Представляем Вам низко бюджетный анемометр (датчик ветра) от ”Модерн Девайс” (http://moderndevice.com). Этот небольшой датчик, пригодный для разных электронных экспериментов. Такой девайс напомнил мне об автоматическом датчике массового расхода воздуха для автомобиля.
Датчик массового расхода воздуха в автомобиле преобразует количество воздуха, всасываемого в двигатель, в сигнал напряжения для вычисления нагрузки на двигатель. Это необходимо, чтобы определить количество подаваемого в двигатель топлива, управлять углом опережения зажигания, и следовательно, крутящим моментом двигателя. Датчик расхода воздуха расположен непосредственно в потоке всасываемого воздуха, между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой, где он измеряет входящий воздух.
Основными компонентами датчика массового расхода воздуха являются термистор, нагреваемая платиновая нить и электронный блок управления. Термистор измеряет температуру поступающего воздуха.Температура платиновой нити поддерживается постоянной по отношению к термистору с помощью электронной схемы управления.
Увеличение потока воздуха приводит к быстрому уменьшению температуры нити и электронный блок компенсирует это снижение температуры увеличением тока через нить.
Схема электронного контроля одновременно измеряет ток и преобразует его в пропорциональный сигнал напряжения.
Представленный датчик ветра от ”Модерн Девайс” – термоанемометр, основанный на традиционной технике измерения скорости ветра. Это так называемая техника “горячей нити”, которая заключается в поддержке постоянной температуры нити путем ее прогрева проходящим током, а затем измеряется мощность, необходимая для поддержания этой температуры, при изменении потока воздуха.
Измеренная электрическая величина пропорциональна скорости ветра.Это основной принцип, делающий функционирование датчика таким же, как в традиционной технике.
Такой подход дает лучшие результаты при измерении низких и средних скоростей ветра.
Метод также предпочтителен при измерении потока воздуха в помещениях, где будут неэффективны традиционные вращающиеся лопасти, применяемые на метеостанциях.
Датчик от ”Модерн Девайс”, стоимостью17$, может работать в диапазоне от 5 до 10Вольт напряжения питания. Однако предпочтительнее использовать стабилизированное напряжение 5Вольт при работе в схемах с микроконтроллерами. Согласно спецификации датчик имеет высокую чувствительность, т.е. отреагирует на небольшое движение воздуха на расстоянии 18-24 дюйма (1дюйм=2,54 см). Возможные применения включают в себя измерение дыхания человека, определение проникновения в помещение, измерения на метеостанциях и т.д.
Датчик ветра включает в себя небольшой подстроечный резистор (R9), который используется для калибровки сенсора на значение “нулевого ветра”.При калибровке просто надо прикрыть сенсор (например-стаканом), чтобы избежать любого движения воздуха и установить желаемый нулевой уровень. ”Модерн Девайс” грубо калибрует датчик на выходное напряжение 0.5Вольт при нулевом ветре (при напряжении питания 6Вольт), но вы можете установить другое значение.
Более низкое калибровочное значение (например-0.2Вольт) немного увеличит чувствительность на высоких значениях измеряемого диапазона. Заметим, что при изменении величины питающего напряжения, требуется новая калибровка.
ВНИМАНИЕ!!! не использовать напряжение питания выше 10 Вольт!
Рекомендуется использовать только хорошие стабилизированные источники питания.
Схема датчика ветра, который применяется в новом девайсе.
Значение контактов
• + V источник питания (от 5 до 10Вольт)-если хотите получить наилучший результат, то желательно чтобы напряжение регулировалась.
• Ground: Земля (0Вольт).
• Out: Выходное напряжение. Это напряжение умножается на 3 на RV и подстраивается потенциометром. Это выходное напряжение подвергается влиянию изменения температуры окружающей среды, особенно, при больших отклонениях температуры от той, при которой происходила калибровка. Чувствительность этого выхода может быть изменена путем подбора резистора R11 (4.3K). Высокая чувствительность позволит уменьшить эффект насыщения датчика с изменением температуры окружающей среды.
• RV: Петля цикла напряжения. Напряжение не будет опускаться ниже примерно 1,8 вольт при комнатной температуре. Это напряжение не зависит от потенциометра калибровки. Выходной сигнал датчика имеет логарифмическую характеристику, что означает, что датчик может захватить очень небольшие движения воздуха в нижнем конце диапазона, но и не насыщается при полной мощности, пока поток воздуха не достигнет примерно 60 миль в час.
• TMP: Температурный выход. Это просто делитель напряжения между резистором и терморезистором. Делитель выдает около 2,8 Вольт при комнатной температуре, это значение опустится при повышении температуры и увеличится при более низких температурах.
Характеристики:
Размеры платы: ”68? ? ”1.590? ? ”25?.
Напряжение питания: от 4 до 10 Вольт.
Потребляемый ток: от 20 до 40 мА (в зависимости от скорости ветра).
Выходной сигнал: аналоговый, 0 VCC.
В статье использованы материалы из технической документации опубликованной
Модерн Девайс и Toyota Motor Sales Inc.
Скачать программу для Ардуино можно здесь.