sábado, 11 de diciembre de 2010

Medición de velocidad de viento


Explico conceptualmente algunas de las maneras para intentar medir la velocidad instantánea del viento.


Opción 1

Haciendo uso de anemómetro casero, es posible medir el número de vueltas por cada cierto tiempo que se producen por efecto del viento. La velocidad del viento lineal se otiene al conocer la velocidad angular (vueltas/s). Si el radio del giro de las cazoletas es de cierto valor (x m) y gira 1 (vuelta/s), la velocidad lineal será 2*pi*x (m/s), o lo que es lo mismo 2*pi*x*3600/1000 (km/h).


La idea es realizar un anemómetro casero, con una pequeña electrónica añadida. En el terminal de giro se añade un detector de paso (para contar las vueltas). Este detector de paso generará eventos capturados por una entrada de capturadel microcontrolador. Las opciones que planteo para la realización del detector de paso son:
  • Contacto mecánico al paso: cada vez que se complete un giro se cerrará el circuito. Puedo utilizar unas escobillas que contacten con un metal
  • Detector luminoso: con un fototransistor y un fotodiodo romper el haz que los interconecta al completarse un ciclo
  • Detector magnético: de igual manera que realizan la gran mayoría de contadores de vuelta de los habituales velocímetros de las bicicletas, el paso del imán puede inducir corriente al completarse una vuelta

Opción 2

Una opción diferente de creación de anemómetro casero es mediante una un motor DC sin escobillas. Esta opción puede ser más sencilla aunque necesita de una calibración diferente.

Haciendo uso del efecto inverso de un motor de contínua que convierte energía eléctrica en energía mecánica, o movimiento, si se fuerza un movimiento en el rotor (mediante el efecto del viento), se induce una fuerza tensión electromotriz en los terminales eléctricos de este motor, actuando como un generador eléctrico. La tensión será tanto mayor cuanta mayor velocidad exista en el rotor. Este es el principio de acción de un aerogenerador.


Mediante una entrada analógica del microcontrolador, será posible convertirla en el ADC y sacar una relación lineal de tensión-velocidad de viento. Quizás sea necesario una adaptación de la tensión previa a la entrada del microcontrolador, pues ésta puede ser de valor muy pequeño.

Dejo un vídeo explicativo del comportamiento de l motor como generador eléctrico y como generador de movimiento (video motor)

Algunas opciones más?

3 comentarios:

  1. Bienvenido al mundo de los blog,
    pegale un vistazo a esta direccion

    http://www.cienciaysociedad.info/meteo/

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  2. Hola, estoy construyendo mi propia estación meteorológica y pensaba construirme un anemómetro casero. En cuanto a la opción 1, ¿No hay que tener en cuenta la forma de las palas? ¿Es correcto suponer, que las palas giran a la velocidad del aire? Te agradecería cualquier aclaración al respecto.

    Gracias y buen trabajo con el blog!

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  3. Hola. Gracias por tu comentario.

    Bien, evidentemente, la opción uno (y tambien la dos)nos dará una aproximación de la velocidad del viento. Existen muchos parámetros perturbadores de la medida, y el principal es el rozamiento que el rotor de giro tiene, esto es, la resistencia al giro que contrarresta la fuerza ejercida por el viento sobre la cazoleta. Es muy dificil saber con exactitud a priori cual será ese rozamiento con tu diseño casero, por lo que es imprescindible una calibración que corrija el efecto del rozamiento. Si dispones de un anemómetro comercial de precision (no tiene porqué tenerlo, pues entiendo no estaría haciendo uno tú, jeje) podrías ver ante diferentes vientos la diferencias de medida observadas con tu cazoleta, las cuales podrías aplicar para la media final. Una solución muy rustica e ingeniosa que vi alguna vez para la calibración es la siguiente: una vez construido tu anemómetro, se trata de situarlo en el techo de un vehículo. Se trata de hacer pruebas a diferentes velocidades del vehículo (obviando las turbulencias que se generan en la superficie del vehículo). En principio, un día de viento muy suave o ausente, la velocidad a la que vayas debe ser la que mida el anemómetro. Si hay diferencias debes de sacar una pauta que aplicarás luego siempre a las medias que te de el anemómetro. Cuantas más pruebas hagas mejor calibración tendrás. Espero que te ayude a algo. Saludos!

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