nguyenhoankhoa_theprince
New Member
Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các module phục vụ đo lường giám sát trong trạm khí tượng tự động
MỤC LỤC
Chương I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀTÀI.5
1.Cơsởpháp lý/ xuất xứcủa đềtài .5
2.Tính cấp thiết và mục tiêu nghiên cứu của đềtài .5
2.1 Tính cấp thiết .5
2.2 Mục tiêu nghiên cứu .11
3. Đối tượng thụhưởng và hiệu quảkinh tế- xã hội của đềtài.11
4. Phương pháp thực hiện.12
5. Nội dung, phạm vi nghiên cứu .13
6. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước. .14
7. Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước .14
7.1 Tổng quan .14
7.2 Giới thiệu các trạm khí tượng tự động của nước ngoài. .15
7.2.1 Trạm khí tượng tự động AWS 2700 hãng AANDERAA .15
7.2.2 Trạm khí tượng tự động RAWS-F hãng CAMPBELL.22
8. Kết quảkhảo sát thực tế .30
8.1 Khảo sát trạm khí tượng tự động Sân Bay Nội Bài - MIDAS IV- hãng
VAISALA .30
8.2 Khảo sát trạm khí tượng tự động Thanh Hóa và Hải Phòng.42
8.3 Các đại lượng và đơn vị đo gió: .46
8.4 Tìm hiểu các loại sensor đo gió. .49
8.4.1 Sensor đo gió chong chóng - kiểu cánh quạt hãng YOUNG. .49
8.4.2 Sensor đo gió chong chóng - kiểu chén gió hãng SUTRON.51
8.4.3 Sensor đo gió chong chóng - kiểu chén gió hãng VAISALA. .52
8.4.4 Sensor đo gió loại siêu âm.55
8.5 Tổng kết kết quảkhảo sát.59
9. Tổng kết các vấn đềkỹthuật cần giải quyết và giải pháp .60
Chương II. THIẾT KẾCHẾTẠO CÁC MODULE TRONG TRẠM KHÍ
TƯỢNG 62
1. Mô hình tổng thểmạng lưới khí tượng. .62
2. Thiết kếtổng quát trạm khí tượng .72
3. Thiết kếchếtạo module đo gió và Datalogger.73
3.1 Thiết kếMainboard.74
3.2 Thiết kếkhối LCD và bàn phím .80
3.3 Thiết kếkhối truyền thông .81
3.4 Khối nguồn .84
4. Xây dựng phần mềm cho Datalogger .85
4.1 Chức năng phần mềm.85
4.2 Cấu trúc của phần mềm.86
4.3 Xây dựng chức năng truyền thông dữliệu qua mạng GSM .87
4.4 Xây dựng chức năng lưu trữdữliệu .89
4.5 Các chức năng cài đặt và hiển thịtrên màn hình LCD .89
Chương III. THỬNGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .93
1. Thửnghiệm tại phòng thí nghiệm : .93
2. Thửnghiệm ngoài hiện trường: .98
KẾT LUẬN .127
LỜI CẢM ƠN.127
TÀI LIỆU THAM KHẢO.128
PHỤLỤC .129
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
o m/s, km/h, dặm/h, hải lý/ h mà hệ sốtỷ lệ M sẽ theo bảng sau:
Đơn vị tốc độ m/s: M= 0.0980 V = 0.0980 X + B
Đơn vị tốc độ km/h: M= 0.3528 V = 0.3528 X + B
Đơn vị tốc độ dặm/h: M= 0.2192 V = 0.2192 X + B
Đơn vị tốc độ hải lý/h: M= 0.1904 V = 0.1904 X + B
c) Nguyên lý đo hướng gió:
Hướng gió được xác định bằng cách gắn 1 chiết áp 10kΩ lên trục nằm bên
trong sensor đo gió. Khi hướng gió thay đổi lực gió sẽ tác động lên cánh dẫn
hướng của sensor đo gió làm thân của sensor đo gió lệch đi 1 góc, thân sensor đo
gió xoay sẽ tác động đến chiết áp làm cho chiết áp xoay theo và độ lớn của biến trở
thay đổi. Nếu ta đặt một điện áp chuẩn vào chiết áp, khi chiết áp bị xoay, điện áp
lấy ra trên chiết áp sẽ tỷ lệ với hướng gió. Công thức tính hướng gió cụ thể như
sau:
G =
Uref
U 360*
(độ);
Trong đó: : G là góc lệch
: U là điện áp đo được tại đầu ra của chiết áp
: Uref là điện áp chuẩn đặt vào chiết áp
d)Dải đo và tín hiệu đầu ra tốc độ của sensor đo gió:
- Dải đo tốc độ gió của bộ đo gió : 0- 60 m/s
- Dải đo hướng gió của bộ đo gió : 0-3600
51
- Ngưỡng cảm ứng là : 1,1 m/s
- Độ chính xác đo tốc độ gió : ± 0,3 m/s
- Độ chính xác đo hướng gió : ± 30
Tốc độ gió:
- Biên độ điện áp AC cảm ứng tại đầu ra sensor là như sau:
1,1m/s – 100m/s 0,18 – 16,3 VAC.
- Tần số điện áp AC cảm ứng tại đầu ra sensor là như sau:
1,1m/s – 100m/s 11,22 – 1020 Hz
Hướng gió:
- Chiết áp 10kΩ
- Đối với bộ đo gió MODEL 05106 thì điện áp đặt lên chiết áp là:
Uref max = 15VDC
8.4.2 Sensor đo gió chong chóng - kiểu chén gió hãng SUTRON.
a) Cấu tạo sensor:
Giống như Sensor đo gió chong chóng kiểu cánh quạt, cấu tạo sensor đo gió
chong chóng kiểu chén gió cũng gồm 2 phần, một phần để xác định tốc độ gió và
một phần để xác định hướng gió. Sự khác biệt giữa hai sensor là phần cánh quạt
được thay bằng hệ thống gồm 03 chén hứng gió.
Hình 27 - Sensor đo gió Model 5600-0241 hãng SUTRON
b) Nguyên lý đo tốc độ gió:
Trên thân của bộ phận đo tốc độ gió có gắn 03 chén nhựa hình nón. Dưới tác
dụng của lực gió hệ thống 03 chén gió sẽ quay. Trên trục của hệ thống chén hứng
gió có gắn một nam châm vĩnh cửu có hai cực, khi hệ thống chén gió quay sẽ tạo
ra điện áp xoay chiều hình sine, mỗi vòng quay tạo ra một chu kỳ điện áp sine.
52
Như vậy điện áp sine phát ra sẽ có tần số tỷ lệ với tốc độ gió. Tín hiệu đầu ra của
sensor là dạng xung với điện áp là 5 Volt DC.
Tỷ lệ xung ra và tốc độ gió là:
90Hz = 8,8 m/s
c) Nguyên lý đo hướng gió:
Hướng gió được xác định bởi một cánh chong chóng cân bằng, trên trục quay
của cánh cân bằng có gắn một biến trở (chiết áp) 10kΩ. Dưới tác dụng của hướng
gió thổi cánh chong chóng cân bằng xoay làm cho giá trị chiết áp thay đổi. Nếu ta
đặt một điện áp chuẩn vào chiết áp, khi chiết áp bị xoay, điện áp lấy ra trên chiết
áp sẽ tỷ lệ với hướng gió.
d) Dải đo và tín hiệu đầu ra của sensor
- Dải đo tốc độ gió của bộ đo gió : 0-50 m/s
- Dải đo hướng gió của bộ đo gió : 0-3600
- Ngưỡng cảm ứng là : 1,1 m/s
- Độ chính xác đo tốc độ gió : ± 0,5 m/s
- Độ chính xác đo hướng gió : ± 50
Tốc độ gió:
- Nguồn cung cấp từ (8 – 20 VDC)
- Tín hiệu đầu ra tốc độ gió: xung điện áp 5V
90Hz = 8,8 m/s
Hướng gió:
- Chiết áp 10kΩ
- Điện áp max đặt lên chiết áp là:
Uref max = 15VDC
8.4.3 Sensor đo gió chong chóng - kiểu chén gió hãng VAISALA.
Bộ sensor đo gió WA15 Wind set (do hãng Vaisala chế tạo) là một bộ sensor
đo gió mà bộ phận đo tốc độ gió và bộ phận đo hướng gió được chế tạo riêng biệt
thành 02 phần bao gồm:
Sensor đo tốc độ gió WAA151
Sensor đo hướng gió WAV151
53
Hình 28 - Bộ sensor đo gió Model WA15 Wind Set hãng VAISALA
8.4.3.1 Sensor đo tốc độ gió - kiểu chén gió WAA151
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sensor:
Hình 29 - Sensor đo tốc độ gió Model WAA151 hãng VAISALA
1. Hệ thống chén hứng gió
2. Trục sensor
3. Thân sensor
Thực chất sensor đo tốc độ gió Model WAA151 là một thiết bị quang điện tử
đáp ứng nhanh. Trên thân của bộ phận đo tốc độ gió có gắn 03 chén nhựa hình
nón. Dưới tác dụng của lực gió hệ thống 03 chén gió sẽ quay. Ở phần dưới trục
quay sensor người ta gắn một đĩa chắn tia hồng ngoại, mỗi vòng quay trùm sáng
54
hồng ngoại sẽ bị cắt 14 lần, đĩa quay ngắt tia hồng ngoại sẽ tạo ra một chuỗi xung
tại đầu ra của một phototransitor.
Đầu ra xung sẽ tỷ lệ với tốc độ gió.
b) Dải đo và tín hiệu đầu ra của sensor
- Dải đo tốc độ gió của bộ đo gió : 0,4-75 m/s
- Ngưỡng cảm ứng là : <0,5 m/s
- Độ chính xác đo tốc độ gió : ± 0,5 m/s
- Tín hiệu đầu ra tốc độ gió: xung điện áp
Uf = 0,1007 x R + 0,3278
Uf = Tốc độ gió
R = Số xung đầu ra
0,3278 là hằng số offset
- Nguồn cung cấp cho sensor từ 9,5 – 15,5 VDC, 20 mA
8.4.3.2 Sensor đo hướng gió - kiểu chong chóng cân bằng WAV151
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sensor:
Hình 30 - Sensor đo hướng gió Model WAV151 hãng VAISALA
1. Bộ phận cánh chong chóng thăng bằng
2. Trục sensor
3. Thân sensor
Sensor đo hướng gió WAV151 là một bộ đếm cân bằng. Dưới tác dụng của lực
cản gió cánh cân bằng sẽ xoay đi một góc và dừng lại khi mặt phẳng của cánh cân
bằng trùng với hướng gió. Trên trục quay của cánh cân bằng ta gắn một chiếc đĩa
gọi là đĩa mã hóa GRAY 6 bit. Trên thân sensor người ta gắn các đèn LED hồng
55
ngoại và các Phototransistor sao cho khi đĩa xoay một góc thì các LED hồng ngoại
sẽ đóng mở các phototransitor tạo thành tín hiệu mã GRAY 6 bit. Đối với sensor
này nhà sản xuất sử dụng mã GRAY 6 bit nên các vị trí hướng gió có thể phân biệt
được theo bộ mã là 26 = 64 vị trí. Giá trị của mã sẽ thay đổi mỗi khi cánh cân bằng
xoay đi một góc là 5,60 ( =360/64). Hướng gió được xác định tương ứng với bảng
mã GRAY 6 bit như bảng liệt kê dưới đây.
Bảng liệt kê hướng gió theo mã GRAY 6 bit
Theo bảng trên thì mỗi hướng Đông, Tây, Nam, Bắc (E, W, S, N) có 16 vị trí
hướng gió có thể phân biệt được.
b) Dải đo và tín hiệu đầu ra của sensor
- Dải đo hướng gió : 0-3600
- Ngưỡng cảm ứng là : <0,4m/s
- Độ phân giải hướng gió : 5,60
- Độ chính xác đo hướng gió : ± 30
- Nguồn cung cấp cho sensor từ 9,5 – 15,5 VDC, 20 mA
- Tín hiệu đầu ra dạng mã GRAY 6 bit
8.4.4 Sensor đo gió loại siêu âm
a) Cấu tạo sensor:
56
Hình 31 - Sensor đo gió bằng siêu âm 5600-0210 hãng SUTRON
Cấu tạo của sensor đo gió dùng siêu âm gồm có 4 đầu thu phát tín hiệu sóng
siêu âm, các đầu thu phát được đặt thành 2 cặp theo 2 trục tọa độ là Đông – Tây và
Nam - Bắc. Dựa vào thời gian thu phát tín hiệụ siêu âm giữa các cặp Transceiver
trên người ta sẽ có được tốc độ gió và hướng gió.
b) Đo tốc độ gió và hướng gió:
Tốc độ gió được tính toán theo thời gian truyền tín hiệu siêu âm từ điểm A đến
điểm B theo chiều gió và ngược chiều gió. Khi tín hiệu siêu âm truyền xuôi theo
chiều gió thì thời gian truyền sẽ ngắn hơn vì vận tốc truyền sẽ bằng vận tốc siêu âm
cộng với vận tốc gió, ngược lại khi ta truyề...