FT742 - Ultradźwiękowy wiatromierz, miernik kierunku i prędkości wiatru, anemometr

• Wiatromierz ultradźwiękowy
  
• Anemometr
• Pomiar prędkości i kierunku wiatru
• Niewielkie rozmiary
• Brak części ruchomych
  
• Meteorologia, turbiny wiatrowe, systemy morskie NMEA
• Cyfrowa lub analogowa transmisja wyników pomiarów
  

Przeznaczenie ultradźwiękowego wiatromierza elektronicznego

Anemometr elektroniczny typu FT742 to najnowszy model wiatromierza firmy FT TECHNOLOGIES. Mierzy prędkość wiatru do 75 m/s, a jego innowacyjna konstrukcja zapewnia najwyższy poziom dokładności pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Wiatromierz FT742 dostępny jest w czterech opcjach montażu. Czujniki FT742-FF (Flat Front) z płaskim przodem oraz FT742-PM (Pipe Mount) do montażu na rurze są zwykle używane w układach sterowania turbiną wiatrową. Czujnik FT742-DM (Direct Mount) przeznaczony jest do bezpośredniego montażu na typowej rurze jedno-calowej, dzięki czemu idealnie nadaje się do szerokiej gamy zastosowań w aplikacjach meteorologicznych. Wiatromierz FT742-SM (Surface Mount) przeznaczony jest do montażu powierzchniowego w szerokiej gamie systemów inżynieryjnych i jest dodatkowo wyposażony w kompas. Czujnik może być użyty w bezzałogowych maszynach latających, pojazdach wojskowych, robotach autonomicznych, ręcznych stacjach pogodowych, jednostkach wykrywania zagrożeń CBRN, bojach pławnych, oraz pojazdowych i okrętowych systemach meteorologicznych. Mały, lekki, energooszczędny i wyjątkowo wytrzymały, FT742-SM był testowany i certyfikowany pod względem odporności na wibracje, wstrząsy oraz zakłócenia radiowe.

Niezależnie od sposobu montażu czujniki wiatru FT742 produkowane są w dwóch opcjach wyjścia sygnału pomiarowego: cyfrowego lub analogowego. Interfejs cyfrowy RS-485 może być używany do odczytów prędkości i kierunku wiatru, jak również do skonfigurowania lub sprawdzenia wewnętrznych nastaw czujnika. Wiatromierz wykorzystuje znaki typu ASCII, lecz można go skonfigurować tak, aby stosował komunikaty zgodne z NMEA 0183 MWV. W takim przypadku wiatromierz może zostać włączony do morskich systemów nawigacyjnych. Po wykryciu nieprawidłowości w odczycie parametrów wiatru wysyłany jest komunikat błędu (flaga - znak ASCII 1). Opcja anemometru z interfejsem RS-485 umożliwia także bezpośrednią integrację wiatromierza z innymi monitorami oraz rejestratorami danych, jak LB-480 lub LB-490.

Wiatromierz FT742 w wersji analogowej posiada dwa wyjścia pętli prądowych 4-20 mA. Każde izolowane galwanicznie wyjście dostrcza prąd, którego wartość jest proporcjonalna do prędkości lub kierunku wiatru. Po wykryciu błędu, czyli nieprawidłowości w odczycie parametrów wiatru oba prądy wyjściowe są zmniejszane do wartości 1,4 mA (konfigurowanej do 3,9 mA). Anemometr FT742-DM jest wyposażony także w wejściowy port pętli prądowej 4-20 mA, który jest przeznaczony do zmiany przez użytkownika wewnętrznych ustawień czujników analogowych i do przeprowadzania testów diagnostycznych. Interfejs ten nie jest przeznaczony do stałego połączenia z rejestratorem danych lub innym urządzeniem.

Konstrukcja ultradźwiękowego wiatromierza elektronicznego

Anemometr elektroniczny typu FT742 działa w oparciu o opatentowaną metodę pomiarową o nazwie Acoustic Resonance z automatyczną kompensacją zmian w temperaturze, ciśnieniu i wilgotności. Technologia Acu-Res umożliwia czujnikom FT742 wykonywanie dokładnych pomiarów, wykorzystując do tego celu niewielką przestrzeń. Oznacza to, że anemometry ultradźwiękowe serii FT742 są małe, łatwe do ogrzania, trwałe i mocne. W porównaniu do wiatromierzy mechanicznych i innych technologii ultradźwiękowych rozwiązanie z wykorzystaniem metody Acu-Res wyróżnia się niezawodnością.

Zasadę działania ultradźwiękowego miernika wiatru FT742 ilustruje rysunek obok. Wiatromierz zawiera parę  równoległych płytek - reflektorów. W płaszczyźnie poziomej struktura jest otwarta i powietrze swobodnie przepływa między płytkami. W kierunku pionowym przepływ jest ograniczony przez reflektory. Akustyczne fale ultradźwiękowe są generowane i odbierane za pomocą trzech membran wibracyjnych sprzężonych z elementami piezoelektrycznymi. Membrany są ułożone w trójkącie. Ruch powietrza jest mierzony poprzez pomiar spowodowanej wiatrem zmiany fazy w sygnale ultradźwiękowym, który przechodzi przez wnękę pomiarową. Różnica w fazie pomiędzy parą nadawczą i odbiorczą jest wynikiem przepływu powietrza wzdłuż osi danej pary. Poprzez pomiar wszystkich trzech par wyznaczane są wektory składowe strumienia powietrza wzdłuż boków trójkąta. Wektory te są analizowane w celu uzyskania ogólnych wartości prędkości i kierunku wiatru. Czujnik wykorzystuje złożone algorytmy przetwarzania sygnałów, wykonując sekwencję wielu pomiarów, aby w efekcie obliczyć bezwzględne wartości prędkości i kierunku wiatru.

Korpus każdego z modeli wiatromierza FT742 wykonany jest z twardego anodyzowanego aluminium. Anemometr jest wysoce odporny na zakłócenia elektromagnetyczne, wilgoć, korozję, piasek, kurz, promieniowanie słoneczne i ataki ptaków. W czujnikach FT742 brak części ruchomych, które mogłyby ulec degradacji lub uszkodzeniu. Anemometry FT742 są również w stanie wytrzymać znaczne wstrząsy i wibracje.

Anemometry typu FT742 wyposażone są w termostatowany system ogrzewania. System ten zawiera trzy sterowane programowo grzejniki, które zapobiegają gromadzeniu się lodu nie tylko na samym czujniku, ale również na metalowym adapterze i rurze. Zapobiega to blokowaniu wnęki pomiarowej wiatromierza. Czujnik FT742 utrzymuje stałą temperaturę korpusu, zwykle 30°C (ustawianą przez użytkownika w zakresie od 0°C do 55°C).

Montaż ultradźwiękowego wiatromierza elektronicznego

Wiatromierz FT742 produkowany jest w czterech opcjach montażu, jak to pokazano na rysunku obok.

Czujnik FT742-FF (Flat Front) z płaskim przodem (pierwszy od lewej) przeznaczony jest do szybkiego i łatwego montażu na metalowym płaskowniku, co umożliwia bezbłędne dopasowanie czujnika do centralnej osi turbiny wiatrowej.

Model wiatromierza FT742-PM (Pipe Mount - drugi od lewej) przeznaczony do montażu na rurze jest również zwykle używany w układach sterowania turbiną wiatrową. Montuje go się za pomocą dedykowanego adaptera FT090.

Czujnik FT742-DM (Direct Mount - trzeci od lewej) przeznaczony jest do bezpośredniego montażu na typowej rurze jedno-calowej o średnicy zewnętrznej 33,7 mm, dzięki czemu idealnie nadaje się do szerokiej gamy zastosowań w aplikacjach meteorologicznych. Takie rozwiązanie zapewnia dobrą ochronę anemometru FT742-DM przed wyładowaniami atmosferycznymi i wpływem otoczenia, ponieważ kabel komunikacyjno-zasilający jest całkowicie zamknięty wewnątrz rury.

Wiatromierz FT742-SM (Surface Mount - pierwszy z prawej) przeznaczony jest do montażu powierzchniowego i do wykorzystania w produktach OEM.  Model FT742-SM jest dodatkowo wyposażony w kompas, a także wyróżnia się niewielkimi rozmiarami i wagą - zaledwie 252 g. Podczas montażu czujnik FT742-SM można obracać, aby zapewnić zgodność ze standardową referencją, zwykle z magnetyczną północą. Wbudowany kompas może jednak określić prawidłowe położenie czujnika automatycznie.

Czujniki wiatru FT742 mogą być wyposażone w jedną z dwóch opcji wyjścia sygnału pomiarowego: cyfrową lub analogową. Złącza sygnałowe są szczelne i odporne na korozję. Czujnik FT742-D z wyjściem cyfrowym ma złącze 5-końcówkowe, a czujnik FT742-A z wyjściem analogowym ma złącze 8-końcówkowe. Szczegóły odnośnie typów złączy, okablowania oraz różnorodnych opcji instalacji znajdują się w dostarczanej z anemometrem dokumentacji.

Anemometr ultradźwiękowy FT742 jest wyposażony w dodatkowy system ostrzegania o przekroczeniu maksymalnej prędkości wiatru. Jest on domyślnie wyłączony, lecz może zostać aktywowany na żądanie przed wysyłką wiatromierza. Jeśli opcja ta jest aktywna, to gdy czujnik wykryje prędkość wiatru większą niż 75 m/s, wtedy wartość prądu pętli prądowej prędkości zostanie ustawiona na 20,48 mA, a pętla prądowa kierunku zostanie ustawiona na wartość błędu, czyli na 1,4 mA (lub inną wartość do 3,9 mA).

Parametry techniczne ultradźwiękowych wiatromierzy elektronicznych FT742

CZUJNIK PRĘDKOŚCI
Prędkość maksymalna wiatru	75 m/s (270 km/h)
Dokładność	zakres 0-16 m/s +/-0,3 m/s
	zakres 16-40 m/s +/-2%
	zakres 40-75 m/s +/-4%
Rozdzielczość pomiaru prędkości	0,1 m/s
CZUJNIK KIERUNKU
Azymut, zakres	0-360°
Dokładność pomiaru kierunku	zakres +/-10° 2° RMS
	poza zakresem +/-10° 4° RMS
Rozdzielczość pomiaru kierunku	1°
Dokładność kompasu	5° (FT742-SM)
WYMIARY ZEWNĘTRZNE
Wysokość	161 mm
Wysokość	71,2 mm (FT742-SM)
Szerokość	56 mm
Waga	0,32 kg (FT742-FF)
	0,35 kg (FT742-PM)
	0,38 kg (FT742-DM)
	0,252 kg (FT742-SM)
WYJŚCIE SZEREGOWE (FT742-D)
Interfejs	RS-485 Izolacja galwaniczna od zasilania i obudowy
Formaty	ASCII NMEA
Szybkość pomiarów	10 pomiarów na sekundę
WYJŚCIE ANALOGOWE (FT742-A)
Interfejsy	2 x 4-20 mA Izolacja galwaniczna od zasilania i obudowy
Szybkość pomiarów	10 pomiarów na sekundę
WEJŚCIE ANALOGOWE (FT742-DM)
Interfejs konfiguracyjny	4-20 mA
INNE PARAMETRY
Klasa szczelności	IP66 oraz IP67, EN 60259
Zakres temperatur pracy	-40...+85°C
Wilgotność	0...100%
Wysokość pracy	0...4000 mnpm
Zakres ustawienia ogrzewacza	0...55°C
Napięcie zasilania	20-30 V DC (24 V nom.) (FT742-FF/PM)
	12-30 V DC (24 V nom.) (FT742-DM)
	6-30 V DC (24 V nom.) (FT742-SM)
Pobór prądu (ogrzewacz wyłączony)	31 mA (typ.) (FT742-FF/PM/DM)
Pobór prądu (ogrzewacz wyłączony)	25 mA (typ.), 29 mA gdy kompas aktywny (FT742-SM)
Pobór prądu (ogrzewacz włączony)	0,1...4 A, maks. 6 A Pobór mocy ograniczony do maks. 99 W