Фотоэлектрический дистанционный измеритель ветра

1
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕТРА.
Волошин С. Б., Мамонтов Д.В.
(СКГТУ г. Владикавказ)
В некоторых производственных процессах, в метеорологии или при
выполнении экспериментов возникает необходимость определить скорость
или направление ветра. Большинство приборов, которые для этого
используются в данный момент, имеют высокую стоимость и сложность
конструкции. В данной статье описывается прибор, который не обладает
вышеперечисленными недостатками.
Разработанный нами «Фотоэлектрический дистанционный измеритель
ветра» позволяет измерять среднюю скорость ветра с точностью до 0,1 м/с на
любом временном интервале. Такая точность измерения достигается тем, что
роль
расчетно-регистрирующего
устройства
выполняет
персональный
компьютер. Стоимость промышленного образца по предварительной оценке
составляет порядка 3 – 5$, так как он выполнен на базе манипулятора типа
мышь и имеет с ним высокую степень унификации. Прибор так же можно
изготовить путем переделки старой компьютерной мыши, что в условиях
скудного финансирования является ощутимым плюсом прибора.
Внутреннее устройство прибора:
Измеритель ветра (рис. 1, 2) содержит: корпус 1, источники света 2 и
светоприемники 3, на оси 4 жестко закрепленные флюгарку 5 и
светонепроницаемую пластину, выполненную в виде диска 6 с щелевидными
прорезями
(детально
показанную
на
рис.
3),
вертушку
7
жестко
закрепленную на оси 8, к которой прикреплен светонепроницаемый диск 6,
аналогичный диску, соединенному с осью 4, микросхему 9, с которой
соединены источники света 2 и фотоприемники 3, а так же соединительный
кабель 10 для связи с регистратором импульсов (на рисунках не показан).
2
Принцип работы прибора:
Для измерения скорости ветра прибор расположен так, как показано на
рис. 1, а для измерения направления ветра, прибор расположен согласно рис.
2. Механизмы измерения скорости и направления не связаны друг с другом,
поэтому могут использоваться, как вместе, так и по отдельности. Причем
диски 6 и оси 4, 8 флюгарки 5 и вертушки 7 одинаковы, поэтому
чувствительные элнменты можно менять местами без нарушения работы
прибора.
Воздействие ветра на флюгарку 5 или вертушку 7 приводит к вращению
их
осей
4
и
8
соответственно,
с
которыми
жестко
соединены
светонепроницаемые диски 6 с щелевидными прорезями.
Перпендикулярно каждому диску 6, над зонами щелевых прорезей,
расположены источники света 2 и фотоприемники 3, причем так, что при
вращении диска 6 луч света проходит через щели или прерывается
поверхностью диска.
Сигналы об изменении состояния лучей поступают на микросхему 9, где
преобразуются и передаются по соединительному кабелю 10 в персональный
компьютер. Интерфейс, по которому передаются сигналы, может быть трех
типов: Com, PS/2, USB.
3
7
8
6
4
6
риc. 3.
3
2
1
5
9
10
риc. 1.
5
6
7
6
риc. 2.
2
3
6
4
Программная часть:
Персональный
компьютер,
с
помощью
специальной
программы
«WindMouse», написанной на языке программирования MS Visual Basic 6.0,
отслеживает движение указателя манипулятора по экрану и преобразует
скорость его движения по одной из координат в скорость ветра, а пройденное
расстояние по другой координате в его направление.
Программа позволяет выбрать один из трех режимов проведения
измерения скорости или направления ветра:
Проведение измерения по команде пользователя с заданным временем
работы – самый простой режим работы. Измерения начинаются по команде
пользователя и заканчиваются через заданный промежуток времени.
1. Проведение измерения по команде пользователя с заранее
неизвестным временем работы – Измерения начинаются и
заканчиваются по команде пользователя. Программа вычисляет
среднюю скорость ветра на временном отрезке измерения.
2. Непрекращающееся проведение измерения – программа постоянно
отслеживает скорость ветра и выдает средний результат на заданном
временном отрезке. Или показывает направление ветра в текущее
время.
По результатам данной работы была сформирована заявка на получение
свидетельства Российской Федерации на полезную модель под №30997 с
датой приоритета 15.01.2003.
Прибор может применяться не только в научно-исследовательских целях,
но и в системах автоматизации или мониторинга. Например, экологического
мониторинга скорости распространения вредных выбросов в атмосфере, с
передачей данных через локальную сеть или Internet. Кроме этого создание
подобного устройства может стать интересной темой для самостоятельной
работы студентов изучающих программирование.
5
Список литературы:
1. Т. Эпплман. «Win32 API и Visual Basic». СПб.: Питер, 2000 г. 1120
стр.
2. Крейг Дж. К., Уэбб Дж. Microsoft Visual Basic 6.0. Мастерская
разработчика. Пер. с англ. – 5-е изд. – М.: Издательско-торговый
дом “Русская редакция”, 2001. – 720 стр.: илл.
3. Глушаков
С.
В.,
Мельников
В.
В.,
Сурядный
А.
С.
«Программирование в среде Windows». Харьков: Фолио. 2000 г.
487 стр
4. Официальный сайт программы: www.windmouse.narod.ru