Windsnelheidsmeter

idee: Elektor Lab

Het principe van deze windsnelheidsmeter zonder bewegende delen berust op een meting van een temperatuurverschil: we misbruiken twee transistoren als NTC-weerstanden; de ene bevindt zich in de behuizing en de andere daarbuiten. Wanneer die laatste door de wind wordt gekoeld, verandert zijn inwendige weerstand (Rbe) – die weerstand wordt hoger. Wanneer beide transistoren (‘NTC-weerstanden’) in een (Wheatstone-)brugschakeling zijn opgenomen, kunnen we daaruit een spanning afleiden die een maat is voor de windsnelheid. De elektronica daarvoor is niet eens zo verschrikkelijk ingewikkeld, zoals moge blijken uit het schema van figuur 1.

 
Figuur 1.

De beide als temperatuursensor gebruikte transistoren zijn T2 en T3. Om de (verschil)temperatuurmeter als windsnelheidsmeter te kunnen gebruiken, is een kleine truc nodig: transistor T2 (dat is die welke buiten de behuizing is aangebracht) moet eerst opgewarmd zijn voordat hij door de wind afgekoeld kan worden. Daartoe dient transistor T1, die als ‘kacheltje’ fungeert. Nodeloos te zeggen dat T1 en T2 in innig contact tegen elkaar moeten worden gemonteerd!

De rest van de schakeling dient het aansturen van draaispoelmeter M1 (een 100µA-exemplaar).
 

Over de bouw kunnen we kort zijn: dat gaat prima op een stukje gaatjesprint. Let op dat T1 en T2 goed thermisch contact maken, en dat de aansluitdraden van deze transistoren naar de rest van de elektronica zo kort mogelijk blijven (om oscillatie te voorkomen).
 

De schakeling wordt als volgt afgeregeld: als eerste wordt R5 tijdelijk met een draadbrug kortgesloten en wordt punt b aan massa gelegd. Dan wordt P1 zo ingesteld dat aan de uitgang van de opamp (pen 6 van IC1) nèt 0 V wordt gemeten (multimeter). Verwijder dan de draadbrug en de verbinding van punt b naar massa. Daarna wordt de voedingsspanning uitgeschakeld om T1 en T2 de kans te geven af te koelen. Scherm T1/T2 tijdelijk met een doosje o.i.d. af zodat deze geen luchtstroom kan voelen.

Schakel na 5 minuten (of langer) de spanning weer in en regel met P2 meteen (!) M1 af op volle-schaal-uitslag. De sensor zal nu langzaam opwarmen, waardoor de meter zal teruglopen. Zodra die terugloop stopt, moet de uitslagmet P3 op 0 worden afgeregeld.

De beide laatste instellingen beïnvloeden elkaar enigszins, dus die moeten meerdere malen worden herhaald. Daarna is de meter klaar voor gebruik. Om de meter te ijken moet u die natuurlijk met een ‘echte’ anemometer vergelijken. Wellicht kent u een amateur-meteoroloog bij u in de buurt...