Канал измерения направления ветра

Как уже было сказано, для измерения направления ветра необходимо измерить сдвиг фаз между опорной и основной серией (ОП-ОС) или опорной и сдвинутой серией (ОП-СД). В последнем случае к полученному значению необходимо прибавлять 180⁰.

Принципиальная схема канала измерения направления ветра показана на рис. 8.

Предположим, ключ К1 находится в верхнем положении. Тогда импульсы опорной серии поступают на S-вход триггера с формирователя Ф_оп, а импульсы основной серии - на R-вход триггера с формирователя Ф_ос. Поступивший (положительный!) импульс опорной серии переводит триггер в такое состояние, отрицательное напряжение на его выходе исчезает. Появившееся нулевое напряжение запирает транзистор VT. Через некоторое время, определяемое фазовым сдвигом, на R-вход приходит импульс основной серии и перебрасывает триггер. VT при этом открывается. Следовательно, транзистор VT заперт только в течение времени между импульсами. В течение этого времени заряжается конденсатор С. Его емкость довольно велика и зарядка происходит медленно. В течение одного цикла он не успевает зарядиться полностью. Вместе с тем идет разрядка конденсатора через цепочку резисторов R3 – R2. Через несколько циклов достигается установившееся состояние, когда заряд равен разряду. Напряжение на конденсаторе стабилизируется. Легко понять, что оно однозначно связано со временем зарядки конденсатора в течение одного цикла, то есть с фазовым сдвигом. Схема имеет то преимущество, что большая емкость конденсатора осредняет флуктуации направления ветра.

Однако необходимо предусмотреть следующее обстоятельство. При флуктуациях положения флюгарки вокруг северного направления время зарядки конденсатора будет изменяться - то очень малое, то очень большое. Поэтому осредненное значение направления будет сильно отличаться от истинного - южное вместо северного! Для того, чтобы избежать такой ошибки, воспользуемся другой парой импульсов - ОП-СД. Тогда фазовый сдвиг измениться на 180⁰ и соответственно, необходимо пользоваться другой шкалой: 180⁰ - 0 - 180⁰. Колебания положения флюгарки теперь приводят к колебанию положения стрелки в центре шкалы, что успешно осредняется емкостью конденсатора.

Для переключения рабочей пары импульсов ключ К1 должен быть переведен в нижнее положение. Это делает реле Р, которое получает сигнал в виде напряжения с сигнализатора положения флюгарки СПФ. СПФ представляет собой два геркона, укрепленных неподвижно. На колонке флюгарки вращается магнит (см. рис.1). Когда магнит замыкает один из герконов, на реле поступает напряжение и реле переводит контакты К1 и К2 в нижнее положение. При замыкании второго геркона на реле поступает нулевое напряжение и оно возвращает К1 и К2 в верхнее положение. Любое положение блокируется схемой блокировки реле СБР до замыкания другого геркона.

Контакты К2 стоят в цепи питания одной из лампочек Л1 или Л2, по которым наблюдатель определяет, по какой шкале следует измерять направление ветра.

Для поверки канала в полевых условиях включается блок контроля. При этом на S-вход триггера поступает отрицательное постоянное напряжение. Таким образом, триггер всегда находится в одном состоянии и транзистор VT всегда открыт. Конденсатор С заряжается постоянно, что соответствует максимальным показаниям прибора, то есть 360⁰ по верхней шкале 0-360. Если прибор показывает иное значение, проводится его подстройка резистором R3. При этом изменяется ток заряда конденсатора С и следовательно, показания прибора в установившемся состоянии.