устройство для определения направления ветра

Формула изобретения

Устройство для определения направления ветра, содержащее датчик направления ветра на четырех терморезисторах, объединенных в мостовую схему, отличающееся тем, что датчик направления ветра выполнен в виде крестовины с перпендикулярно расположенными плечами и снабжен установленным в центре крестовины нагревательным элементом, терморезисторы размещены на плечах крестовины, при этом устройство снабжено дополнительной мостовой схемой на четырех дополнительных терморезисторах для измерения температуры ветра и переключателями терморезисторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области любительского и спортивного рыболовства и может использовано для определения направления ветра, а также определения температуры его, поскольку успех ужения зависит от температуры и направления ветра в данной местности [1]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения направления ветра, содержащее датчик направления ветра на четырех терморезисторах, объединенных в мостовую схему [2] Это устройство также включает направляющую для воздушного потока, термостойкое основание.

Однако, датчик этого устройства необходимо ориентировать заданным образом относительно оси воздушного потока.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении надежности эксплуатации и возможности регистрации направления и температуры воздушного потока.

Это достигается тем, что в устройстве для определения направления ветра датчик направления ветра выполнен в виде крестовины с перпендикулярно расположенными плечами и снабжен установленным в центре крестовины нагревательным элементом, при этом устройство снабжено дополнительной мостовой схемой на четырех дополнительных терморезисторах для измерения температуры ветра и переключателями терморезисторов схемы.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для определения направления и температуры ветра с элементами, расположенными вне помещения; на фиг. 2 - молниеотвод; на фиг. 3 крестовина; на фиг. 4 сечение А А на фиг. 3; на фиг. 5 электрическая схема устройства; на фиг. 6 часть устройства, устанавливаемая на мачте.

Устройство для определения направления ветра содержит диск 1 для защиты от осадков (который может быть диаметром 280 мм) и крестовину 2, с перпендикулярно расположенными плечами, длина каждого из четырех плеч (трубчатых направляющих) равна 80 мм, их внутренний диаметр 8 мм, наружный - 12 мм, материал текстолит. В центре соединения трубок внутри крестовины установлен вертикально нагревательный элемент 3 (фиг.3), в качестве его используется резистор R5 0,5 Вт 33 Ом типа C2-33, а на расстоянии 20 мм от края каждой трубки внутри установлены термочувствительные элементы 4 - терморезисторы R4", R1, R1", R4 типа Ст 1-17 22 ком [3] (фиг. 5) узкой стороной вдоль оси трубки (фиг. 3). Крестовина укреплена на площадке 5 (стеклотестолит 65 х 65 мм толщиной 5 мм) эпоксидным клеем. Для защиты от влаги места подключения к соединительным проводам нагревательного элемента 3, терморезисторов 4, а также сами терморезисторы должны быть покрыты лаком. Диск 1 и площадка 5 укреплены на четырех металлических стержнях 6 (длина 150 мм, диаметр 5 мм), диск гайками (резьба М4) сверху, площадка эпоксидным клеем на расстоянии 50 мм от диска. Снизу к стержням 6 сваркой прикреплен металлический цилиндр 7 (длина 60 мм, внутренний диаметр 30 мм, наружный 50 мм) со стопорным винтом 8 (резьба М8) для установки на верхушке мачты 9 (фиг. 6), (возможно исполнение и в другом варианте).

Рядом с мачтой 9 (фиг. 1) на расстоянии 5 м для грозозащиты установлен молниеотвод 10 (фиг. 2) высотой большей чем мачта 9 на 5 м. Провода 11 (фиг. 1), соединяют часть элементов электрической схемы, находящихся в крестовине (терморезисторы и нагревательный элемент) с остальной частью схемы, которая находится внутри помещении. В устройство входят также блоки питания (фиг. 5) нагревательного элемента (0,3А 6-9Б постоянного напряжения) и электрической схемы (0,03А 9В постоянного напряжения).

Для определения направления ветра в устройстве применена электрическая схема, имеющая две одинаковые мостовые электрические схемы (R1, R2, R3, R4 и соответственно R1", R2", R3", R4") (фиг. 5), одну для направления Восток-Запад, вторую для направления Юг-Север. В каждой схеме имеется по четыре терморезистора и индикаторный прибор. Резисторы R1, R2, R3, R4 имеют одинаковую величину сопротивления (по 22 кОм при определенной температуре) (R3 подстроечный резистор с величиной изменения сопротивления от 0 до 47 кОм), сопротивление терморезисторов R1, R4 с ростом температуры снижается, R2, R3 имеют значительно меньшую величину изменения сопротивления, чем R1, R4.

Индикаторный прибор ИП1 имеет ток полного отклонения 20 мкА. Мостовая схема находится в равновесии при равенстве произведений противоположных плеч R4 R2 R3 R1, причем при изменении температуры окружающего воздуха равновесие не нарушается, т.к. сопротивление резисторов R1 и R4 с изменением температуры изменяется одинаково, т.е. осуществляется термокомпенсация. Изменением сопротивления R3 мост уравновешивается (стрелка индикаторного прибора при этом устанавливается в среднее положение). Во второй (аналогичной) схеме маркировка элементов произведена с штрихом, например: R", ИП1".

В схеме имеются резисторы R6, R7, R8, R9, (которые с помощью переключателей SA3, SA4, SA5, SA6 подключаются вместо терморезисторов R1, R4, R1", R4") величины их, перед установкой в схему выбираются такими, чтобы при температуре воздушного потока равной нулю градусов Цельсия стрелка измерительного прибора находилась в среднем (нулевом положении) тогда, заранее отградуировав шкалу измерительного прибора в градусах Цельсия, можно определять температуру воздушного потока, предварительно (в зависимости от направления ветра), подключая вместо одного из терморезисторов один соответствующий ему (из числа R6, R7, R8, R9).

Электрическая схема работает следующим образом.

На схему подано питание, крестовина находится в воздушном потоке с Запада на Восток (фиг. 5), стрелка ИП1", находится в среднем положении, т.к. величины сопротивлений R1 и R4 равны. При подаче напряжения на нагревательный элемент R5 (в качестве его используется резистор типа C2-33 0,5 Вт 33 Ом, ток в цепи подбирается 0,18 0,19А при этом температура на поверхности резистора будет превышать окружающую на 60-70 градусов Цельсия) осуществится перенос тепла воздушным потоком от R5 к R4, co pot b eh e R4 начинает снижаться, сопротивление R1 не изменится, равновесие схемы нарушится и стрелка индикаторного прибора ИП1 отклонится, например, вправо в сторону нанесенной на шкале маркировки "3". При ветре противоположного направления стрелка отклонится влево к маркировке "B". Стрелка индикаторного прибора ИП1" с маркировкой "Ю С" останется в среднем положении, т.к. разницы в температуре R" и R" не будет ввиду отсутствия направленного потока воздуха трубки с R1", R5, R4".

Аналогичным образом при ветре с Севера на Юг стрелка индикаторного прибора ИП1" отклонится, например, вправо в сторону маркировки "с". При ветре противоположного направления стрелка отклонится влево, к маркировке "Ю". Стрелка прибора ИП1 с маркировкой "В 3" останется в среднем положении, т.к. разницы в температуре R1 и R4 не будет, ввиду отсутствия направленного потока воздуха внутри трубки с R1, R5, R4.

При ветре, например, юго-западного направления воздушный поток будет частично проходить по трубке с R1", R5", R4, вызывая частичное отклонение стрелки ИП1" к маркировке "Ю" и также будет частично проходить по трубке с R1, R5, R4, вызывая частичное отклонение стрелки ИП1 к маркировке "З".

Аналогично осуществляется индикация ветра юго-восточного, северо-восточного и северо-западного направлений.

Порядок определения направления ветра.

Подают напряжение на электрическую схему от блока питания 9Б 0,03А, замыкая выключатель SA1. Переключатели SA3 SA6 находятся в положении, при котором терморезисторы R1, R4, R", R4" включены в схему, а нетермозависимые резисторы R6 R9 отключены.

Устанавливают подстроенными резисторами R3 и R3" стрелки индикаторных приборов ИП1 и ИП1" в среднее положение (при последующих замерах подстройка не нужна, т.к. схема термокомпенсирована). Подают напряжение на нагревательный элемент от блока питания 6-9В 0,3А, замка выключатель SA2. Через 20-30 секунд в схеме установится постоянный режим, и можно будет определять направление ветра.

Первый пример: стрелка ИП1 отклонилась к маркировке "В", а стрелка ИП1" осталась в среднем положении значит направление ветра восточное.

Второй пример: стрелка ИП1 осталась в среднем положении, а стрелка ИП1" отклонилась к "Ю" значит, направление ветра южное.

Третий пример: стрелки ИП1 и ИП1" остались в среднем положении ветер отсутствует.

Четвертый пример: стрелка ИП1 отклонилась к "З", а стрелка ИП1" к "С" - направление ветра северо-западное.

Аналогичным образом определяются и другие направления ветра.

Порядок определения температуры воздушного потока.

Например, при ветре южного направления переключателем SAS терморезистор R" отключается, а не термозависимый резистор R8 подключается в схему. По заранее размеченной шкале прибора ИП1" по отклонению стрелки определяют температуру ветра. После определения температуры переключатель SAS возвращается в прежнее положение.

При ветре северного направления переключателем SA6 терморезистор R4" отключается, а не термозависимый резистор R9 подключается в схему. По шкале прибора ИП1" определяется температуре ветра. После определения температуры переключатель SA6 возвращается в прежнее положение.

При ветре восточного направления переключателем SA3 терморезистор R1 отключается, а не термозависимый резистор R6 подключается в схему. По заранее размеченной шкале прибора ИП1 по отклонению стрелки определяют температуру ветра. После определения температуры переключатель SA3 возвращается в прежнее положение.

При ветре западного направления переключателем SA4 терморезистор R4 отключается, а не термозависимый резистор R7 подключается в схему. По шкале прибора ИП1 определяют температуру ветра. После определения температуры переключатель SA4 возвращается в прежнее положение.

После окончания замера размыкают выключатели SA1 и SA2. Устройство готово к следующему определению направления и температуры ветра.

Отсутствие движущихся (вращающихся (вращающихся) элементов повышает надежность эксплуатации, а применение нагревательного элемента и терморезисторов позволяет регистрировать направление и температуру воздушных потоков.

Литература

1. Настольная книга рыболова-спортсмена, сост. Васильев В.М. М. "Ф и С", 1971, с. 123-128.

2. Авторское свидетельство СССР N 494955 кл. G 01 P 5/12, 1978.

3. Справочник Резисторы, под ред. Четверткова И.И. и Терехова В.М. 2 изд. М. Радио и связь, 1991, с. 423.