Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Fibaro Fibaro
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Termometr do wykrywania kominów termicznych

Gordios 04 Maj 2010 13:52 1940 0
  • W marcowym numerze PLAR z 1999 roku w artykule "Widzieć termikę..." wspomniałem o Thermal Snooperze - czułym termometrze pomagającym wykrywać termikę. Teraz opiszę prostą testową wersję tego urządzenia które nazwałem "Kominiarz". Aby uniknąć niepotrzebnych rozczarowań opis ograniczę do minimum doskonale jednak wystarczającego dla przeciętnego elektronika. Jeśli zamieszczony opis techniczny wyda ci się niezrozumiały to znaczy że lepiej będzie jeśli o skonstruowanie Kominiarza poprosisz zaprzyjaźnionego, bardziej zaawansowanego elektronika. Czym jest Kominiarz? Jest bardzo czułym elektronicznym termometrem reagującym odpowiednio wysokim/niskim dźwiękiem na niewielki chwilowy wzrost/spadek temperatury otaczającego powietrza (rzędu dziesiętnych części stopnia Celsjusza). Im większy wzrost/spadek temperatury tym większy wzrost/spadek wysokości dźwięku. Im gwałtowniejsza zmiana temperatury tym gwałtowniejsza zmiana wysokości dźwięku. Czułość urządzenia można regulować. Można też ustawiać próg czułości poniżej którego Kominiarz nie będzie reagował na drobne zmiany temperatury spowodowane np. zmianą prędkości lotu. Ta nie­korzystna cecha eliminuje zastosowanie Kominia­rza na szybowcach i wymaga dodatkowej uwagi w lotach na lotni oraz mniejszej na paralotni.

    Opis układu
    Układ jest zasilany z baterii 9V. Dioda D2 zabezpiecza przed przypadkowym nieprawidłowym podłączeniem baterii zasilającej. Stabilizator napięcia U1 typu "Low drop" wytwarza sztuczną masę układu i zasila gałęzie wymagające stabilnego napięcia. Czujnikiem temperatury jest termistor NTC (rośnie temperatura - maleje oporność) który powinien mieć jak najmniejsze rozmiary co zapewni szybką reakcję na zmiany temperatury Zmiany te powodują zmiany napięcia na dzielniku Th/R15 z którego zmienny sygnał trafia na układ separujący z US2a (1/4 poczwórnego wzmacniacza operacyjnego w wersji CMOS). Kondensator C1 zapewnia oddzielenie składowej stałej. Za układem separującym znajduje się wzmacniacz z US2b wzmacniający sygnał max ok. 2000 razy Wzmocnienie można regulować potencjometrem P2. Wzmocniony sygnał rozdziela się przechodząc przez układ separujący z US2c i R12 na wejście modulujące generatora częstotliwości akustycznych z US4 zrealizowanego na popularnym układzie 555. Zmienne napięcie z US2c moduluje częstotliwość generatora z US4 tak, że wzrost temperatury powoduje wzrost częstotliwości dźwięku a spadek temperatury - spadek częstotliwości. Wysokość "podstawowej" częstotliwości można zmienić stosując kondensator C7 o innej wartości. PRkiem PR3 reguluje się siłę dźwięku wytwarzanego przez przetwornik piezoelektryczny PIEZO (o średnicy 2-3 cm). Z drugiej strony rozdzielony sygnał trafia przez dzielnik R13/R14 na układ komparatorów z US3a i US3b (podwójny komparator). W układzie tym zmieniając położenie suwaka potencjometru P1 możemy ustawić próg czułości poniżej którego nie będzie odzywał się sygnał dźwiękowy. Układ US2d jest detektorem spadku napięcia baterii zasilającej. Wskaźnikiem jest czerwona dioda świecąca D1. Układ ten nie jest konieczny do prawidłowej pracy Kominiarza. Krytycznymi elementami są kondensatory C1, C2 i C3 które powinny mieć jak najmniejszy współczynnik temperaturowy (ja zastosowałem styrofleksowe). Ze względu na prostotę układu proponuję zmontowanie go na płytce uniwersalnej którą później należy umieścić w uniwersalnej obudowie z miejscem na baterię 9V. Na zewnątrz obudowy należy wyprowadzić termistor Th, pokrętła potencjometru P1 i P2, wyłącznik zasilania W i diodę świecącą D1. Termistor należy umieścić w tunelu z białego tworzywa tak by podczas lotu mogło wokół niego swobodnie przepływać powietrze, ale by go nie oświetlały bezpośrednie promienie słoneczne. Całe urządzenie można przymocować do kasku lub do uprzęży w miejscu umożliwiającym stały przepływ powietrza.





    Strojenie układu
    1. Z czujnikiem Th otulonym grubo watą (by zapewnić stałą temperaturę) ustawiamy tak PR1 tak by na wyjściu US2a otrzymać napięcie ok. 5V (może się okazać że PR1 nie jest konieczny).
    2. Zamiast baterii 9V podłączamy regulowany zasilacz ustawiony na 9V i zmniejszając napięcie tak regulujemy PR2 by dioda D1 zapalała się przy napięciu zasilacza ok. 7.5V
    3. Czułość układu ustawiamy przy suwaku potencjometru P1 skręconym do takiego położenia by w zamkniętym nie przewiewnym pomieszcze­niu nie odzywał się sygnał dźwiękowy. Bierzemy układ do wyciągniętej ręki i wykonujemy szybkie obroty wokół osi ciała. Termistor Kominiarza znaj­dzie się wtedy w opływie powietrza. Powinien odezwać się niski dźwięk milknący po chwili. Po za­trzymaniu obrotów powinien odezwać się krótki wysoki dźwięk. Zmieniając czułość układu poten­cjometrem P2 i ewentualnie próg czułości poten­cjometrem P1 dążymy do uzyskania opisanego efektu. Innym sprawdzianem czułości jest zbliże­nie dłoni od spodu do termistora. Po chwili powinien się odezwać krótki wysoki dźwięk. Zabranie dłoni spowoduje niski chwilowy dźwięk.

    Start
    Obserwując wskazania Kominiarza na starcie można łatwo rozpoznać początek podmuchu termicznego (odezwie się wysoki dźwięk), jego przej­ście (Kominiarz milczy, vario może się odezwać) i koniec podmuchu (niski dźwięk). Długi, kilkusekundowy czas trwania wysokiego dźwięku na po­czątku podmuchu świadczy o dużym kominie, a długa przerwa między początkiem i końcem in­formuje o rozległym kominie.

    Wykrywanie i centrowanie kominów

    Wykorzystanie Kominiarza wiąże się z teorią "liniejącego komina". W wykrywaniu i centrowaniu komina używa się Kominiarza razem z wariometrem rozszerzając możliwości każdego z nich. Na rys. nr 2 widzimy że przelatując w pobliżu komina Kominiarz wykrywa ciepłe drobne bąbelki informując o tym wysokim dźwiękiem (1). Kiedy dźwięk zamilknie (2) należy wykonać szeroki "wojewódzki" zakręt o 270 stopni w dowolną stronę, co powinno zaprowadzić w środek noszenia (3). Już w noszeniu Kominiarz może pomóc w centrowaniu informując niskim tonem o zbliżaniu się do krawędzi komina a wysokim o zbliżaniu się do centra (vario może cały czas wskazywać stałe noszenie!). Po prawidłowym wycentrowaniu Kominiarz powinien milczeć. Oczywiście słychać wtedy vario.

    Wykrywanie turbulencji
    Przy przelocie wzdłuż łańcucha górskiego można napotkać turbulencję spowodowaną przez zderzenie chłodnego wiatru gradientowego z nawietrznej strony grzbietu z ciepłym powietrzem termicznym z przeciwnej słonecznej strony. Kominiarz pomaga rozpoznać sytuację i zmienić tor lotu.

    Loty na froncie
    Raz jeszcze zaznaczę że opisywane urządzenie jest modelem służącym do prób testowych, wymagającym od użytkownika pewnej wiedzy o mikrometeorologii i analitycznego umysłu oraz chęci do eksperymentowania.

    Proszę spróbować pod http://users.iafri-ca.com/w/wt/wtvarios/snooper.htm Niestety z Wernerem nie mogę się skontaktować od dłuższego czasu. Nie mam też żadnych infor­macji gdzie można kupić jakąkolwiek wersję Snoopera.

    Termometr do wykrywania kominów termicznych Termometr do wykrywania kominów termicznych

    Roland Grzegorz Bujanowski RGB
    E-mail: rgbujan (małpa) friko5.onet.pl


    Uwagi autora:

    1. W opisie schematu odwołuję się do dzielnika Th/R15 - oczywiście powinno być Th/R7.
    2. Elementy R3 i P2 powinny być dołączone do +5V a nie do masy.
    3. Termistor Th powinien być jak najmniejszy (mała bezwładność termiczna), typu NTC (opór maleje przy wzroście temperatury) i powinien być zamieniony miejscami z R7. (Inaczej wzrostowi temperatury będzie towarzyszyło opadanie wysokości dźwięku). Przy zastosowaniu termistora PTC nie zamieniamy Th z R7.
    4. Rezystor R7 połączony w szereg z diodą świecącą D1 powinien mieć oznaczenie R17 i wartość 2,2 - 4,7 kOhm. Jego wartość należy dobrać tak, by dioda świecąca D1 już świeciła ale przy jak najmniejszym poborze prądu.

    W układzie napięcie +5V stanowi "masę pozorną" i mniej więcej takie powinno być napięcie na wyjściach US2abc bez sygnału. Można je ustawić regulując PR1. Niekiedy jest niepotrzebny. Regulacji należy dokonywać przy zakrytym (wata) termistorze. Aby uzyskać dużą głośność urządzenia należy zastosować jak największy przetwornik (średnicy 3-4 cm) z komorą akustyczną. Komora taka to rodzaj obudowy do której przyklejony jest sam przetwornik (blaszka z krążkiem piezoelektryka), tworząca coś w rodzaju komory rezonansowej. Jeśli jej brak to blaszkę przetwornika należy przykleić do płyty czołowej obudowy "Kominiarza" przy pomocy paseczka z plastyku, klejąc tylko po obwodzie blaszki. W obudowie "Kominiarza" należy wywiercić otwór ~ fi 7 mm w tak powstałej komorze rezonansowej.

    Układ ten został zaadaptowany z układu prostego dźwiękowego variometru opisanego na stronie F. Vahss "Homebuilt Instruments for Hang Gliding - Audio only vario" http://www.pacific.net/~kites/instruments.html"

    Literatura:
    1. "Thermal Snooper Manual"
    2. W. Terreblanche - "Optical Thermal Snooper Manuał" - http://users.iafrca.com/w/wt/wh/arios/snooper.htm
    3. R. G. Bujanowski - "Widzieć termikę..." - "Przegląd Lotniczy" nr 3/1999
    4. R Vahss -"Homebuilt Instruments for Hang Gliding - Audio only vario" - http://www.pacificnet.net/~kites/instru-ments.html


    Fajne!
  • Fibaro
TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo