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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Windgeschwindigkeitsmessung


Autor: bäri (Gast)
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hi @all,

wir haben z.Z. ein kleines problem, und zwar wollen wir mittels eines 
80C535 µC die Windgeschwindigkeit messen (über ein Impulsgeber mit 
Windrad, 2 Impules pro Umdrehung!) ..

Wir haben schon ein Programm gecodet, das uns mit dem Timer 2 einen 1 
sekunden Takt generiert, und dann wollen wir in diesem Zeit fenster die 
Impulse mittels Timer 0 zählen ! (entspricht ja dann der Frequenz des 
Windmessers!) ...

Leider funktioniert dass ganze nicht so wie es soll, wir kommen halt net 
weiter.. :-(

Hat jemand evt. schon mal so was in der Richtung gemacht bzw. kann uns 
da jemand weiter helfen!? (evt gibt es ja auch einen besseren 
Lösungsansatz!)

Mit freundlichen Grüßen
bäri

Autor: Lars (Gast)
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Besser (naja kommt auf die Anwendung an ;)) bzw. genauer ist es, wenn du 
die Zeit misst die z.B. 20 Impulse benötigen und daraus dann die 
Geschwindigkeit berechnest.

Autor: bäri (Gast)
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naja, wenn ich aber dann ne ganz niedrige frequenz habe, bzw. eine 
langsame Windgeschwindigkeit, dann liege ich mit meiner methode glaub 
besser...

Hätte mir evt. en Programmcode oder ähnliches, weiß nämlich grad net wie 
ich das jetzt umsetzen soll...

lg
bäri

Autor: Peter Zimmer (Gast)
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Hallo,
ich habe vom Prog. eigentlich keine ahnung aber wenn man es zählen würde 
wäre es besser weil bei niedrigen geschwindigkeiten shr wenig Impulse 
pro Sekunde kommen. Es könnte sein das wenn deine Sekunde zu ende ist 
gerade bei der hälfte ist. das hiese deine Anzeige würde jenachdem 
schwanken. Ich weiß nicht wie genau du es benötigest aber wäre veleicht 
auch zu berücksichtigen.
Peter

Autor: bäri (Gast)
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ja, das mit der einen Sekunde war ja auch nur aus der Luft gegriffen, 
könnte das Time Fenster auch auf 2 od. 3 Sekunden stellen, will ja damit 
nur vermeiden, dass nicht zu viele Impulse kommen....!

Autor: thomas b (Gast)
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Hi,

bei niedrigen Frequenzen bietet sich an die Periodendauer zu messen und 
daraus die Frequenz zu errechnen.
Wie: Zähler bei der ersten HL-Flanke starten und bei der nächsten 
stoppen.

cu

Autor: bäri (Gast)
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und was ist wenn en Sturm auf kommt!?!? also hohe frequenzen auftreten!? 
...

Autor: Frankl (Gast)
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Umschalten

Autor: bäri (Gast)
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hmmm... ok, wäre ne lösung, aber sicherlich etwas aufwändig, oder!?
könnte mir jemand damit helfen!?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Machs, wie bei einem Frequenzmesser:

Miß die Zeit (m) für eine Anzahl (n) von Impulsen und das etwa 0,5s lang 
(= 2 Meßwerte je s).

Dann ist die Frequenz:

f = Quarz * n / m

und mit dem Umrechnungsfaktor (k) des Windrades ist:

v = k * f


Peter

Autor: bäri (Gast)
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hi peter..

also, wenn ich dich richtig verstehe würdest du auch ein Time Fenster 
nehmen, aber halt 0.5s und dann darin die Impulse zählen...!

f = Quarz * n / m  ...

Quarz!? Was meinst du damit!?

Leider habe ich keinen Umrechnungsfaktor von meinem Windrad, wie 
bestimmt man den!? Der ist ja sicher abhängig vom Umfang oder soetwas in 
der richtung!

lg
bäri

Autor: thkaiser (Gast)
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Ähm - ein Quarz ist ein Bauteil, dessen Bedeutung man schon kennen 
sollte, wenn man Assembler programmieren will. Google wird in dieser 
Hinsicht helfen, außerdem dürfte das Wort "Quarz" in Zusammenhang mit 
"Oszillator" auch in den Datenblättern des 80535 auftauchen.
Wenn Du für Dein Windrad keinen Umrechnungsfaktor hast, kannst Du Dein 
ganzes Projekt knicken. Die Umdrehungszahl ist (eine laue Annahme von 
mir) abhängig von der Größe der "Löffel", dem cw-Wert derselben, vom 
Durchmesser der ganzen Apparatur und nicht zuletzt vom 
Reibungswiderstand der Lagerung. Wer das jetzt theoretisch berechnet und 
auch noch weniger als 20% daneben liegt, kriegt ein Eis von mir. 
Vielleicht gibt Google auch hierfür etwas her?

Autor: bäri (Gast)
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:-) was ein quarz ist weiß ich natürlich schon...

Also ich habe das Windrad halt von nem bekannten der hat das noch 
rumliegen gehabt!
Ich hab mir halt vorgestellt, dass ich das Dingsaufbau und dann mit nem 
Auto Tacho o.ä. Eiche...! (ich weiß, ganz schön ungenau....!)

..
lg
bäri

Autor: Frank Simon (Gast)
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Hallo,
an bäri:
nicht aufgeben, die Eichung eines Windgeschwindigkeitsmessers ist nicht 
schwer, auch wenn der freundliche thkaiser das glaubt.
1) Du darfst Reibungsverluste vergessen.
2) Es hat mit cw-Werten gar nichts zu tun.
3) Mit der Form und der Größe der Löffel auch nicht.
Bei einem W. wird die Angriffsfläche und damit der Kraftübertrag groß 
genug gewählt, dass die Geschwindigkeit des Löffelmittelpunktes mit der 
Luftgeschwindigkeit an derselben Stelle übereinstimmt. Wenn Du zwei 
Impulse pro Umdrehung hast, ergibt sich die Windgeschwindigkeit als Weg 
pro Zeit, und der Weg ist dabei das Pi-fache des Abstandes des 
Löffelmittelpunktes von der Drehachse.
an thkaiser:
Wie sieht das mit dem Eis aus, per email oder als Päckchen?

mit freundlichen Grüßen
Frank Simon

Autor: Frankl (Gast)
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Wenn das Wahr ist, dann kann man bei ca. 50km/h vom Autotacho eichen. Da 
ist man schon 5km/h genau??? drann. Aber nicht selber fahren und das 
Windrad raushalten. Und die gleiche Strecke in beiden Richtung fahren.

Autor: thkaiser (Gast)
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Versand per E-Mail, per Snail-Mail isses ja schon geschmolzen....
Reibungsverluste sind absolut nicht zu vernachlässigen - es ist schon 
ein Unterschied, ob man ein gut laufendes Kugellager oder irgendein 
billig-Gleitlager drin hat.
Nur mal so nachgedacht: Wenn der cw-Wert der Löffel wurscht ist, dann 
kann ich ja auch einfach ein Kreuz mit 4 Platten nehmen - das 
funktioniert meines erachtens nicht. Das Gerät dreht sich nur, wenn der 
cw-Wert der Rückseite der Löffel kleiner ist, als der cw-Wert der 
Vorderseite. Aber wenn es ein "professionelles" Windrad ist, sollte die 
Formel von Frank wohl anwendbar sein.
Die Kalibrierung (Eichen kann nur das Eichamt oder zugelassene Stellen 
;-)) mit dem Auto ist eine gute Idee - allerdings gibt es einige Dinge 
zu berücksichtigen: Der Auto-Tacho hat eine Genauigkeit von bestenfalls 
10%. Ein LKW mit geeichtem Tacho (ist er automatisch, wenn ein 
Fahrtenschreiber drin ist) wäre da besser. Dann muß man die Messung 
möglichst bei Windstille machen - oder mehrere Vergleichsmessungen. Und 
die Position des Windrads am Fahrzeug ist auch wichtig - am besten 
außerhalb irgendwelcher Verwirbelungen, sonst hat man auch 
unbefriedigende Ergebnisse. Welche Genauigkeit da hinterher rauskommt, 
kann man teilweise berechnen, teilweise nur vermuten.

Autor: bäri (Gast)
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hi @all,
danke nochmal für eure hilfe, das Windrad das wir benutzen wollen ist 
schon ein Professionelles, hat so tolle 4 Löffel drannen, und es läuft 
auch schön ruhig (=> kugellager hat es auch!) ..

Haben schon mit µVision über Assembler ein wenig hermuversucht, leider 
haben wir bis jetzt noch nicht's gescheites hinbekommen...

Wir wollen mit dem Timer 2 einen 1 sekunden Takt machen und dann mit dem 
Timer 0 die in der einen Sekdune eingegangenen Impules messen....! 
(scheint uns die einfachste und sicherste methode zu sein!) ..

Unser Quellcode ist im Anhang, evt kann uns ja jemand helfen...!?!?

mfg
bäri

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo bäri!
Warum gehst du nicht hin und startest bei einem Impuls den TIMER2. Beim 
nächsten Impuls hälst du ihn wieder an. Dann kannst du mit der Timerzeit 
weiterrechnen! Ich weis nur nicht ob das mit deinem Controller 
funktioniert.

Gruß Matthias

Autor: Dirk Schlage (Gast)
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Hi allerseits.
Tut hier eigentlich nichts zur Sache beitragen, aber für alle dies 
interessiert gibt's im Web einen süssen mechanischen Windmesser zum 
selberbauen.

http://home.arcor.de/udo.brackmann/work.htm#Windmesser

Ich hab ihn mal vor über einem Jahr gebaut und auch an der See bei 
ruhigem Wind probiert und mit einem elektronischen Windmesser 
'verglichen' (Windmaster).

Nebenbei bemerkt ist Wind in der Regel keine sehr konstante 
Angelegenheit, so eine Windmesser kann jede Sekunde einen völlig anderen 
Wert anzeigen. Deswegen denke ich ist es hier auch besonders wichtig 
Maximalwert und Durchschnittswert zu bestimmen und weiterzugeben.
Kalibrieren ist vermutlich unumgänglich, aber ich denke es ist am besten 
sich einen Windmaster oder sowas auszuleihen, und die Werte zu 
vergleichen. Leute die solche Windmesser besitzen könnten sind u.U. 
Drachenflieger, Modellflieger, Segelflieger, Segler,...
Wenn man das Auto nehmen will hilft evtl. ein GPS-Empfänger, der kann 
eine sehr gute Geschwindigkeit bestimmen. Der Tacho eines PKWs ist nicht 
nur ungenau, sondern muss per Gesetz mehr anzeigen als man fährt, ich 
glaube irgendwas mit 5% bei 100km/h oder so.

Autor: bäri (Gast)
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hi ihr,

danke für den link, leider hat er mir nicht wirklich weiter geholfen...!

Matthias danke für den Tipp, leider weiß ich nicht, wo dann die grenzen 
liegen, denn unser Windemesser liefer wie am anfang erwähnt 2 Impulse 
pro Umdrehung, d.h. es entstehen sehr sehr kurze messergebnisse des 
timers, ich weiß nicht, ob man damit genau bzw. akzeptable ergebnisse 
erziehlen kann!

lg
bäri

Autor: Marco (Gast)
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Mach es doch vielleicht so:

Bei geringen Windstärken (niedrige Frequenz) stoppst du mit dem Timer 
einfach zu Zeit, die bei einer Umdrehung vergeht (2 Impulse).
Ist die Windstärke höher, steigt die Frequenz und die gemessene Zeit 
sinkt. Unterschreitet letztere einen bestimmten Wert, dann wird eben 
nicht die vergangen Zeit für zwei Impulse gestoppt, sondern die für 
4,6,8 usw.

Sollte doch klappen.

Autor: bäri (Gast)
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ja, ist ne gute idee, an soetwas habe ich auch schon gedacht.. leider 
weiß ich nicht wie ich dieses unter µVision (Assembler) und mit dem 
80C535 umsetzen soll.. :-(

lg
bäri

Autor: bäri (Gast)
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weiß denn niemand was!?!?!?

Autor: dirk (Gast)
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Hallo, habe ein ähnliches Problem. Bin aber noch ganz am Anfang.
Würde eigentlich nur gern wissen, ob du eine Lösung gefunden hast.

Autor: bäri (Gast)
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Hallo,

ja, habe eine Lösung gefunden, habe nun ein Zeitfenster
mit genau einer Sekunden gemacht, in dem ich die eingehenden
Impulse zähle.. Dies mache ich 3 Mal hintereinander, und nehme
dann den mittelwert!

lg

Autor: Stephan (Gast)
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Für alle die das Thema mal ganz professionell angehen wollen.

Gruss Stephan

Autor: Fritz Ganter (Gast)
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Wieviel Impulse bekommst den pro Sekunde bei durchschnittlichen Wind? Du
weisst schon, dass dein Fehler 1 Impuls betragen kann.

Wie oben schon erwähnt ist diese Methode für langsame
Windgeschwindigkeiten ungeeignet. Da solltest du die Zeit zw. 2
Impulsen messen, du kannst ja bis zu mehreren Megahertz takten, es ist
also immer hinreichend genau. Und wenn der Timer überläuft misst halt
mit einer kleineren Taktfrequenz.

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