ДАТЧИК ВЕТРА

Полезная модель относится к области метрологии, и может быть использована в аэропортах, метеостанциях и других объектах для контроля за скоростью ветра и его направлением.
Известен датчик расходомера жидкости или газа, содержащий крыльчатку с вмонтированным в нее постоянным магнитом, индукционный преобразователь с магнитопроводом в виде двух полуторов и индукционной обмоткой, причем преобразователь снабжен дополнительным магнитопроводом, охватывающим полуторы, на котором расположена индукционная обмотка. (А.С.№360553, СССР) Известный датчик сложный по конструкции и низко чувствителен к потоку газа.
Известен датчик скорости вращения, содержащий связанный с контролируемым валом постоянный магнит с радиальной намагниченностью и измерительный элемент в виде катушки с тороидальным сердечником, причем между магнитом и измерительным элементом установлен электропроводящий стакан, закрепленный неподвижно. (А.С. №605172, СССР). Известный датчик прост по конструкции и надежен в работе при подключении его к электрической схеме.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является датчик ветра, содержащий чашечный анемометр и флюгарку, выполненную в форме спирали и содержащий сообщающиеся между собой воздухосборник, экранирующую полость и плоское коническое сопло, а анемометр размещен внутри экранирующей части флюгарки и на одной с ней оси. (А.С .№349944, СССР). Известный датчик не имеет надежного устройства, измеряющего скорость ветра и показывающего прибора, шкала которого проградуирована в м/с.
Поставленная задача решается тем, что датчик ветра, содержит воздухосборник с раструбом и перегородкой, крыльчатку, флюгарку и датчик скорости вращения. При этом, согласно полезной модели на входе воздухосборника прикреплен раструб и закреплена внутри его перегородка с отверстиями, на валу датчика скорости, в центре перегородки, слева закреплена крыльчатка, а справа постоянный магнит, размещенный в немагнитном токопроводящем стакане, сверху которого установлен измерительный элемент, состоящий из катушки и тороидального магнитопровода, включенные в схему моста. Питание датчика скорости осуществляется через дополнительную обмотку и от вторичных обмоток трансформатора питания. Для сохранения весового баланса, с противоположной стороны от воздухосборника, на тросу через шаровой шарнир подвешен электрический ветродвигатель с флюгаркой к выходным клеммам мостовой схемы датчика скорости, через провода подключен электроизмерительный прибор, шкала которого проградуирована в единицах скорости, м/с.
На чертежах показаны общий вид описываемого датчика (фиг.1) и встроенный датчик скорости вращения с электрической схемой (фиг.2).
Датчик ветра содержит воздухосборник 1, чашки 2 анемометра, коническое сопло 3, экранирующую полость 4, преобразователь 5 скорости направления ветра. Воздухосборник 1, экранирующая полость 4 и плоское коническое сопло 3 выполнены в виде одной сообщающейся конструкции, на одной оси с которой находится чашечная вертушка, которая полностью размещена внутри полости 4. На входе в воздухосборник 1 прикреплен раструб 6 (см. фиг.2) и жестко закреплена внутри его перегородка 7 с отверстиями 8. На валу 9 датчика скорости, в центре перегородки 7, слева закреплена крыльчатка 10, а справа постоянный магнит 11, размещенный в немагнитном токопроводящем стакане 12 сверху которого установлен измерительный элемент, состоящий из катушки 13 и тороидального магнитопровода 14. Катушка 13 включена в схему моста 15. Питание датчика скорости осуществляется через дополнительную обмотку 16 (регулируемый дроссель для выставки нуля) от вторичных обмоток 17 и 18 трансформатора питания 19.
Для сохранения весового баланса, вес датчика скорости и тангенсальных составляющих силы воздушного потока через датчик (см. фиг.1), с противоположной стороны от воздухосборника 1 на тросу 20 через шаровой шарнир 21 подвешен электрический ветродвигатель 22 с флюгаркой 23. К клеммам 24 мостовой схемы датчика скорости, через провода подключен электроизмерительный прибор (не показан), шкала которого проградуирована в единицах скорости (м/с). Плоское сопло 3 служит одновременно и флюгаркой и под действием ветра ориентируется по направлению воздушного потока, поворачивая одновременно и воздухосборник 1 с раструбом 6.
Датчик работает следующим образом.
Воздушный поток, пульсирующий через раструб 6 в воздухосборник 1, вращает крыльчатку 10 датчика скорости, проходит через нижнюю часть экранирующей полости 4, внутри которой перемещаются чашки 2. Воздействуя на чашки, поток приводит во вращение чашечную вертушку. По мере прохождения полости 4 воздушный поток поднимается по спирали в ее верхнюю часть и входит через плоское коническое сопло 3 наружу. При наличии ветра, ветродвигатель 22 будет вырабатывать электроэнергию для питания аккумуляторов или других потребителей.
Если вал 9 не вращается, магнитопровод 13 подмагничен полем постоянного магнита 11 и при сбалансированном мосте 15 выходной сигнал равен нулю. При вращении постоянного магнита 11 в токопроводящем стакане 12 наводятся вихревые токи, которые создают свой магнитный поток, уменьшающий магнитный поток от постоянного магнита 11 и, следовательно, снижающий подмагничивание измерительного элемента. Чем больше скорость вращения вала 9, тем сильнее экранирующее действие токопроводящего стакана 12 и тем более выходной сигнал мостовой схемы, а электроизмерительный прибор покажет действующее значение скорости в м/с.
С помощью датчика скорости и преобразователя скорости направления ветра с использованием существующих электроизмерительных схем можно контролировать скорость ветра и его направления