

Die Information gelangt in den Anzeigeblock (39), welcher in digitaler Form die Ergebnisse für die Geschwindigkeit der Luftströmung in der Dimension m/s und für die Richtung der Luftströmung in Grad wie folgt angibt:

- für die horizontale Komponente - von 0° bis 360°; wobei 0° geographisch Nord ist, und
- für die vertikale Komponente - von -90° bis +90°, wobei 0° der Äquator der Bahnkurve der Wetterfahne (3) ist.

Für den nächstfolgenden Meßzyklus werden die Zähler des Zählerblocks 35 auf Null gestellt. Der Prozess beginnt wieder von neuem. Bei Windstille dreht das Kreuz 8 nicht, so daß keine Zeitverzögerungen bei der Messung erzeugt werden, was der Windgeschwindigkeit Null und dem Fehlen einer Windrichtung entspricht, d.h. die Luft ist nicht in Bewegung.

Claims

Windmeßgerät, bestehend aus einem Geberblock mit einem Geber für die Windgeschwindigkeit, der auf einer tragenden Achse gegenüber der Stirnseite einer Bezugsscheibe sitzt, welche mit einem Meßfühler für die Windgeschwindigkeit verbunden ist, und mit einem Geber für die horizontale Windrichtung, der an einem Gehäuse gegenüber einer seitlichen Fläche der Bezugsscheibe angeordnet ist, die mit einer Wetterfahne mit einem Meßfühler für die horizontale Windrich tung verbunden ist, wobei beide Geber je einen geerdeten Ausgang aufweisen, der zweite Ausgang des Gebers für die Windgeschwindigkeit direkt mit dem einem Ausgang des Geber blocks (1) verbunden ist, der zweite Ausgang des Gebers für die Windrichtung über einen Kollektor und Bürsten mit dem zweiten Ausgang des Geberblocks verbunden ist, und die Ausgänge des Geberblocks jeweils mit den Eingängen eines Blocks für eine elektronische Datenverarbeitung ver bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) starr mit der Wetterfahne (3) verbunden ist, welche einen Meßfühler (3.2) für die vertikale Wind richtung aufweist, daß die Verbindung zwischen dem Geber für die horizontale Windrichtung (4) und dem Gehäuse (21) über ein Zahnrad (14) mit einem Kollektorkörper (11) und einer Lagerachse (15) erfolgt, die senkrecht zur tragenden Achse (13) ist, daß das Zahnrad (14) über ein Getriebe (27) in Kontakt mit der tragenden Achse (13) steht, daß der Geberblock (1) ferner einen Geber (5) für die vertikale Windrichtung enthält, der gegenüber dem Geber (4) für die horizontale Windrichtung auf der anderen seitlichen Fläche der Bezugsscheibe (6) angeordnet und an der Wetter fahne (3) mit Hilfe eines zweiten Rads (16), eines zweiten Kollektorkörpers (12) und einer zweiten Lagerachse (17) angebracht ist, die koaxial zur ersten Lagerachse (15), starr mit dem Gehäuse (21) verbunden und in einem inneren Gehäuse (20) gelagert ist, das seinerseits auf der ersten Lagerachse (15) und der tragenden Achse (13) gelagert ist, und daß der eine Ausgang des Gebers (5) für die vertikale Wind richtung ein dritter Ausgang des Geberblocks (1) ist, während sein zweiter Ausgang geerdet ist.