Rev 2958 Rev 2959
Line 1... Line 1...
1 \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} 1 \documentclass[12pt,a4paper,oneside]{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
Line 22... Line 22...
22 \begin{center} 22 \begin{center}
23 \includegraphics [width=80mm] {./img/AWS01B_complete.JPG} 23 \includegraphics [width=80mm] {./img/AWS01B_complete.JPG}
24 \end{center} 24 \end{center}
25 \end{figure} 25 \end{figure}
26   26  
-   27 \newpage
27 \tableofcontents 28 \tableofcontents
28   29  
29   30  
30 \section{Technické parametry} 31 \section{Technické parametry}
31 \begin{table}[htbp] 32 \begin{table}[htbp]
32 \begin{center} 33 \begin{center}
33 \begin{tabular}{|c|c|c|} 34 \begin{tabular}{|c|c|c|}
34 \hline 35 \hline
35 \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline 36 \multicolumn{1}{|c|}{Parametr} & \multicolumn{1}{|c|}{Hodnota} & \multicolumn{1}{|c|}{Poznámka} \\ \hline
36 Napájecí napětí analogové části & $\pm$10V & 100mA \\ \hline -  
37 Napájecí napětí digitální části & +5V & 300mA \\ \hline -  
38 Napájecí napětí LNA & do +20V & max 500mA \\ \hline 37 Napájecí napětí & +5V & 100mA \\ \hline
39 Frekvenční rozsah & 0,5 - 200 MHz & Při osazení vybranými součástkami i 450MHz \\ \hline -  
40 IIP3 & $>$ 0dB & Předběžný údaj \\ \hline 38 Provozní teplotní rozsah & -40 - 80 &
41 Šumové číslo & $<$ 30dB & \\ \hline 39 \\ \hline
42 \end{tabular} 40 \end{tabular}
43 \end{center} 41 \end{center}
44 \end{table} 42 \end{table}
45   43  
46 \newpage 44 \newpage
Line 53... Line 51...
53 \subsection{Použité snímače} 51 \subsection{Použité snímače}
54   52  
55   53  
56 \subsubsection{Anemometr} 54 \subsubsection{Anemometr}
57   55  
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. 56 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.
-   57  
-   58 \begin{figure} [htbp]
-   59 \begin{center}
-   60 \includegraphics [width=80mm] {./img/Anemometer_original.JPG}
-   61 \end{center}
-   62 \caption{Původní řešení anemometru s jazýčkovým kontaktem}
-   63 \end{figure}
-   64  
-   65 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.
-   66  
-   67 \begin{figure} [htbp]
-   68 \begin{center}
-   69 \includegraphics [width=80mm] {./img/Anemometer_modified.JPG}
-   70 \end{center}
-   71 \caption{Modifikovaný anemometr s magnetickým snímačem MAG01A}
-   72 \end{figure}
59   73  
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   74  
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. 75 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   76  
-   77  
64 \subsubsection{smer vetru} 78 \subsubsection{Směr větru}
-   79  
-   80 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.
-   81  
-   82 \begin{figure} [htbp]
-   83 \begin{center}
-   84 \includegraphics [width=80mm] {./img/Wind_direction.JPG}
-   85 \end{center}
-   86 \caption{Jazýčkové kontakty snímající pozici magnetu v rotoru s praporkem}
-   87 \end{figure}
-   88  
-   89 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.
-   90  
-   91 \begin{figure} [htbp]
-   92 \begin{center}
-   93 \includegraphics [width=80mm] {./img/Wind_direction_modified1.JPG}
-   94 \end{center}
-   95 \caption{Jazýčkové kontakty byly nahrazeny magnetometrem}
-   96 \end{figure}
-   97  
-   98 \subsubsection{Srážky}
-   99  
-   100 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.
-   101  
-   102 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.
-   103  
-   104 \subsubsection{Vlhkost a teplota vzduchu}
-   105  
-   106 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.
-   107  
65   108  
66 \section{Struktura zpracování dat} 109 \section{Struktura zpracování dat}
67   110  
68 Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpacování do fyzikálního rozměru. 111 Pro zpracování dat je zvolen víceúrovňový systém, kdy v první úrovni jsou data pouze vyčítána a provedeno jejich základní zpracování do fyzikálního rozměru.
69   112  
70   113  
71 \subsubsection{Autodiagnostický systém} 114 \subsubsection{Autodiagnostický systém}
72   115  
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. 116 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. -  
75 -  
76   117  
77   118  
-   119 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.
-   120  
-   121 \begin{table}[htbp]
-   122 \caption{Tabulka křížových efektů mezi jednotlivými měřenými veličinami}
-   123 \begin{tabular}{|l|c|c|c|c|c|}
-   124 \hline
-   125 & \multicolumn{ 5}{c|}{Changed variable} \\ \hline
-   126 Impacted variable & Humidity & Wind speed & Wind direction & Rain & Temperature \\ \hline
-   127 Humidity & & Change & Independent & increased & Proportional \\ \hline
-   128 Wind speed & Almost Independent & & Contrained & Independent & Independent \\ \hline
-   129 Wind direction & Independent & Contrained & & Independent & Independent \\ \hline
-   130 Rain & Proportional on high values & Almost Independent & Independent & & Independent \\ \hline
-   131 Temperature & Change & Change & Independent & Decrease & \\ \hline
-   132 \end{tabular}
-   133 \label{}
-   134 \end{table}
-   135
78   136  
79   137  
80 \subsection{Mechanická konstrukce} 138 \subsection{Mechanická konstrukce}
81   139  
82 Meteostanice má klasickou mechanickou konstrukci, kde je na hlavním nosníku připevněno několik výložníků s jednotlivými snímači. 140 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.
83   141  
84 \section{Kalibrace a testování} 142 \section{Kalibrace a testování}
85   143  
86 Použitá čidla vlhkosti jsou od výroby kalibrována na chybu v toleranci 2\%. Anemometr lze zkalibrovat buď v aerodynamickém tunelu, nebo 144 Použitá čidla vlhkosti jsou od výroby kalibrována na chybu v toleranci 2\%. Anemometr lze zkalibrovat buď v aerodynamickém tunelu, nebo
87   145  
88 \subsubsection{Instalace} 146 \subsubsection{Instalace}
89   147  
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. 148 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.
91   149  
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. 150 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   151  
94   152  
95   153  
96 \begin{thebibliography}{99} 154 \begin{thebibliography}{99}
97 \bibitem{DR2G}{Původní konstrukce} 155 \bibitem{MAG01A}{Magnetický snímač} \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/MAG01A}{Tříosý digitální magnetometr MAG01A}
98 \href{http:// odkaz na nejakou zajimavou konstrukci}{odkaz na nejakou zajimavou konstrukci} 156 \bibitem{SHT25V01A}{Měření teploty} \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/SHT25V01A}{ Digitální senzor relativní vlhkosti a teploty}
99   -  
100 \end{thebibliography} 157 \end{thebibliography}
101 \end{document} 158 \end{document}
102 159