Как сами да си направите анемометър
Как сами да си направите анемометър.
С началото на летния сезон реших да премина от теория към практика по отношение на изграждането на вятърна мелница за нуждите на моята страна. Но тъй като не обичам да влизам във водата, без да познавам брода, реших да започна да събирам статистика по отношение на вятъра. И за това - да се изгради анемометър. Реших да направя анемометър на базата на стъпков двигател. Първо, той издава почти синусоида, чиято честота зависи от скоростта на вала (прочетете скоростта на вятъра, който ще върти работното колело - витлото). Второ, стъпковият двигател е практически генератор с мощност от няколко вата и в бъдеще може да се използва за някакви нужди. Например, оставете батерията да се зарежда, от която ще бъде осветена градинската тоалетна, стояща в покрайнините. Освен това този електрически генератор ми струваше много по-малко от жицата, ако трябваше да се тегли до тази тоалетна. Или оставете водата да се затопли...
След като избрах от моя боклук стъпков двигател с най-малко залепване на вала (те имат такъв неприятен ефект) и с максимален брой стъпки на оборот, се погрижих да направя витло. Решението на проблема се намери под формата на работно колело от стар подов вентилатор, който, Бог знае кога, беше отнесен в страната заради електрическия мотор в него. Беше решено да се използва като витло. Освен това валът на стъпковия двигател и отворът на перката като по чудо пасват заедно. Дори не беше необходимо да се прави адаптер. Диаметърът на витлото беше почти 40 см, което обещаваше като цяло добра мощност при силни ветрове (50 вата при 8-9 m / s!). Разбира се, ще е необходим друг двигател - генератор.
Защо витлова вятърна мелница? В крайна сметка обикновено един анемометър е 3-4 чаши,монтиран на ос и се върти във всяка посока на вятъра, без да се следи посоката му. Обърнатата им площ обаче е доста малка и се страхувах, че скоростта на вятъра, при която анемометърът ще започне да се върти, ще бъде доста висока. Просто ще пропусна информацията за слаб вятър. Няма да кажа, че бих се притеснил много, тъй като ветрове под 3 m/s са малко енергийно интересни. Но все пак. Да, и поставянето на готов винт върху готов мотор е много по-лесно, отколкото да направите грамофон от чаши, да го балансирате, да направите датчик, който следи скоростта на въртене. И в крайна сметка - просто трябва да събера статистика за вятъра. Но не въпросът, а по какъв начин.
След като поставих витло на оста на двигателя, го тествах „в действие“. За моя радост витлото се завъртя дори от много слаб вятър. Това е разбираемо - "репеите" на витлото работеха като вятърна мелница тип платно и заемаха почти цялата пометена площ на витлото. Това обещаваше много висока чувствителност, макар и ниска скорост. Това обаче беше компенсирано от голям брой полюси на стъпковия двигател.
Направих всички външни фитинги на домашен анемометър от напълно импровизирани материали, намерени в бараката ми. Реших да направя носещата траверса от дюралуминиева греда с I-лъч, държачът на двигателя под формата на скоба - от облицовка от 2 мм алуминий, а килът - от облицовка от дуралуминиев прилив, оставен по време на монтажа на пластмасови прозорци. Тези. почти цялото устройство беше направено от "крилат" метал, което беше донякъде символично. Да, корозията вече не е проблем. Но анемометърът трябваше да работи почти цяла година, натрупвайки статистика. В жега и мраз, под слънце и в дъжд и сняг.
Като цяло размерите бяха зададени произволно, но с оглед на доста голямо витло. В траверса са направенисъответен изрез и жлеб за закрепване на кила. Стъпковият двигател беше закрепен с широка алуминиева скоба със сложна форма. Винтовете M3 бяха използвани като крепежни елементи, с шайби и гровер. След тестовете беше планирано всички резбови съединения да бъдат запълнени с боя, за да не се развият от неизбежната микровибрация.
Всички необходими дупки бяха пробити и самата ветропоказател - вятърна мелница - анемометър - беше сглобена. Първоначално последваха “ръчни” тестове, които ме задоволиха напълно. Вятърната мелница се движеше доброволно дори при слаб вятър, а силите на завъртане при промяна на посоката на вятъра бяха много забележими на ръка.
Оставаше да се намери точката на баланс на траверса и да се подреди стойката на вятърната мелница така, че да може да се върти свободно при промяна на посоката на вятъра.
След намиране на точката на равновесие, част от марката беше изрязана в долната част на гредата. Като ос на въртене се използва малък сегмент от дуралуминиева тръба с диаметър 10 mm. По дължината на тръбата се прави разрез, в който се вкарва вертикалната част на гредата и се пробиват два отвора. Винтовете с гайки прикрепиха доста здраво оста към носещата напречна глава. (Този възел е показан доста голям на снимката).
При подреждането на въртящия се възел беше решено за момента да се изоставят лагерите. В крайна сметка оста може да бъде сменена по всяко време. Парче от друга дуралуминиева тръба с диаметър малко по-голям от оста беше избрано като водеща втулка и оста се въртеше напълно свободно вътре в втулката.
Така че траверсата да не се трие в съединителя и да не създава допълнително триене при завъртане, се поставят няколко шайби, обилно смазани с машинно масло. И по този начин въртенето на ветропоказателя - анемометър стана много лесно и той почти моментално реагира на промяна в посоката на вятъра.
По време на "морските изпитания"Просто завинтях съединителя в дълъг метален профил с помощта на широка специална електрическа лента. Разбира се, след калибриране и при инсталиране на анемометъра на обикновено работно място, ще използвам скоби или друг надежден метод за закрепване на съединителя към мачтата.
Като тестова мачта служи метален профил 20 х 20 mm с дължина 3,5 метра. И вече на тази височина вятърът духа малко по-силен, отколкото близо до повърхността. И анемометърът се въртеше със скорост от няколко оборота в секунда при добър, силен вятър.
По този начин, след тестване и постоянно инсталиране на анемометъра на височина 6-8 метра, ще бъде възможно да започне събирането на статистика за ветровата обстановка на мястото на бъдещата експлоатация на голяма вятърна мелница. Разбира се, преди това трябва да се калибрира и да се организира система за събиране на статистика. Но това е тема за други статии.
Трябва да се каже, че не всеки се нуждае от анемометър. Някой ще се нуждае и от вятърна турбина за къмпинг. В този случай това е почти завършен дизайн. Желателно е, разбира се, да използвате по-мощен стъпков двигател (10-15 вата) и да направите дизайна лесно сгъваем. Ами сложете диодни мостове на изхода на генератора, за да можете да зареждате батериите.