شركة ريكا سينسور هي شركة مصنعة لأجهزة استشعار الطقس ومزودة لحلول مراقبة البيئة ولديها أكثر من 10 سنوات من الخبرة في هذا المجال.
ما هو مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب، وكيفية استخدامه؟
يُحسب البشر سرعة الرياح منذ أكثر من قرن بفضل جون توماس رومني روبنسون، الذي اخترع مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب عام 1846. تستخدم مقاييس سرعة الرياح الحديثة ذات الأكواب المبدأ نفسه لقوى السحب لحساب سرعة الرياح، لكن تصميماتها أصبحت أكثر تطوراً. فقد حلت الإلكترونيات محلها، وسمح لها الميكانيكا المُحسّنة بإنتاج نتائج موثوقة.
لماذا نستخدم مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب مع وجود العديد من الخيارات الأخرى؟ لفهم سبب استمرار استخدام مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب في تطبيقات متنوعة، يجب أن نتعمق في تطبيقاتها، والاختلافات بينها وبين الخيارات الأخرى، وآليات عملها، ومتطلبات إعدادها. تُنتج مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب نتائج موثوقة، لذا دعونا نبدأ بتحديد المجالات التي تُناسبها أكثر.
الغرض والتطبيقات: لماذا نقيس سرعة الرياح؟
يُستخدم مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب لقياس سرعة الرياح. وهو يعتمد على تصميم ثلاثي أو رباعي الأكواب لتحويل طاقة الرياح إلى طاقة دورانية. وتُعادل سرعة الدوران سرعة الرياح. ولكن لماذا نقيس سرعة الرياح أصلاً؟ دعونا نحلل بعض تطبيقاته لفهم الغرض منه بشكل كامل:
♦ علم الأرصاد الجوية والتنبؤ بالطقس
يستحيل التنبؤ بالطقس دون بيانات سرعة الرياح. يُعدّ اتجاه الرياح وسرعتها من المدخلات الأساسية لعلم الأرصاد الجوية. ويمكن لجهاز قياس سرعة الرياح ذي الأكواب توفير البيانات في الوقت الفعلي وتسجيلها لتحليلها لاحقًا.
♦ طاقة الرياح والتحكم في التوربينات
لا تزال الطاقة العنصر الأساسي الذي يُحرّك العالم الحديث. تتطلب تقنيات الطاقة النظيفة، مثل التوربينات، قياسات فورية لسرعة الرياح لضبط زاوية ميل شفراتها وانحرافها. وهذا يضمن تشغيلها بأمان ويحسّن كفاءة إنتاج الطاقة إلى أقصى حد.
♦ الطيران والملاحة
تعتمد الطائرات على الهواء للإقلاع والهبوط، وتؤثر سرعة الرياح بشكل كبير على صعودها وهبوطها. تراقب أبراج مراقبة الحركة الجوية في المطارات سرعة واتجاه الرياح بدقة للسماح بالهبوط أو الإقلاع، وتستخدم أجهزة قياس سرعة الرياح لقياسها.
♦ التطبيقات الصناعية والسلامة
يُعدّ رصد جودة الهواء أمرًا بالغ الأهمية في الصناعات التي تُصدر غازات. يجب توجيه وخلط الغازات المنبعثة من مداخن المصانع بشكل دقيق لضمان الامتثال لمعايير السلامة والبيئة. ولذلك، تستخدم هذه الصناعات أبراجًا للأرصاد الجوية لرصد سرعة الرياح باستخدام مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب على ارتفاعات مختلفة.
♦ التطبيقات الزراعية
أصبحت الزراعة الذكية شائعة، ويُعدّ استخدام مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب ضروريًا لرصد أحوال الرياح. ستساعد هذه البيانات على زيادة كفاءة الرش في البساتين، وتحسين استراتيجيات الري في مزارع الخضراوات، والسماح بوضع مصدات الرياح بشكل استراتيجي في مزارع الكروم، وتعزيز فعالية التلقيح في مزارع التوت.
مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب مقابل مقاييس الرياح الأخرى: فهم الاختلافات
رغم أن مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب ممتازة لقياس سرعة الرياح، إلا أن هناك خيارات أخرى تؤدي الغرض نفسه. مع ذلك، يتميز مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب بمزايا لا توفرها الأنواع الأخرى. دعونا نحلل ونقارن جميع مقاييس سرعة الرياح المتوفرة.
نوع مقياس سرعة الرياح | التطبيقات | ميزات التصميم | دقة | يكلف | مبدأ التشغيل |
كوب | الأرصاد الجوية، الزراعة، طاقة الرياح، الرصد البيئي | 3-4 أكواب نصف كروية دوارة على أذرع أفقية | ±2–5% (يعتمد على الجودة) | قليل | تدفع الرياح الأكواب، وسرعة الدوران تتناسب طرديًا مع سرعة الرياح. |
ريشة | أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، ومراقبة أساسية للمناطق الخارجية، وتتبع اتجاه الرياح | مروحة (أو مروحة دافعة) مزودة بزعانف ذيلية | ±2–3% | منخفض إلى متوسط | يؤدي تدفق الهواء إلى دوران المروحة؛ ويشير اتجاه الدوران إلى اتجاه دورانها الذي يظهره الذيل |
سلك ساخن | التجارب المعملية، اختبار تدفق الهواء بسرعة منخفضة | سلك تسخين ذو مقياس منخفض؛ بدون أجزاء متحركة | ±1–2% (في بيئات خاضعة للرقابة) | متوسط إلى مرتفع | يبرد الهواء السلك الساخن؛ ويُستخدم تغير المقاومة لحساب السرعة |
ليزر دوبلر | البحث، والدراسات العلمية عالية الدقة، والفضاء الجوي | إعداد معقد مزود بالليزر والبصريات؛ لا يوجد اتصال بتدفق الهواء | ±0.5% أو أفضل | مرتفع جداً | يقيس انزياح دوبلر لضوء الليزر المتشتت بواسطة الجسيمات المحمولة جواً |
حراري | دراسات تدفق الهواء الداخلي، وقياسات التهوية منخفضة السرعة | صغير الحجم، يعتمد على عنصر تسخين؛ لا يحتوي على أجزاء متحركة | ±2-3% عند السرعات المنخفضة | معتدل | يكشف عن تأثير التبريد الناتج عن تدفق الهواء على عنصر ساخن |
الموجات فوق الصوتية | الأرصاد الجوية، والطيران، ومحطات الأرصاد الجوية الآلية | زوج من أجهزة الاستشعار بدون أجزاء متحركة؛ متين ورقمي | ±1–2% | عالي | يقيس فرق زمن انتقال النبضات فوق الصوتية بين المحولات |
كيف يعمل مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب: علم الدوران وتحويل الإشارة
دعونا نتفحص آلية عمل مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب بمزيد من التفصيل. اعتمدت التصاميم الأولى على عدّ عدد الدورات يدويًا للتحقق من سرعة الرياح. وقد شهد التصميم تحسينات كبيرة، كاشفًا عن شكله الحديث. سنتناول أحدث التصاميم التي يمكن تصنيعها باستخدام البلاستيك أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. إليكم أهم جوانبه:
● آلية الدوران:
تقوم آلية الدوران بتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة دورانية. وتنفذ عملية التحويل باستخدام تكوين ثلاثي أو رباعي الأكواب.
- الديناميكا الهوائية: صُممت الأكواب بشكل انسيابي على هيئة هيكل مقعر. ويُولد الجانب المفتوح مقاومة الهواء اللازمة لتوليد القوة.
- الدوران أحادي الاتجاه: للوهلة الأولى، تبدو الأكواب مرتبة بحيث تتعرض جميعها لمقاومة الهواء. ومع ذلك، فإن جانب الكوب المفتوح يتعرض لمقاومة أكبر من الطرف المقعر، مما يجعله يدور في اتجاه واحد فقط.
- سرعة الرياح والدوران: لكل مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب معامل احتكاك مختلف تبعًا للمادة المصنوع منها ونظام الدعم الداخلي. لذا، يجب معايرته وفقًا لسرعة الرياح. بعد المعايرة، تتناسب سرعة دوران العمود تناسبًا طرديًا مع سرعة الرياح.
● تحويل الإشارة :
تتمثل الخطوة التالية في قيام مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب بتحويل الدوران إلى إشارة. توجد طرق مختلفة لهذا التحويل. لنبدأ! مستشعرات تأثير هول أو المستشعرات البصرية
- تحويل الدوران إلى كهرباء: يوجد نوعان من التطبيقات: أحدهما يستخدم مستشعرات تأثير هول، والآخر مستشعر ضوئي. يُولّد كل منهما نبضة من الإشارة الكهربائية. يعتمد تأثير هول على الكهرومغناطيسية، بينما يستخدم المستشعر الضوئي الضوء لحساب عدد الدورات.
- النبضة والتردد: يمثل عدد مرات توليد النبضة الكهربائية وتردد ظهورها تمثيلاً مباشراً لسرعة الرياح. ومع ذلك، قد لا تكون العلاقة بينهما طردية.
● جمع البيانات وعرضها:
بعد توليد إشارة صوتية، يجب جمع البيانات لعرضها ومعالجتها لاحقًا. يلزم جهاز حاسوبي لتحويل الإشارة إلى قيم قابلة للقراءة والملاحظة.
- الإشارة إلى الشاشة: تحتوي بعض أجهزة قياس سرعة الرياح ذات الأكواب على شاشة رقمية يمكنها توفير معلومات في الوقت الفعلي عن طريق تحويل الإشارة الكهربائية إلى نص قابل للقراءة.
- مسجلات البيانات وأجهزة الربط: يمكن توصيل مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب بمسجلات بيانات توفر مساحة تخزين لأكثر من عام. كما يمكن لهذه الأجهزة تحويل الإشارات التناظرية إلى بيانات رقمية للمعالجة الحاسوبية. ويُعد جهاز Rika RK160-02 مثالًا ممتازًا على ذلك.
- برنامج لعرض البيانات وتحليلها: يمكن تفسير البيانات الرقمية من مسجل بيانات مقياس سرعة الرياح باستخدام البرنامج. يُمكنه تخزين البيانات وتحليلها وإنشاء نتائج بيانية لتحسين عرضها.
إعداد مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب: دليل خطوة بخطوة
الآن وقد عرفنا كيف يحول مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب طاقة الرياح إلى نتائج بيانات بيانية، يمكننا استكشاف طريقة إعداده.
● الأجهزة والمكونات المطلوبة :
لإكمال إعداد مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب، سنحتاج إلى الأجهزة والمكونات التالية:
- مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب: مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب من علامة تجارية مرموقة.
- أدوات التثبيت: لا توفر معظم العلامات التجارية أدوات التثبيت، لذا ضع في اعتبارك استخدام حامل أو أداة تثبيت.
- الكابلات والموصلات: تتميز أجهزة قياس سرعة الرياح المتطورة بواجهة RS232 أو RS485 أو USB. اشترِ كابلًا بطول مناسب ومتوافق مع الواجهة.
- مسجل البيانات أو جهاز الربط: توفر بعض الشركات المصنعة مسجل بيانات وجهاز ربط خاصين بها، يحتويان على معالج دقيق لتخزين البيانات وعرض النتائج بسرعة. كما توفر بعضها مخرجًا رقميًا مباشرًا يمكن للحاسوب التعرف عليه عبر وصلة R485 أو USB.
- مصدر الطاقة (إن وجد): إذا كان النظام مستقلاً مزوداً بشاشة عرض ووحدة تخزين بيانات، فقد تحتاج إلى مصدر طاقة. وإلا، فإن مقياس سرعة الرياح من نوع هول يُنتج إشارات رقمية يمكن لأجهزة الكمبيوتر رصدها.
- جهاز كمبيوتر أو وحدة عرض: أخيرًا، ستحتاج إلى جهاز كمبيوتر أو شاشة عرض لتفسير النتائج.
● الإعداد المادي للحصول على نتائج دقيقة:
عندما تتوفر لديك جميع المكونات اللازمة، فقد حان الوقت لتوصيل وتركيب جميع الأجهزة بطريقة تنتج نتائج دقيقة.
- الموقع: ابحث عن مساحة واضحة وغير مسدودة لا تعيق الرياح، مثل مبنى أو شجرة أو أي جسم آخر.
- التركيب: استخدم الأدوات المناسبة وآلية التركيب الملائمة. تأتي معظم أجهزة قياس سرعة الرياح مزودة بوصلة ذات حواف مع فتحات للتركيب.
- إدارة الكابلات: تأكد من توافق الكابلات مع ظروف الموقع. يجب أن يحتوي الكابل على غلاف واقٍ لضمان استمرارية عمله في ضوء الشمس والرطوبة والرياح والغبار.
- المعايرة والاختبار: للحفاظ على تشغيل جهازك بكفاءة، قم بمعايرته واختباره بتردد ثابت.
الخلاصة: تسخير بيانات الرياح بدقة
لا يزال استخدام مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب خيارًا مناسبًا نظرًا لتصميمه الاقتصادي وموثوقيته. فسهولة تركيبه نسبيًا وتطبيقاته الواسعة تجعله خيارًا مثاليًا لقياس سرعة الرياح. وبالمقارنة مع الأنواع الأخرى، يوفر مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب دقة تتراوح بين ±2 و5% (بحسب الجودة).
تتوفر مقاييس سرعة الرياح الكأسية بمواد مختلفة: البلاستيك، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألومنيوم. وقد تأتي مزودة بشاشة عرض أو منفذ RS232 أو RS485 أو USB. كمستخدم، عليك التأكد من إعدادها بشكل صحيح لضمان قراءة البيانات بوضوح. وللحصول على أدق النتائج، تحتاج إلى منتج من شركة مصنعة موثوقة. ننصحك بالاطلاع على مقاييس سرعة الرياح الكأسية من ريكا، المتوفرة بمواد متنوعة، والتي تتميز أيضًا بإمكانية تسجيل البيانات وعرضها. تفضل بزيارة موقع ريكا الإلكتروني!
الأسئلة الشائعة: الإجابة على الأسئلة الشائعة
1) هل مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب دقيق في قياس سرعة الرياح؟
تتميز مقاييس سرعة الرياح الكأسية بدقة عالية، حيث تقل نسبة الخطأ فيها عن 1%. كما أن استخدامها على نطاق واسع يدل على موثوقية نتائجها. وبساطتها وتصميمها الاقتصادي يجعلانها عملية. مع ذلك، فهي تحتاج إلى معايرة وصيانة دورية لضمان استمرارية القياس.
2) ما هي حدود استخدام مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب؟
تصميم مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب يجعله غير دقيق في سرعات الرياح المنخفضة. وبالمثل، في السرعات العالية والظروف المضطربة، قد يعطي مقياس سرعة الرياح ذو الأكواب قراءة أقل من الواقع. كما أن الأجزاء الدوارة تجعله عرضة للتلف مع مرور الوقت. ومع ذلك، في حالة الاستخدام في الأرصاد الجوية والزراعة، لا تشكل هذه القيود أي تحدٍ يُذكر.
3) كم مرة يجب معايرة مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب؟
تُعاير مقاييس سرعة الرياح ذات الأكواب في أنفاق الرياح أو باستخدام جهاز مُعاير بدقة. وتُحدد الشركات المصنعة متطلبات معايرة أجهزة الاستشعار الخاصة بها. ومع ذلك، يُنصح بإعادة معايرة الجهاز كل ستة أشهر. كما تُشير معظم الشركات المصنعة إلى متطلبات إعادة المعايرة كل ثلاث إلى خمس سنوات.
4) هل يمكن لمقياس سرعة الرياح ذي الأكواب قياس اتجاه الرياح؟
لا يستطيع الجزء من مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب، الذي يتكون من ثلاثة أو أربعة أكواب، قياس اتجاه الرياح. مع ذلك، غالبًا ما يتضمن جهاز قياس سرعة الرياح ريشة لتحديد اتجاه الرياح. تستطيع مقاييس سرعة الرياح فوق الصوتية رصد اتجاه الرياح وقياس سرعتها، لكنها باهظة الثمن.
5) ما هي فوائد استخدام مقياس سرعة الرياح ذي الأكواب؟
تُعدّ مقاييس سرعة الرياح الكأسية غير مكلفة مقارنةً بأجهزة قياس الرياح الأخرى. وهي متينة وسهلة التركيب. وتعمل بدقة تصل إلى ±1%، وتُقدّم نتائج موثوقة لأكثر من 3 إلى 5 سنوات، وذلك بحسب الصيانة والمعايرة الدورية.
LEAVE A MESSAGE