| 1 |
\documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} |
| 2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref} |
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref} |
| 3 |
\usepackage[utf8]{inputenc} |
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc} |
| 4 |
\usepackage[czech]{babel} |
4 |
\usepackage[czech]{babel} |
| 5 |
\usepackage{graphicx} |
5 |
\usepackage{graphicx} |
| 6 |
\textwidth 16cm \textheight 25cm |
6 |
\textwidth 16cm \textheight 25cm |
| 7 |
\topmargin -1.3cm |
7 |
\topmargin -1.3cm |
| 8 |
\oddsidemargin 0cm |
8 |
\oddsidemargin 0cm |
| 9 |
\pagestyle{empty} |
9 |
\pagestyle{empty} |
| 10 |
\begin{document} |
10 |
\begin{document} |
| 11 |
\title{Automatická meteostanice AWS01B} |
11 |
\title{Automatická meteostanice AWS01B} |
| 12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz} |
| 13 |
\maketitle |
13 |
\maketitle |
| 14 |
|
14 |
|
| 15 |
\thispagestyle{empty} |
15 |
\thispagestyle{empty} |
| 16 |
\begin{abstract} |
16 |
\begin{abstract} |
| 17 |
Konstrukce autonomní stanice s vlastní autodiagnostikou. Meteostanice by měla pracovat v odlehlých oblastech společně s dalšími vědeckými přístroji, jako jsou například robotické teleskopy. |
17 |
Konstrukce autonomní stanice s vlastní autodiagnostikou. Meteostanice by měla pracovat v odlehlých oblastech společně s dalšími vědeckými přístroji, jako jsou například robotické teleskopy. |
| 18 |
Typickým problémem těchto aplikací jsou omezené energetické zdroje, přenos dat v dlouhých intervalech, ale možnost bezprostředního nahlášení poruchy přes úzkopásmový datový kanál. |
18 |
Typickým problémem těchto aplikací jsou omezené energetické zdroje, přenos dat v dlouhých intervalech, ale možnost bezprostředního nahlášení poruchy přes úzkopásmový datový kanál. |
| 19 |
\end{abstract} |
19 |
\end{abstract} |
| 20 |
|
20 |
|
| 21 |
\begin{figure} [htbp] |
21 |
\begin{figure} [htbp] |
| 22 |
\begin{center} |
22 |
\begin{center} |
| 23 |
\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG} |
23 |
\includegraphics [width=80mm] {./img/AWS01B_complete.JPG} |
| 24 |
\end{center} |
24 |
\end{center} |
| 25 |
\end{figure} |
25 |
\end{figure} |
| 26 |
|
26 |
|
| 27 |
\tableofcontents |
27 |
\tableofcontents |
| 28 |
|
28 |
|
| 29 |
|
29 |
|
| 30 |
\section{Technické parametry} |
30 |
\section{Technické parametry} |
| 31 |
\begin{table}[htbp] |
31 |
\begin{table}[htbp] |
| 32 |
\begin{center} |
32 |
\begin{center} |
| 33 |
\begin{tabular}{|c|c|c|} |
33 |
\begin{tabular}{|c|c|c|} |
| 34 |
\hline |
34 |
\hline |
| 35 |
\multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline |
35 |
\multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline |
| 36 |
Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline |
36 |
Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline |
| 37 |
Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline |
37 |
Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline |
| 38 |
Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline |
38 |
Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline |
| 39 |
Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline |
39 |
Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline |
| 40 |
IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline |
40 |
IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline |
| 41 |
Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline |
41 |
Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline |
| 42 |
\end{tabular} |
42 |
\end{tabular} |
| 43 |
\end{center} |
43 |
\end{center} |
| 44 |
\end{table} |
44 |
\end{table} |
| 45 |
|
45 |
|
| 46 |
\newpage |
46 |
\newpage |
| 47 |
\section{Úvod} |
47 |
\section{Úvod} |
| 48 |
|
48 |
|
| 49 |
Měření meteorologických veličin je běžným problémem v technické praxi neboť je jimi značně ovlivněno mnoho procesů nejen zemědělského systému, ale i výzkumných a ekonomických aktivit, je tudíž žádoucí, aby tyto veličiny byly měřeny s vysokou kvalitou a spolehlivostí. |
49 |
Měření meteorologických veličin je běžným problémem v technické praxi neboť je jimi značně ovlivněno mnoho procesů nejen zemědělského systému, ale i výzkumných a ekonomických aktivit, je tudíž žádoucí, aby tyto veličiny byly měřeny s vysokou kvalitou a spolehlivostí. |
| 50 |
|
50 |
|
| 51 |
Za účelem vývoje speciální meteorologické stanice vybavené autodiaognostikou byly vybrány speciální snímače, které umožňují kromě změření dané veličiny získat ještě nějakou další znalost o stavu zařízení. |
51 |
Za účelem vývoje speciální meteorologické stanice vybavené autodiaognostikou byly vybrány speciální snímače, které umožňují kromě změření dané veličiny získat ještě nějakou další znalost o stavu zařízení. |
| 52 |
|
52 |
|
| 53 |
\subsection{Použité snímače} |
53 |
\subsection{Použité snímače} |
| 54 |
|
54 |
|
| 55 |
|
55 |
|
| 56 |
\subsubsection{Anemometr} |
56 |
\subsubsection{Anemometr} |
| 57 |
|
57 |
|
| 58 |
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. |
58 |
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. |
| 59 |
|
59 |
|
| 60 |
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. |
60 |
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. |
| 61 |
|
61 |
|
| 62 |
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. |
62 |
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. |
| 63 |
|
63 |
|
| 64 |
\subsubsection{smer vetru} |
64 |
\subsubsection{smer vetru} |
| 65 |
|
65 |
|
| 66 |
\section{Struktura zpracování dat} |
66 |
\section{Struktura zpracování dat} |
| 67 |
|
67 |
|
| 68 |
Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpacování do fyzikálního rozměru. |
68 |
Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpacování do fyzikálního rozměru. |
| 69 |
|
69 |
|
| 70 |
|
70 |
|
| 71 |
\subsubsection{Autodiagnostický systém} |
71 |
\subsubsection{Autodiagnostický systém} |
| 72 |
|
72 |
|
| 73 |
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. |
73 |
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. |
| 74 |
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. |
74 |
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. |
| 75 |
|
75 |
|
| 76 |
|
76 |
|
| 77 |
|
77 |
|
| 78 |
|
78 |
|
| 79 |
|
79 |
|
| 80 |
\subsection{Mechanická konstrukce} |
80 |
\subsection{Mechanická konstrukce} |
| 81 |
|
81 |
|
| 82 |
Meteostanice má klasickou mechanickou konstrukci, kde je na hlavním nosníku připevněno několik výložníků s jednotlivými snímači. |
82 |
Meteostanice má klasickou mechanickou konstrukci, kde je na hlavním nosníku připevněno několik výložníků s jednotlivými snímači. |
| 83 |
|
83 |
|
| 84 |
\section{Kalibrace a testování} |
84 |
\section{Kalibrace a testování} |
| 85 |
|
85 |
|
| 86 |
Použitá čidla vlhkosti jsou od výroby kalibrována na chybu v toleranci 2\%. Anemometr lze zkalibrovat buď v aerodynamickém tunelu, nebo |
86 |
Použitá čidla vlhkosti jsou od výroby kalibrována na chybu v toleranci 2\%. Anemometr lze zkalibrovat buď v aerodynamickém tunelu, nebo |
| 87 |
|
87 |
|
| 88 |
\subsubsection{Instalace} |
88 |
\subsubsection{Instalace} |
| 89 |
|
89 |
|
| 90 |
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. |
90 |
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. |
| 91 |
|
91 |
|
| 92 |
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. |
92 |
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. |
| 93 |
|
93 |
|
| 94 |
|
94 |
|
| 95 |
|
95 |
|
| 96 |
\begin{thebibliography}{99} |
96 |
\begin{thebibliography}{99} |
| 97 |
\bibitem{DR2G}{Původní konstrukce} |
97 |
\bibitem{DR2G}{Původní konstrukce} |
| 98 |
\href{http:// odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}{odkaz na nejakou zajimavou konstrukci} |
98 |
\href{http:// odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}{odkaz na nejakou zajimavou konstrukci} |
| 99 |
|
99 |
|
| 100 |
\end{thebibliography} |
100 |
\end{thebibliography} |
| 101 |
\end{document} |
101 |
\end{document} |