Električni anemometar R. Fuess Universal – 90z

Danas je nabavljen električni anemometar za mjerenje brzine i smjera vjetra “Universal – 90z”, proizvod njemačke tvrtke R. FUESS Berlin-Steglitz iz sredine 1960-tih godina.

Tvrtku R. FUESS osnovao je njemački mehaničar Rudolph Fuess (1838.-1917.) koja je od početka bila proizvodno orijentirana na inovativne precizne mjerne instrumente prvenstveno namijenjene za meteorologiju i petrografiju (analizu stijena). Njegova prva radionica proradila je 1865. godine u Berlinu, a kako se posao razvijao i širio slijedilo je nekoliko preseljenja na gradskim lokacijama, da bi 1891. godine nova i proširena tvrtka napokon bila smještena u ulici Dünther, Berlin-Steglitz. Tvrtku R. FUESS u Berlinu 1975. godine nasljeđuje tvrtka “Dr. Alfred Müller Meteorologische Instrumente KG” koja nastavlja s proizvodnjom kompletnog programa meteoroloških instrumenata i uređaja za mjerenje klimatoloških i sinoptičkih parametara tvrtke R. FUESS. S vremenom su se osim mehaničkih počeli razvijati i elektronički instrumenti te spomenuta tvrtka danas nudi široki spektar instrumenata visoke kvalitete namijenjenih za sve vrste meteoroloških mjerenja i promatranja.    

 Anemometar R. Fuess 90z je elektromehanički mjerni instrument za određivanje smjera i mjerenje brzine vjetra sa skalom do 80 čvorova (oko 150 km/h). Naš komplet se sastoji od rotirajućih senzora brzine i smjera vjetra koji su svaki preko svoje osovine spojeni na električne pretvornike (generator i potenciometar), zatim od električnih indikacijskih instrumenta, priključne (razvodne) kutije i ispravljača. Komplet također može biti opremljen i sa elektromehaničkim registracijskim uređajem – pisačem.

ISPRAVLJAČ 220V / 36-48V

Za napajanje anemometra koristi se istosmjerni napon od u rasponu 36-48 V, a potrošnja struje je oko 200 mA. Visina napona napajanja ključna je za točno pokazivanje indikacijskih instrumenata. Odabir točne visine napona ovisi o duljini i debljini vodova kojima se senzor postavljen na pogodnu lokaciju i visinu spaja sa ostatkom sistema, odnosno naponom napajanja kompenzira se električni otpor (gubici) tih vodova. Na taj način senzor može biti udaljen i do 3 km od ostatka sistema sa indikatorom.

Logo proizvođača nismo uspjeli identificirati no vidimo da je ispravljač vrlo jednostavan, te se sastoji samo od transformatora, promjenjivog žičanog otpornika i punovalnog diodnog ispravljača koji je zamijenjen domaćom komponentom. Potrebni točni napon napajanja namješta se odabirom jednog od tri izlazna napona (36 , 42 ili 48 V) te finom regulacijom pomoću promjenjivog žičanog otpornika, a vrijednost napona može se pratiti na ugrađenom voltmetru.  Iz nekog razloga prijašnji vlasnik je odspojio kućište osigurača te je osigurač izravno zalemljen na izlaznu žicu.

PRIKLJUČNA KUTIJA

Unutar priključne kutije nalazimo shemu spajanja našeg anemometra uz pomoć koje možemo identificirati ulogu svih priključaka. Vidimo da priključna kutija omogućava spajanje senzora preko 12-žičnog voda (Geber), zatim spajanje napajanja (Stromquelle), spajanje do četiri pokazivača smjera vjetra (Tochter – w, v, u), spajanje do četiri pokazivača brzine vjetra (Tochter – B, -G, +G), te spajanje pisača (Schreiber) preko 10-žičnog voda (a – g i w, v, u). Na priključnoj kutiji nalazi se i šest promjenjivih žičanih otpornika kojima se fino kalibriraju naponi sa oba senzora (generatora i potenciometra) kako bi pokazivanje indikacijskih instrumenata bilo točno.

Unutar priključne kutije vidimo osam dioda gdje su po četiri spojene u dva Graetzova spoja za punovalno ispravljanje napona dobivenog iz senzora, odnosno iz generatora za brzinu vjetra. Tu su također i otpornici u paralelnoj grani spajanja većeg broja indikacijskih instrumenata za smjer vjetra.  

SENZORI

Senzor za brzinu vjetra čine tri rotirajuće šalice u obliku polukugle. Njihova rotacija prenosi se na rotor generatora. Rotor generatora je 6-polni permanentni magnet, a stator čini 12 kružno postavljenih zavojnica. Na taj način je kreiran 2-fazni generator izmjeničnog napona. Ta dva napona se preko četiri voda dovode na diodne ispravljače u priključnoj kutiji gdje se ispravljaju i spajaju u jedan istosmjerni napon za kontrolu indikacijskog instrumenta.

Na istoj osovini senzora za brzinu vjetra preko zupčastog prijenosa rotacija se prenosi i na grebenastu osovinu koja upravlja 3-polnom sklopkom. Signali tih sklopki se preko 3-žičnog voda dovode na registracijski indikacijski instrument i služe za registraciju srednje vrijednosti brzine vjetra u intervalima od 10 minuta. Na taj način je pomoću registracijskog uređaja u vremenskoj domeni brzinu vjetra moguće bilježiti kontinuirano ili ukoliko to nije potrebno (zbog uštede registracijske trake i bolje preglednosti kroz duže razdoblje bilježenja) moguće je i bilježiti samo srednje vrijednosti brzine vjetra u intervalima po 10 minuta.

Senzor za smjer vjetra je metalna ploča (krilo, jedro) koje se uvijek okreće okomito na smjer vjetra. Rotacija ovog senzora prenosi se na posebno izveden potenciometar sa tri klizača. Otporni sloj potenciometra se sastoji od ukupno 72 kružno postavljenih kolektorskih kontakata na koje je u određenoj kombinaciji spojeno 14 fiksnih otpornika. Po kolektorskim kontaktima klize tri klizača međusobno pomaknuta za 120° preko kojih se odvode tri napona sa njihovih dodirnih točaka. Načelno gledano, naponske razlike dobivaju se na način da su 72 kolektorska kontakta i 14 otpornika podijeljena na dvije polutke gdje svaka sa 36 kontakata i 7 otpornika pokriva 180° i gdje je svaka polutka povezana na jedan pol napajanja. Tri napona pokupljena klizačima dovode se na tri statorske zavojnice indikacijskog instrumenta također razmaknute za 120° koje skreću permanentni magnet rotora na koji je vezana kazaljka.

Prijašnji vlasnik pokušao je skicirati ovaj prilično složeni sustav te sve električne sheme i nacrte možete preuzeti ovdje (PDF 5,11 MB).

INDIKACIJSKI INSTRUMENTI

 Instrument za pokazivanje brzine vjetra je klasični voltmetar sa zakretnim svitkom koji ima skalu baždarenu u čvorovima. On mjeri ispravljeni napon iz generatora koji okreće senzor brzine vjetra.

Instrument za pokazivanje smjera vjetra je po konstrukciji najsličniji trofaznom motoru ili generatoru. Kao što smo već rekli ima tri statorske zavojnice razmaknute za 120° na koje se dovode naponi iz potenciometarskog davača i koje skreću permanentni magnet rotora na koji je vezana kazaljka. Mehanizam ovog instrumenta čitav je zatvoren u cilindrično mesingano kućište čije bi rastavljanje lako dovelo do oštećenja instrumenta, a osim toga kazaljku više ne bi mogli vratiti na istu poziciju na osovini magneta tako da bi nakon rastavljanja bilo potrebno kompletno rekalibrirati sistem indikacije smjera vjetra.

Osim ova dva indikacijska instrumenta na senzore se može spojiti i poseban elektromehanički registracijski uređaj (anemograf) kod kojeg pomaci pisaljki bilježe trenutne vrijednosti brzine i smjera vjetra na rotirajući bubanj sa papirom. Ovakvi uređaji obično imaju tri pisaljke (za smjer vjetra, za brzinu vjetra i za srednju vrijednost brzine vjetra u svakih 10 minuta).  Papir ima otisnute posebne krivulje kako bi se mogle očitati ispisane vrijednosti. Rotaciju bubnja sa papirom pokreće satni mehanizam gdje jedno navijanje opruge mehanizma pokreće bubanj oko osam dana uz brzinu 20 mm/h.

Kod anemometra je važno da ležajevi okretnih osovina budu što je moguće kvalitetniji (sa što manjim trenjem) kako bi se mogle registrirati što manje brzine vjetra. Senzori se postavljaju u otvoreni prostor odmaknuti od prirodnih i umjetnih prepreka koje bi utjecale na stvarni smjer i brzinu vjetra, pa ih je u tom smislu najbolje podići u zrak iznad bliskih prepreka. Ovaj naš primjerak anemometra najvjerojatnije je bio montiran na nekom plovilu no jednako tako ga je moguće postaviti na bilo koju lokaciju za praćenje vjetra. Zbog lijepog vintage izgleda ali i izuzetne robusnosti i kvalitete izrade bilo bi šteta naš anemometar R. Fuess Universal – 90z držati neiskorištenog u nekom zabačenom kutu pa ćemo nakon obnove vanjskog sloja boje svakako u dvorišnom krugu potražiti neko zgodno mjesto za njegov trajni funkcionalni smještaj 🙂