Wind meting

Voor het meten van de windsnelheid wordt de Conrad cup anemometer, bestel nr. 10.86.85 gebruikt (helaas niet meer leverbaar). Aan de rotor van de windsnelheidsmeter zit een magneetje dat per omwenteling een reedcontact sluit. De pulsjes van dit reedcontact worden geteld met een electronische teller die via I2C aan de Arduino inwincomputer is gekoppeld, (zie onderstaand schema).

De stand van de teller CA4040 wordt iedere drie seconden via het I2C IC PCF8574AP uitgelezen. De drie seconden waarden worden gebruikt voor de windgust. De hoogste 3 seconden windsnelheid per 10 minuten wordt als 10 minuten windgust gerapporteerd. De gemiddelde windsnelheid per 10 minuten wordt bepaald door alle pulsen over tien minuten te tellen en die snelheid te rapporteren.
Het ijken van de windsnelheidmeter is een verhaal apart. Op een windstille dag ben ik met de auto op een stille bosweg met verschillende snelheden heen en weer gereden, het aantal pulsen en de snelheid van de auto leveren dan de ijkwaarde voor de sensor op. Voor de Conrad 10.86.85 vond ik dat 10 pulsen per seconde overeen kwam met een windsnelheid van 10.7 m/s. En die ijkwaarde is in mijn datalogger ingevoerd.

Windrichting
De windrichting wordt gemeten met de Conrad windrichtingmeter, bestel nr. 10.86.93. (helaas is ook deze sensor niet meer leverbaar). De sensor gebruikt een 360 graden potmeter voor het weergeven van de stand van van de windvaan. De stand van de loper wordt iedere 12 seconden met de AD-convertor van de datalogger uitgelezen. De potmeter wordt met een spanning van 2 V gevoed, hierdoor kan de hoekstand van de windvaan worden berekend:

WR = Vuit * 180 °

Om een gemiddelde windrichting per 10 minuten te krijgen moet een vectorieel gemiddelde van de windrichting worden bepaald. Van iedere 12 seconden meting wordt de windrichting in een vector W - O en een vector Z - N gesplitst. De vector vec(O) = sin(WR), de vector vec(N) = cos(WR). Als men alle vectoren sommeert over 10 minuten krijgt men de resulterende vectoren over 10 minuten. De gemiddelde windrichting krijgt men door de arctangens van de vectorsommen te berekenen:

WRgem = ATN( vec(O) / vec(N)) °

Deze middelingsprocedure levert een goed gemiddelde van de windrichting op. Ondanks dat de windrichtingmeter regelmatig heen en weer staat te zwiepen, komen er toch redelijk rustige waarden uit (zie de grafieken).