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FR2467405A1 - Wind direction indicator operating from anemometer - has rotating angular position detector and fixed position sensor with transmitter providing pulse train proportional to wind speed - Google Patents

Wind direction indicator operating from anemometer - has rotating angular position detector and fixed position sensor with transmitter providing pulse train proportional to wind speed Download PDF

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Publication number
FR2467405A1
FR2467405A1 FR7925537A FR7925537A FR2467405A1 FR 2467405 A1 FR2467405 A1 FR 2467405A1 FR 7925537 A FR7925537 A FR 7925537A FR 7925537 A FR7925537 A FR 7925537A FR 2467405 A1 FR2467405 A1 FR 2467405A1
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FR
France
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sensor
anemometer
axis
emitter
time base
Prior art date
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Pending
Application number
FR7925537A
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French (fr)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAJONI CLAUDE
Original Assignee
MAJONI CLAUDE
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Publication date
Application filed by MAJONI CLAUDE filed Critical MAJONI CLAUDE
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
    • G01P5/07—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes with electrical coupling to the indicating device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

The angular position sensor delivers a train of pulses which varies with wind speed but which have a particular number per revolution of an anemometer rotor to provide precise information without the wear of moving parts. The wind direction w.r.t. a point of origin is determined by an anemometer vane. The vane is mounted on a shaft which rotates an angle sensor w.r.t. a fixed sensor giving the point of origin. An anemometer windmill drives a shaft so that a transmitter can generate signals in both sensors. A disc assembly on this shaft enables a third sensor to provide a time base signal. The angle and speed information is provided by counting the pulses from the sensors.

Description

La présente invention concerne les capteurs de position angulaire à sorties d'informations électriques; ils peuvent autre associés à un capteur de vitesse qui, en plus de sa fonction propre, délivre un "train d'informations variables avec la vitesse, mais constant du point de vue du nombre de repères par tour, qui servira de "base de temps" nécessaire au traitement de l'information de position.The present invention relates to angular position sensors with electrical information outputs; they can also be associated with a speed sensor which, in addition to its own function, delivers a "train of variable information with speed, but constant from the point of view of the number of benchmarks per revolution, which will serve as" time base "necessary for processing position information.

Des dispositifs autres que le capteur de vitesse peuvent être utilisés pour la fonction base de temps.Devices other than the speed sensor can be used for the time base function.

Dans les dispositifs connus actuellement, la mesure de position (P) peut s'effectuer des façons suivantes
C.1 Système "selsyn"; la copie de l'information se fait d'une
façon électromécanique par "synchromachine".In currently known devices, the position measurement (P) can be carried out in the following ways
C.1 "SELESYN"system; the information is copied
electromechanical way by "synchromachine".

C.2 Capteur potentiométrique qui délivre une information de
"résistance électrique" (R) R = f (P) C.3 D'un capteur capacitif qui délivre une information de
capacité électrique" (C) C = f (P)
C.4 D'un capteur selfique qui délivre une information de "self
électrique" L = f (P)
C.5 De disque codé, l'information pouvant entre sortie par contact
électrique, optoélectrique ou magnétique.C.2 Potentiometric sensor which provides information
"electrical resistance" (R) R = f (P) C.3 Of a capacitive sensor which delivers information of
electrical capacity "(C) C = f (P)
C.4 An inductive sensor which delivers "self" information
electric "L = f (P)
C.5 From coded disc, information that can enter between contact output
electric, optoelectric or magnetic.

Ces dispositifs présentent en tout ou partie les inconvénients suivants
- Fiabilité
- Définition (précision)
- Prix
- Difficulté d'interprétation des résultats.These devices have all or part of the following drawbacks
- Reliability
- Definition (precision)
- Price
- Difficulty interpreting the results.

Dans le cas de l'utilisation d'un capteur potentiomètre utilisé pour réaliser une "girouette marine", l'usure de la piste du potentiomètre s'effectue même lorsque l'appareil n'est pas en marche d'où détérioration rapide du capteur ceci pour des périodes de 6 à 18 mois. In the case of the use of a potentiometer sensor used to make a "marine vane", the wear of the potentiometer track takes place even when the device is not in operation where rapid deterioration of the sensor this for periods of 6 to 18 months.

Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter tous ces inconvénients, les organes nécessaires au captage de l'information sont totalement dépourvus d'usure.The device according to the invention makes it possible to avoid all of these drawbacks, the members necessary for capturing the information are completely free from wear.

Il peut suivant les moyens mis en oeuvre entre d'une très grande précision (mieux que le centième de degrés), posséder, si besoin est, une "origine" ajustable électroniquement ce qui permet de positionner le zéro du capteur gans intervention mécanique, et enfin de posséder une fiabilité inconnue jusqu'alors.Depending on the means used, it can be very precise (better than a hundredth of a degree), have, if necessary, an electronically adjustable "origin" which makes it possible to position the zero of the sensor without mechanical intervention, and finally to have a reliability previously unknown.

Le dispositif, objet de l'invention comporte comme organe d'entrée un axe appelé axe d'angle sur lequel est transmis la variation, angulaire, cet axe peut donc réaliser une rotation de 3600 à K.pi près; un capteur solidaire de cet axe appelé "capteur d'angle (a ) transmettra une information en relation avec la position de l'axe d'angle.The device which is the subject of the invention comprises, as input member, an axis called the angle axis on which the angular variation is transmitted, this axis can therefore rotate 3600 to K.pi near; a sensor integral with this axis called "angle sensor (a) will transmit information relating to the position of the angle axis.

Un deuxième capteur fixé sur le bâti en un point réputé origine, ou angle zéro (C0).A second sensor fixed on the frame at a point deemed to be origin, or zero angle (C0).

Sur un deuxième axe appelé "axe émetteur", indépendant de l'axe d'angle, sera fixé un dispositif émetteur qui générera dans les capteurs ok et CO un signal par tour (de l'axe émetteur). On a second axis called "transmitter axis", independent of the angle axis, will be fixed a transmitter device which will generate in the ok and CO sensors a signal per revolution (of the transmitter axis).

Le système de "base de temps" dont dépend la précision de la présente invention pourra être réalisé de diverses façons, mais il délivrera toujours un nombre d'information N invariable par tour quel que soit la vitesse de rotation de l'axe émetteur.The “time base” system on which the accuracy of the present invention depends can be achieved in various ways, but it will always deliver a number of information N invariable per revolution regardless of the speed of rotation of the transmitting axis.

N.B. - Les capteurs peuvent 8trie soit magnétiques, électriques, photo-électriques ou de tout autre procédé.N.B. - The sensors can be either magnetic, electric, photoelectric or any other process.

Nous sortons donc du dispositif objet de la présente invention les informations suivantes - Une information de position relative à l'angle mesuré - Une information de position "origine" - Une information de vitesse - Des informations dites de "base de temps" dont l'utilisation sera décrite dans l'exemple ci-dessous.We therefore leave the device which is the subject of the present invention the following information - position information relating to the angle measured - position information "origin" - speed information - information known as "time base" including usage will be described in the example below.

Le dessin nl annexé illustre, à titre d'exemple un mode de dispositif conforme à la présente invention; en vue de réaliser un capteur girouette-anémomètre où, particularité, la fonction "base de temps" sera réalisée par l'axe de l'anémomètre. The accompanying drawing nl illustrates, by way of example, a device mode in accordance with the present invention; with a view to producing a wind vane-anemometer sensor where, in particular, the "time base" function will be performed by the axis of the anemometer.

Dans notre exemple l'angle K à mesurer sera celui compris entre
la direction du vent et un "point d'origine" qui sera soit à
l'avant d'un navire ou dans d'autres cas de nord (le capteur
origine "Nord" étant automatiquement calé gracie à un système
boussole, cas des stations météorologiques mobiles).In our example the angle K to be measured will be that between
wind direction and a "point of origin" which will either be
the bow of a ship or in other cases from the north (the sensor
origin "North" being automatically calibrated thanks to a system
compass, case of mobile weather stations).

La voilure (1) se positionnant dans le sens du vent imprimera à
l'axe (2) un angle par rapport à origine, un émetteur (3)
solidaire de l'axe (4) entrarné par l'anémomètre (5) générera
à chaque tour un signal dans les capteurs Cl et CO. Un dispositif
(8) solidaire de l'axe (4) génèrera à chaque tour un nombre d'in
formations N dans le capteur "base de temps" C Bt (9).The wing (1) positioned in the direction of the wind will print at
the axis (2) an angle with respect to the origin, a transmitter (3)
integral with the axis (4) connected by the anemometer (5) will generate
at each turn a signal in the Cl and CO sensors. A device
(8) integral with the axis (4) will generate a number of in each turn
N formations in the "time base" sensor C Bt (9).

La mesure de l'angle s'effectuera en comptant les signaux de la
"base de temps" par un système digital ou analogique durant la
période délimitée par les capteurs CO et JlL
En se référant à la figure (2) le capteur d'origine CO, délivrant
les impulsions (Io) met le dispositif compteur d'information sur
marche, le capteur d'angle C délivrant les impulsions (II) le
met sur arrêt. Si par exemple, "la base de temps" délivre 360
impulsions par tour, nous aurons un nombre d'impulsion (17)
compté durant la période de comptage à la valeur de l'angle
mesuré directement en degrés, il sera possible avec un dispositif
électronique approprié d'afficher directement l'angle babord ou
tribord d'une façon digitale et ou analogique.The angle measurement will be made by counting the signals of the
"time base" by a digital or analog system during the
period delimited by the CO and JlL sensors
Referring to figure (2) the CO original sensor, delivering
the pulses (Io) puts the information counter device on
on, the angle sensor C delivering the pulses (II) the
turns off. If for example, "time base" delivers 360
pulses per revolution, we will have a pulse number (17)
counted during the counting period at the angle value
measured directly in degrees, it will be possible with a device
suitable electronics to directly display the port angle or
starboard in a digital and or analog way.

Exemple 2 - On pourra aussi effectuer la mesure de la position
linéaire d'un piston dans un cylindre; l'angle (gel) mesuré par
rapport au villebrequin correspondrait à une position de piston.Example 2 - We can also measure the position
linear of a piston in a cylinder; the angle (gel) measured by
relation to the Villebrequin would correspond to a piston position.

Exemple 3 - Cas d'une base mobile de radar commandant un tir
d'engin quelconque, la position de l'antenne pourrait être fournie
grâce au dispositif relaté dans la présente invention Le point
origine étant réalisé par le calage automatique du capteur CO par
un système magnétique du type boussole ou par un système à
inertie.Example 3 - Case of a mobile radar base controlling a fire
any machine, the position of the antenna could be provided
thanks to the device reported in the present invention The point
origin being achieved by automatic calibration of the CO sensor by
a magnetic system of the compass type or by a system with
inertia.

f) Le dispositif1 objet de l'invention peut être utilisé dans tous
les cas où l'on a besoin de posséder un capteur à grande fiabilité.f) The device1 object of the invention can be used in all
cases where you need to have a highly reliable sensor.

Tout particulièrement dans l'utilisation de girouette-anémomètre,
marine, aéronautique, bâtiments etc ... Ce dispositif pourra
entre aussi utilisé en atmosphère explosive (pétrochimie) étant donné la possibilité de réaliser un capteur suivant les concepts de la présente invention, dépourvu de tout contact électrique (dans tous les cas de sécurité intrinsèque).Especially in the use of wind vane anemometer,
marine, aeronautics, buildings etc ... This device can
also used in an explosive atmosphere (petrochemical) given the possibility of producing a sensor according to the concepts of the present invention, devoid of any electrical contact (in all cases of intrinsic safety).

Ce dispositif peut aussi grâce à sa sortie digitale servir de capteur d'asservissement angulaire. Thanks to its digital output, this device can also serve as an angular servo sensor.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1- DisDositif permettant de fournir une information en relation avec la oosition angulaire d'un axe. Avec ou sans capteur de vitesse. Caractérisé en se qutil est constitué Dar : un organe d'entrée (21; un capteur d'angle Cl (6) solidaire de l'organe d'entrée (2) un canteur fixe dit "capteur origine ou d'angle zéro CO (7), un axe émetteur (4), un émetteur (3) solidaire de l'axe émetteur générant dans les capteurs CO et CV une ou plusieurs isoulsions Dar tour, un capteur CBT (9) Z- Dispositif suivant la revendication 1 Caractérisé par le fait qu'il est base' sur le concept d'une exploration dynamique de la grandeur a mesurer, cette grandeur est vérifiée à chaque tour avec comptage et remise à zéro systématique.CLAIMS 1- Device for providing information relating to the angular position of an axis. With or without speed sensor. Characterized in that it is constituted Dar: an input member (21; an angle sensor Cl (6) integral with the input member (2) a fixed chipper called "origin sensor or zero angle CO ( 7), an emitter axis (4), an emitter (3) integral with the emitter axis generating in the CO and CV sensors one or more isoulsions Dar tower, a CBT sensor (9) Z- Device according to claim 1 Characterized by the fact that it is based on the concept of a dynamic exploration of the quantity to be measured, this quantity is checked at each turn with counting and systematic reset. 3- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est d'une grande souplesse de conception, notemment dans le choix du type des capteurs internes (CO, Cet et CBT) qui peuvent être indifférament électrique, magnetique, capacitif, optoelectronique, pneumatique. Sans qu'ils soient tous de même type. 3- Device according to claim 1, characterized in that it is very flexible in design, notably in the choice of the type of internal sensors (CO, Cet and CBT) which can be either electrical, magnetic, capacitive, optoelectronics, pneumatics. Without all of them being of the same type. 4- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que la précision du dispositif est principalement due aux nombres d'informations fournies par la fonction base de temps par tour d'exploration. 4- Device according to claim 1. Characterized by the fact that the precision of the device is mainly due to the numbers of information provided by the time base function per exploration round. 5- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que la fonction base de temps (8-9 ), l'axe émetteur (4) l'émetteur (3) peuvent être entrainés par vu anemomètre (5) (fig. 1) 5- Device according to claim 1. Characterized by the fact that the time base function (8-9), the transmitter axis (4) the transmitter (3) can be driven by an anemometer (5) (fig. 1 ) 6- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que le système base de temps constitué par vu axe émetteur (4), vu émetteur (3), vu moteur, avec ou sans réducteur, avec ou sans diviseur électronique (-N) attaqué par vu gét;rateur de fréquence (FBT) permet de porter la précision du dispose tif à vue valeur satisfaisant les impératifs les plus sévères (fig. 3)  6- Device according to claim 1. Characterized by the fact that the time base system constituted by seen emitter axis (4), seen emitter (3), seen motor, with or without reducer, with or without electronic divider (-N) attacked by sight gét; frequency regulator (FBT) makes it possible to bring the precision of the dispos tif to sight value satisfying the most severe imperatives (fig. 3)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111781397A (en) * 2020-06-08 2020-10-16 湖北工程学院 A wind direction detector

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