4. Фотоелектричний анемометр
пристрій має ті недоліки, що контакти з часом зношуються за рахунок тертя та іскріння при розмиканні; крім того, іскріння при контактах гальмує вертушку. У сучасних анемометрах цього використовуються геркони чи складніші пристрої, дають один імпульс протягом обороту. Іноді для зменшення частоти контактів застосовується редуктор (наприклад з черв'ячною передачею). На рис. 2 показано схему контактного анемометра з герконом. Тут (1) - чашкова
вертушка, (2) – вісь обертання, (3) – магніт, що обертається разом із вертушкою, (4) – геркон, контакти якого замикаються при наближенні одного з полюсів магніту.
У цій роботі використовується анемометр з механічним контактом, з редуктором з великим коефіцієнтом передачі. Таким чином, один контакт відповідає не одному, а багатьом оборотам вертушки.
Для підрахунку контактів застосовують різні електричні схеми, що працюють за принципом частотоміра. Може застосовуватись і електромеханічний лічильник. Його дія полягає в тому, що при подачі електричного імпульсу на обмотку електромагніту якір притягується до осердя і рухає зубчасте колесо, на торцевій стороні якого нанесені цифри. Десять імпульсів відповідають повному обороту колеса, у той час інший колесо, розташоване поруч, повертається на 1/10 обороту. Таким чином, перше колесо (крайнє праве) відраховує одиниці контактів, друге – десятки, третє – сотні тощо.
Швидкість вітру визначається за кількістю контактів за одну секунду. Для збільшення точності відліку слід застосовувати тривалий проміжок часу, протягом якого підраховуються контакти – наприклад, 100 секунд (можна 200 або 300 с.). Потім визначається кількість контактів за одну секунду (N). Зрозуміло,N може бути будь-яким дробовим або цілим числом, у тому числі меншим одиниці.
Градуювальний графік контактного анемометра має вигляд, схожий з графіком для індукційного анемометра, тільки по осі ординат відкладається значення N. Чутливість анемометра - зміна кількості контактів за секунду при зміні швидкості вітру на одиницю (dN/dV) - визначається також шляхом графічного диференціювання за градуюванням (див. рис.3).
4. Фотоелектричний анемометр
Над диском (3) укріплено джерело світла – електрична лампочка або світлодіод (VD1 на рис.5).
Під диском розміщено фотодіод VD2. При обертанні вертушки світловий потік від лампочки надходить на фотодіод через отвори перфорації диска. У момент висвітлення фотодіода VD2 його опір падає. При цьому напруга на базі транзистора підвищується, він відкривається і напруга колектора його падає. Після припинення світлового потоку напруга з урахуванням транзистора знижується і він закривається. Напруга на його колекторі зростає. Таким чином відбувається створення електричних імпульсів, частота проходження яких пропорційна кутової швидкості обертання вертушки.
Далі електричні імпульси надходять на логічну мікросхему, яка включає тригер Шмітта і каскади посилення (А). Тригер здійснює перетворення електричних імпульсів неправильної форми прямокутні, які потім посилюються по амплітуді. Крім того, тригер Шміттастабілізує тривалість імпульсів, що необхідне роботи частотомера.
Потім позитивні електричні імпульси через конденсатор С1 надходять на електрод керуючий тиристора VS, при цьому тиристор відкривається на час імпульсу. КонденсаториСдіСівиявляються з'єднаними послідовно (через відкритий тиристор), причому нижня обкладкаСіз'єднана із землею (в даному випадку це негативний полюс джерела живлення), а верхня обкладкаСд- з позитивним полюсом джерела живлення +9 ст. Починається зарядка конденсаторівСдіСі. Місткість конденсатора Сд > R3, тому конденсаторСдрозряджається повністю до початку наступного імпульсу, аСі- втрачає лише невелику частину заряду. Новий імпульс викликає нову зарядку конденсаторів, причому повністю розряджений конденсаторСдзаряджається знову, а конденсаторСіотримує додатковий заряд до накопиченого раніше. Поступово напруга на конденсаторіСізростає, а значить, зростає і розрядний струм у проміжку між імпульсами. Зростання напруги наСіуповільнюється, а потім повністю припиняється. Встановлюється рівновага - конденсаторСіотримує протягом імпульсу ту саму кількість заряду, яку він втрачає в проміжках між імпульсами. Легко зрозуміти, що ця напруга залежить від частоти слідування імпульсів - якщо частота мала (а значить, проміжки між імпульсами досить тривалі), то напруга наСіу стані також буде мало. Значить, вимірявши напругу наСі, можна дізнатися частоту проходження імпульсів, а отже, швидкість вітру.
КонденсаторСддозує кількість заряду протягом циклу, тому він називаєтьсядозуючим.Конденсатор Сі накопичує заряд доусталеного стану, тому він називаєтьсявимірювальнимабонакопичуючим.Опір R4 підібрано так, щоб при швидкості вітру 1м/с вихідна напруга дорівнювала б 10 мв.
Чутливість фотоелектричного анемометра dU/dV визначається також за градуювальним графіком U(V), який має вигляд, аналогічний зображеному на рис. 3.