Опытный макет датчика был размещен в тонкостенном корпусе 10 электролитического конденсатора чешского производства ∅45—50 мм, снабженном фторопластовыми втулками 2 и 11 по обоим торцам. Нижняя втулка 2 имеет резьбу для крепления корпуса на траверсе мачты и ориентировки в ДП. К ней закреплена флюгарка 1 и 18 с несущей картонной трубкой 6, свободно вращающейся вокруг неподвижного вертикального геркона 16 с зазором около 0,5 мм. К трубке приклеены собирающие поток кольца 3 и 8, изготовленные из набора ферритовых колец 3ХК7Х4Х2, и полюсные наконечники 5 и 7 из обломков кольца К38Х24Х7. Марки ферритов — от 10 000 до 2000 НМ.
Геркон 16 впаян в центральную часть фольгированной платы 14 толщиной 0,7—1 мм, причем нижний контакт геркона соединен с платой при помощи проволочки ПЭВ—0,1, приклеенной непосредственно к колбе геркона. Плата вклеена в стакан 10. При помощи накерненных выступов корпуса она предварительно центруется так, чтобы исключалось касание трубки 6, наконечников 5 и 7 геркона 16 и поверхности платы 14. Зазоры между этими элементами должны быть в пределах 0,6—0,8 мм. Зазор между платой 14 и магнитом 9 должен составлять также 0,6— 0,8 мм. Вертикальные люфты осей вертушки и флюгарки не должны превышать 0,3—0,4 мм.
Для надежной работы датчика необходим легкий и мощный магнит. Лучше всего использовать редкоземельный (самариевый) магнит 2Х5X5 мм с полюсными наконечниками из трансформаторной стали. Удовлетворительные результаты могут быть получены и при использовании магнита из феррита бария (2БА2; 3БА; 1БА) размером около 10Х6Х4,5, отшлифованного из разбитого магнита динамика. Для повышения надежности размыкания на дуговой полюс 5 иногда требуется наклеить осколок магнита 4, размер и положение которого нужно подобрать. Горизонтальный геркон 13 приклеен к торцу корпуса 10 через изоляционную прокладку и обычно четко срабатывает от поля рассеяния магнита 9 при зазоре 1,5—2 мм.
Настройка датчика состоит в уравновешивании вращающихся систем вертушки и флюгарки, центрировании их таким образом, чтобы исключить задевания за неподвижные части и выдержать рекомендованные зазоры. Четкая работа прибора достигается подбором соответствия магнита, системы магнитных зазоре в и чувствительности герконов так. чтобы, с одной стороны, обеспечивалась надежность срабатывания (отпускания) герконов в одних и тех же позициях подвижных частей, а с другой, — чтобы свободное вращение чашек анемометра и флюгарки не задерживалось силами притяжения. Данный компромисс достигается тем легче, чем чувствительнее герконы. Их чувствительность можно несколько повысить, если на выводы герконов надеть в качестве полюсных наконечников ферритовые бусины или кольца М10000НМ — 1 К7X2,5X1,2.
При правильной настройке, когда флюгарка развернута в диаметральную плоскость в сторону кормы, а вертушка равномерно вращается с любой частотой в рабочую сторону (выпуклостью чашек вперед), оба геркона срабатывают одновременно. По мере разворота флюгарки из ДП возникает запаздывание срабатывания вертикального геркона относительно срабатывания горизонтального, по которому и судят о направлении вымпельного ветра. Период же срабатывания каждого из герконов Т обратно пропорционален скорости ветра W. Моменты размыкания герконов существенного значения не имеют.
Чтобы преобразовать импульсные параметры в изменения величины среднего тока, проходящего через стрелочные указатели, необходимо электронное устройство, собранное по функциональной схеме, которая в книге приведена на рис. 6.12,а. Самый простой вариант — устройство на одной микросхеме К511ТВ1, управляющей токами двух приборов марки М42102 или им подобных с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки около 900 Ом. Устройство питается непосредственно от бортовой сети напряжением 12,6±2 В (рис. 2).
Микросхема содержит два J—К триггера, первый из которых формирует импульсы с изменяющимся в соответствии с разворотом флюгарки коэффициентом скважности, попеременно опрокидываясь и восстанавливаясь при срабатывании геркон Он используется в канале направления ветра. Другой триггер — канала скорости — используется как моновибратор, генерирующий импульсы, неизменные по длительности t, так что t＜T = K/W (скорость ветра W — максимальная), причем значение t устанавливается подстроенным резистором 33 кОм. Все подстроенные резисторы типа СПЗ-15.
Импульсные сигналы обоих триггеров фиксируются стабилитронными цепочками по амплитуде, усредняются при помощи RC фильтров и превращаются в токи, пропорциональные соответственно углу а и скорости ветра W. Чувствительность схемы устанавливается раздельно по каждому каналу подстроенными резисторами 47 кОм. Сглаживающие колебания стрелок конденсаторы выбираются с малыми утечками, например, типа ЭТО-2 или KS3 с емкостью более 330 мкФ/6,3 В.
При испытаниях схемы с датчиком необходимо помнить, что оба ее канала работают только при вращении вертушки.
На рис. 3 приведен один из возможных вариантов исполнения печатной платы устройства. Для соединения с датчиком, источником питания и выносными приборами использован разъем РГ1М-2-21 (на рис. 1 — 17).
От редакции
Многие наши читатели заинтересовались магнитоимпульсным измерителем скорости и направления ветра, краткое описание которого было опубликовано в книге Б. С. Тараторкина «Приборы для яхт и катеров» (Л., «Судостроение», 1984). Высказывались даже просьбы опубликовать такие подробные описания электронных устройств для маломерных судов, чтобы их мог построить любой радиолюбитель.
/Учитывая пожелания ряда наших читателей, публикуем пояснения, облегчающие воспроизведение анеморумбомстра и его настройку в любительских условиях. Пользуясь возможностью, обращаем также внимание на ряд ошибок, допущенных в упомянутой книге.
На рис. 2.8 — V3 должен быть заменен лампой МН1—0.068. На рис. 2.13 диоды V7, V8, V9 должны иметь обратное направление включения. На рис. 2.15, в точка на перекрестии линий от V2 и от H1 не нужна. На рис. 2.17 V5 нужно заменить МП35, A1 — K142FH2. На рис 1.4 точка на перекрестии линий от эмиттера V1 и от С2 лишняя. На рис. 3.12 должно быть V1, V2, V14. V15 — КД105В. На рис. 4.12 R7 должно составлять 200 Ом. На рис. 5.7 R12 должно составлять 120 кОм. На рис. 8.2 точка на перекрестии линий от R9 и R5 не нужна. На рис. 8.16 должна быть точка на пересечении линий от базы V4 и коллектора V3 нужно убрать соединение между этой точкой и землей. R7 должно составлять 820 Ом. На рис 8.18 точка начала обмотки 30 витков должна стоять снизу. На рис. 3.9 R1 должно составлять 1,6 кОм. На рис. 8.22 контакты К3.1 и K4.1 должны быть нормально открытыми.
На стр. 35. одиннадцатой строке снизу, следует читать «...обмоткой 2Х18 В...»; на стр. 132, двадцать седьмой строке снизу: «...тахогенераторов...»; на стр. 150, пятой строке сверху «...Uncosα...», на стр. 155, двадцать седьмой строке снизу: «...тахогенераторов...»