/Designs/Measuring_instruments/AWS01B/DOC/src/AWS01A.cs.tex
1,4 → 1,4
\documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article}
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[czech]{babel}
24,6 → 24,7
\end{center}
\end{figure}
 
\newpage
\tableofcontents
 
 
33,12 → 34,9
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
\multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline
Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline
Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline
Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline
Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline
IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline
Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline
Napájecí napětí & +5V & 100mA \\ \hline
Provozní teplotní rozsah & -40 - 80 &
\\ \hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{table}
55,31 → 53,91
 
\subsubsection{Anemometr}
 
Anemomentr je v původním provedení založený na použití jazýčkového kontaktu spínaného permanentním magnetem ve dvou polohách na otáčku. Toto provedení ale neumožňuje získat žádnou informaci o směru otáčení lopatek anemometru. Nelze proto detekovat poruchu typu chybějící lopatka na oběžném kole. Na základě nerovnoměrnosti rotačního pohybu. Tato porucha může v extrémním případě vést až k falešnému měření, kdy se bude poslední lopatka na oběžném kole vlivem aerodynamických sil kývat okolo spínací polohy jazýčkového kontaktu. Vzhledem k tomu, že rychlost kývání je v důsledku vzniku vírové struktury za lopatkou úměrná rychlosti větru, tak výstup se senzoru se bude podobat měřené hodnotě.
Anemometr je v původním provedení založený na použití jazýčkového kontaktu spínaného permanentním magnetem ve dvou polohách na otáčku. Toto provedení ale neumožňuje získat žádnou informaci o směru otáčení lopatek anemometru. Nelze proto detekovat poruchu typu chybějící lopatka na oběžném kole. Na základě nerovnoměrnosti rotačního pohybu. Tato porucha může v extrémním případě vést až k falešnému měření, kdy se bude poslední lopatka na oběžném kole vlivem aerodynamických sil kývat okolo spínací polohy jazýčkového kontaktu. Vzhledem k tomu, že rychlost kývání je v důsledku vzniku vírové struktury za lopatkou úměrná rychlosti větru, tak výstup se senzoru se bude podobat měřené hodnotě.
 
Pro účely autodiagnostiky byl anemometr proto upraven výměnou jazýčkového kontaktu za magnetický snímač MAG01A, který je sice určen pro použití v elektronických kompasech, ale jeho šířka pásma 160 Hz a rozsah měřeného magnetického pole je vyhovující i pro měření otáček anemometru.
\begin{figure} [htbp]
\begin{center}
\includegraphics [width=80mm] {./img/Anemometer_original.JPG}
\end{center}
\caption{Původní řešení anemometru s jazýčkovým kontaktem}
\end{figure}
 
Pro účely autodiagnostiky byl anemometr proto upraven výměnou jazýčkového kontaktu za magnetický snímač MAG01A \cite{MAG01A}, který je sice určen pro použití v elektronických kompasech, ale jeho šířka pásma 160 Hz a rozsah měřeného magnetického pole je vyhovující i pro měření otáček anemometru.
 
\begin{figure} [htbp]
\begin{center}
\includegraphics [width=80mm] {./img/Anemometer_modified.JPG}
\end{center}
\caption{Modifikovaný anemometr s magnetickým snímačem MAG01A}
\end{figure}
 
 
Výhodou této úpravy je, že pak lze ze snímače získat absolutní polohu oběžného kola a změřit rychlost otáčení v libovolné pozici (není proto třeba počítat impulzy a měřit periodu, nebo četnost) měření tak lze provést v konstantním čase nezávisle na rychlosti otáčení.
 
\subsubsection{smer vetru}
 
\subsubsection{Směr větru}
 
Snímač směru větru v originální konfiguraci obsahuje jazýčkové kontakty, které připojuji vždy jeden z rezistorů do odporového děliče tak, aby poloha praporku byla jednoznačně kódovaná napětím na výstupu.
 
\begin{figure} [htbp]
\begin{center}
\includegraphics [width=80mm] {./img/Wind_direction.JPG}
\end{center}
\caption{Jazýčkové kontakty snímající pozici magnetu v rotoru s praporkem}
\end{figure}
 
Tento způsob snímání je značně nerobustní a je i nedostatečný pro autodiagnostiku senzoru, protože poskytuje málo informací o pohybu praporku. Proto byl tento snímač nahrazen senzorem magnetického pole \cite{MAG01A} podobně, jako v případě anemometru.
 
\begin{figure} [htbp]
\begin{center}
\includegraphics [width=80mm] {./img/Wind_direction_modified1.JPG}
\end{center}
\caption{Jazýčkové kontakty byly nahrazeny magnetometrem}
\end{figure}
 
\subsubsection{Srážky}
 
Pro měření vodních srážek bylo zvoleno klasické čidlo s člunkovým srážkoměrem. A nebylo ani modifikováno. Neboť je nepravděpodobné, že zde vznikne jiná porucha, než zamrznutí, nebo ucpání.
 
Klasický člunkový srážkoměr generuje impulz při překlopení člunku. Překlápění není příliš časté. Proto je vhodnější zaznamenávat okamžik překlopení pro přesnější lokalizaci srážek v čase. Tento systém zaznamenávání dat je dostatečně robustní pro autodiagnostiku čidla s využitím informace z jiných snímačů.
 
\subsubsection{Vlhkost a teplota vzduchu}
 
Měřění relativní vlhkosti a teploty vzduchu je klíčovou součástí meteostanice. Proto byla pro tento účel vybrána speciální čidla \cite{SHT25V01A}, která mají integrováno miniaturní topné těleso umožňující mírné zahřátí senzoru a tím otestování citlivosti senzoru. O tomto testu se předpokládá, že bude aktivován v pseudonáhodném čase nadřazeným systémem.
 
 
\section{Struktura zpracování dat}
 
Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpacování do fyzikálního rozměru.
Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpracování do fyzikálního rozměru.
 
 
\subsubsection{Autodiagnostický systém}
 
Z důvodu komplexnosti měřených veličin byly již v prvním stupni zpracování do systému implementovány vlastní metody specifické pro jednotlivá čidla umožňující detekovat značnou část poruch jednotlivých čidel.
Další stupeň detekce poruch využívá křížových vazeb mezi jednotlivými veličinami. Uvažované vazby jsou shrnuty v tabulce. Tato úroveň zpracování nevyužívá historii dat, využití historie naměřených veličin se předpokládá až v další úrovni.
 
 
Další stupeň detekce poruch využívá křížových vazeb mezi jednotlivými veličinami. Uvažované vazby jsou shrnuty v tabulce. Tato úroveň zpracování nevyužívá historii dat, využití historie naměřených veličin se předpokládá až v další úrovni zpracování.
 
\begin{table}[htbp]
\caption{Tabulka křížových efektů mezi jednotlivými měřenými veličinami}
\begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
\hline
& \multicolumn{ 5}{c|}{Changed variable} \\ \hline
Impacted variable & Humidity & Wind speed & Wind direction & Rain & Temperature \\ \hline
Humidity & & Change & Independent & increased & Proportional \\ \hline
Wind speed & Almost Independent & & Contrained & Independent & Independent \\ \hline
Wind direction & Independent & Contrained & & Independent & Independent \\ \hline
Rain & Proportional on high values & Almost Independent & Independent & & Independent \\ \hline
Temperature & Change & Change & Independent & Decrease & \\ \hline
\end{tabular}
\label{}
\end{table}
 
 
\subsection{Mechanická konstrukce}
 
Meteostanice má klasickou mechanickou konstrukci, kde je na hlavním nosníku připevněno několik výložníků s jednotlivými snímači.
Meteostanice má klasickou mechanickou konstrukci, kde je na hlavním nosníku připevněno několik výložníků s jednotlivými snímači. Vyčítací elektronika je umístěna na výložníku ve vodotěsné elektroistalační krabici.
 
\section{Kalibrace a testování}
 
87,7 → 145,7
 
\subsubsection{Instalace}
 
Podmíky istalace meteorologické stanice přímo ovlivňují kvalitu z ní získaných dat. CHMU proto vydal směrnici popisující parametry prostředí, ve kterém může být takové měření prováděno se zaručenou kvalitou dat.
Podmínky instalace meteorologické stanice přímo ovlivňují kvalitu z ní získaných dat. CHMU proto vydal směrnici popisující parametry prostředí, ve kterém může být takové měření prováděno se zaručenou kvalitou dat.
 
Větrná korouhev stanice AWS01A musí být směrována podle os magnetometru tak, že kladná část osy X je natočena na geografický sever. Orientace ostatních čidel není kritická.
 
94,8 → 152,7
 
 
\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{DR2G}{Původní konstrukce}
\href{http:// odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}{odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}
 
\bibitem{MAG01A}{Magnetický snímač} \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/MAG01A}{Tříosý digitální magnetometr MAG01A}
\bibitem{SHT25V01A}{Měření teploty} \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/SHT25V01A}{ Digitální senzor relativní vlhkosti a teploty}
\end{thebibliography}
\end{document}