Medición de la dirección del viento - descripción de una veleta
La dirección del viento es detectada con una veleta. Existen varios modelos de veleta en relación con la medida que dan y la forma de darla. Algunas dan una señal analógica (generalmente una tensión entre 0 y 10 V) que es proporcional al angulo respecto de una referencia dada. Otras incorporan un codificador angular con una linea de comunicaciones a través de la cual dan la medida de ese angulo directamente en forma numérica.
Otras veletas tiene una estructura más simple y proveen una señal digital cuyo "ciclo de trabajo" ("duty cycle" en inglés) corresponde con el "error de orientación" entre una referencia, dada por su base que es fija, y la veleta propiamente dicha. El siguiente video muestra su funcionamiento.
La parte móvil acaba en un disco no completo, con un angulo sólido de menos de 180 grados. Pongamos (180 -5) grados. este disco interrumpe o deja pasar la luz imitada con el led de un dispositivo que consiste en un led y un foto-detector. La salida de este foto-detector es la que se muestra en el osciloscopio de la figura anterior.
La señal generada por la veleta es una señal digital que presenta la medida de la desorientación de la góndola, es decir, de la diferencia entre la orientación de la góndola y la dirección del viento. Es una señal oscilante cuyo "ciclo de trabajo" ("duty cycle" en inglés) es la medida de esta diferencia de ángulos. El "ciclo de trabajo" de una señal periódica es la relación entre el tiempo en que la señal está en estado "On" respecto al periodo de dicha señal.
La veleta es un dispositivo que se comporta como un péndulo excitado por el viento en vez de por la gravedad. Como se puede apreciar en el vídeo anterior, el detector fotoeléctrico recibe señal cuando el camino de su luz no es entorpecido por el semicírculo asociado a la veleta, lo cual depende del punto de oscilación de la misma y de su posición relativa respecto a su base, que está fija a la Góndola. El siguiente gráfico muestra 4 situaciones que ilustran estos conceptos.
El semicírculo opaco de la veleta está representado por el semicírculo rosa. El sector circular indica la zona de oscilación de la parte móvil de la veleta . En el primer caso (a la izquierda) la posición de la fuente de luz en la veleta no es entorpecida nunca: por ello la salida del sensor de la veleta está siempre excitado (linea negra). En el segundo caso, la oscilación de la veleta hace que durante un pequeña parte de la oscilación la luz de la veleta no llega al sensor, y tenemos una señal de salida que, en la mayor parte del tiempo, está excitada. En el tercero solo durante una pequeña parte del ciclo de oscilación el sensor recibe luz. En el cuarto caso, el sensor no recibe luz en ningún momento de la oscilación.
Texto disponible con la licencia. Available only with license
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La medida de la desorientación mediante dispositivo requiere de un circuito que haga un tratamiento estadístico de estas tres situaciones (siempre en On, siempre en Off y oscilando), y, en el caso de que oscile, que haga una medida de su relación de aspecto.