Для пара- и дельтапланеристов, для авиамодельщиков, для кайтеров и яхтсменов и просто туристов нужен прибор —  анемометр – устройство для измерения скорости ветра. Многиегие хотели бы иметь такую штуку, но купить сей дорогостоящий прибор – дело весьма накладное. В данной статье пойдёт речь о том, как собрать подобное устройство и как проградуировать его самостоятельно.

Внешний вид вы видите на картинках.

Устройство состоит из вентилятора от компьютерного кулера и велокомпьютера.

Теория

У велокомпьютеров есть такая способность – вычислять скорость по замыканию контактов.

Вся задача сводится к сборке самого датчика и подбору параметра, который указывается в велокомпьютере. В штатном варианте этот параметр показывает сколько проезжает велосипед за 1 оборот колеса. Этот параметр находится в пределах от 0 до 400см, что очень удобно (не знаю как у других, но у моей модели это именно так). Правда, показывает он скорость в км/ч или миль/ч, а не в м/с, но это не беда. Преднамеренно увеличив дистанцию в 3.6 раза, мы и получим желанные м/c.

Поясню, как это получается.

Рассмотрим работу велокомпьютера при расчёте скорости движения велосипеда. Кто пользовался – тот это, конечно же знает. Расчет скорости производится по времени прохождения одного и того же расстояния ( ). Вы его предварительно вводите. Это то расстояние, которое проходит велосипед за 1 оборот колеса. Эта величина задается обычно в сантиметрах.

Всё, Вы едете, а велокомпьютер считает. Расстояние считает, прибавляя каждый раз к предыдущему значению величину  , а скорость получает, замеряя время прохождения этой величины, т.е. так:

— скорость перемещения велосипеда, выраженная в 

— дистанция, которую вы сами вводите, в 

— время одного оборота в сек, т.е. это время, затраченное на прохождение дистанции

— коэффициент, переводящий скорость из размерности  в

Почему он такой видно из формулы:

Нам же для анемометра удобнее было бы скорость выражать в м/с , а не в км/ч.

Для этого вспомним, что

Введём величину , преднамеренно увеличив её в 3.6 раза, тогда получим исходные м/с.

Подведём итог вычислениям. Если в велокомпьютер мы вводим число, превышающее истинное значение в 3.6 раза, то на экране велокомпьютера мы увидим показания величины скорости в м/с, а не в км/ч .

Не стоит замерять величину линейкой или рулеткой по периметру пропеллера. Маловероятно, что это окажется верным. Лопасти раскручиваются набегающим потоком воздуха. Скорость набегающего на лопасти потока воздуха будет выше скорости вращения пропеллера. Не всё же идеально. Есть и трение и образующиеся завихрения и прочие вещи. Параметр надо «ловить». Несколько вариантов того, как это можно сделать приведены в конце статьи.

Сборка

Как уже было сказано, велокомпьютер производит вычисления по замыканию контактов. Можно подпаять к этим контактам провода и начинать придумывать замыкающий элемент – датчик.

Итак, приступаем к сборке датчика. Как уже было сказано, собирается он из компьютерного вентилятора. В нашем случае было использовано 2 вентилятора с различными лопастями, но одинакового внешнего диаметра. Вообще, принципиальной разницы в размерах нет. Можно использовать любой. Я использовал вентиляторы на 40мм.

Наиболее оптимальны для датчика вентиляторы с длинными лопастями. В качестве замыкающего элемента используется геркон, который покупается в обычном магазине радиоэлектроники и стоит около 5руб.

Геркон (герметичный контакт) – это просто пара контактов в стеклянной колбе, которые замыкаются при приближении магнита.

В нормальном вентиляторе имеется электродвигатель, состоящий из катушек и кольцевого магнита. Так вот, необходимо избавиться от этих катушек и аккуратно установить на освободившееся место геркон. Находиться он должен под магнитом. Расположить его нужно так, как показано на рисунке. Зафиксировать, надежно, его можно, посадив на клей.

Я дополнительно нагревал выводы геркона паяльником и вплавлял в пластик. Отсутствие катушек позволит вентилятору крутиться очень легко.

При вращении лопастей будет срабатывать геркон и замыкать контакты велокомпьютера. Всё бы было хорошо, но может получиться так, что силы магнита маленького вентилятора не хватает, чтоб геркон сработал. В этом случае придётся вытащить родной магнит и заменить его магнитом из другого вентилятора – более мощного. У меня было 2 старых вентилятора с одинаковой длиной стороны, одинаковой высоты, но с разными длинами лопастей. См. фото.

Если диаметр окажется больше, то магнит можно элементарно разрезать ножом, благо он мягкий.

Можно попробовать поставить кольцевой магнит и от вентилятора большего по высоте размера. В этом случае придется подрезать магнит, уменьшив его по высоте.

Собрав всё и отрегулировав угол наклона геркона на наилучшее срабатывание можно столкнуться вот с какой проблемой: геркон срабатывает 2 или 3 раза за 1 оборот. Это не хорошо, т.к. расстояния между срабатываниями скорее всего будут разные и получится, например, так, что показания на дисплее будут скакать от 16 до 25 , а то и того больше. Что делать?

Градирование

Разбираем всё и вытаскиваем магнит. На листе чертим его полюса, используя для этого компас. Магнит вентилятора не окрашен в стандартные цвета для магнитов (синий и красный) и не понять сразу где у него какой полюс. Тут поможет компас. Водим его вокруг магнита и между компасом и магнитам рисуем стрелочки, которые показывают положение стрелки компаса. Вообще, чем больше Вы их нарисуете – тем точнее определите смену полюсов магнита. Эти стрелочки указывают направление силовых линий вашего магнита.

Дальше смотрим на то, где стрелки меняют своё направление. У меня 2 таких точки. См фото.

Разрезаем магнит в этих точках и проверяем компасом правильность разреза. См. фото.

Кусок слева не имеет области, где стрелки разворачиваются. Все они смотрят наружу.

Аналогично разрезаем оставшуюся часть.

Теперь части, у которых стрелки смотрят наружу ставим рядом с частями у которых стрелки, аналогично, направлены наружу. Т.е. составляем из кусочков кольцо, и при этом следим, чтобы одинаковые части с одинаковым зарядом оказались ближе друг к другу.

Маловероятно, что одним разрезанием вы ограничитесь. Пробуйте переставлять, переворачивать и у вас всё получится. Вот что в итоге получилось у меня.

Обязательно должно получиться кольцо, т.е чтобы магнит был по всему периметру. Это необходимо для того, чтоб он не имел центра тяжести на какой-то одной стороне – чтоб любое его положение было равнозначным.

Поиск полюсов можно повторить и для вентилятора без магнита. Дело в том, что там имеется намагниченная железная основа, которую можно привлечь для увеличения мощности.

Чтоб не напутать, можно отметить маркером точку отсчёта.

Ставим точку на листочке и на вентиляторе. Вообще она нужна для того, чтобы если вы сдвинете или провернете случайно пропеллер, у Вас была возможность поставить всё обратно, глядя на точки.

Так же пробегаемся вокруг вентилятора компасом и зарисовываем силовые линии.

Вот теперь укладываем внутрь вентилятора наш составленный из кусочков магнит и стараемся добиться того, чтобы направления силовых линий круглого магнита и вентилятора совпали в какой-то области нашего вентилятора. При помощи таких действий мы получим область с наиболее сильным полем.

Срабатывания датчика можно отслеживать по дисплею велокомпьютера, но лучше всего это делать при помощи «прозвонки» тестером (так обычно называют режим тестера, когда он издаёт писк, при замыкании его щупов (если прибор аналоговый, тогда стрелка отклоняется в противоположное положение начальному значению)).

Прикладываем щупы к геркону и делаем один, полный оборот крыльчатки вентилятора, если тестер пропищал 1 раз за оборот – Вы всё сделали правильно, а если нет, то Вам придется снова поколдовать с магнитом и самим вентилятором.

Для улучшения входа потока можно слепить из холодной сварки обтекатель в виде конуса и приклеить его к вентилятору. Можно для этих целей использовать и жесткие сорта пенопласта.

Теперь можно скрепить вентилятор и велокомпьютер при помощи металической пластины, а провода спрятать под этой пластиной и завести в корпус велокомпьютера, сделав в нём отверстие и подпаяв к контактам изнутри.

Для улучшения чувствительности можно добавить «рупор». Он изготавливается из упаковки для йогурта. Для удобства сочленения «рупора» с датчиком можно к «рупору» приклеить донорский корпус от второго вентилятора. Это позволит присоединять и отсоединять его быстро по мере необходимости.

Так, собрали. Всё работает. Начинаем подбирать параметр, задаваемый в велокомпьютере. Конечно, проще всего подобрать его, используя готовый – заводской анемометр. Но опять таки… Где его взять?.. Вот бы способ придумать, чтоб точно градуировать… Сразу скажем, что пробовать градуировать его по автомобильному спидометру – дело весьма не интересное. Погрешность такого метода – очень высока.

Какие варианты предлагаю я?..

1. Можно укрепить конструкцию на велосипед, где стоит ещё 1 велокомпьютер. Сравнивая показания можно «отловить» хитрый параметр. Для устранения погрешностей можно поездить туда-сюда, либо вообще в закрытом помещении.
2. Поймать параметр на карусели. Знаете частоту вращения и радиус. Скорость узнать не сложно.
3. Можно пробежать известную дистанцию за замеренное время. Правда, получится не очень точно. Человеческий фактор всё-таки.
4. Можно собрать специальное устройство для градуировки.

Тут идея заключается вот в чем: закрепляем вентилятор на штанге с противовесом. Выводим скользящие контакты. В противовес устанавливаем магнитик. Сама штанга укреплена на двигателе (желательно от обычного кассетного аудиоплеера или обычного кассетного аудиомагнитофона там количество оборотов в минуту схемой поддерживается на одном уровне). Сам велокомпьютер подключаем к другому геркону под штангой так, чтобы он у нас начинал замерять скорость вращения штанги. Выбрав питающее напряжение замеряем скорость установившегося вращения штанги по компьютеру через геркон под штангой. Теперь переключаемся на датчик воздушной скорости и подбираем параметр так, чтобы он оказался подходящим для нас. Для удобства предлагаю поставить тумблер, чтобы сразу переключаться между датчиками.

Выводы

Приборчик показал себя на практике очень хорошо. От неудобного рупора пришлось отказаться из-за некоторой непрактичности. Но с ним, конечно, он становится более чувствительным. Не стоит забывать, что параметр, задаваемый Вами в велокомпьютере будет различен при наличии и отсутствии рупора. Стоит отметить, что при очень сильном потоке воздуха, когда Вы к примеру на машине при скорости 60км/ч высунете его в открытое окно, то он начнет показывать просто космические цифры. Дело в том, что геркон не успевает отключиться, как снова включается. Это происходит из-за малого диаметра вентилятора. Такие скачки заметны сразу и Вы это сразу поймете.