Mätning av medelvindriktningen

Jag planerar att bygga en mindre väderstation och där kommer det att ingå en vindriktningsmätare. På något sätt så kommer det att finnas en signal från den givaren. En signal som är proportionell mot vindriktningen. Låt oss för enkelhetens skull säga att det är en utspänning, 0 grader = 0 volt, 180 garder = 180 volt, 360 grader = 360 volt (häftiga spänningar va). Utspänningen går efter diverse omvandlingar till ett program i en PC som samplar spänningen tex var

10:e sekund och bildar ett glidande medelvärde för de fem senaste samplingarna för att få fram den genomsnittliga vindriktningen. Anta att vindflöjeln står och slår att att man får samplingarna 20, 30, 25, 30, 25 och då blir medelvärdet 26 garder. Och det är ju ett vettigt värde. Man anta nu att samplingarna är 355, 5, 10 350, 360, då blir medelvärdet 216 vilket är käpprätt åt h-e. Hur gör man då. Tänker jag fel eller...........
Reply to
Fim W?stberg
Loading thread data ...

  • Rita upp riktningarna grafiskt och tänk igenom algoritmen med papper och penna. Det blir lätt soppa framför dataskärmen (ibland iaf :).
  • Du måste sampla snabbare än vinden hinner vända flöjeln. Annars riskerar du att få värden åt h-vete. Jag tror det är av yttersta vikt. (Beräkna maximal rotatations ändring)

En metod kan ju vara att ta stormens 8-9 januari vindhastighet på ca v=32 m/s, multiplicera med en säkerhetsmarginal på n=2. Betrakta detta som högsta teoretiska vindhastighet i perferin. Om vindflöjeln har en diameter på 0.2 m:

omkrets = pi * diameter

tid = omkrets / (v * n)

tid = (pi * .2) / (32*2) = 9.8 ms

mao 102 samples per sekund. (kanske lite extremt, men du lär inte missa :)

En metod kan vara att beräkna 10*102 samples till ett så får man en sample var 10'e sekund ut.. Kanske någon har en mer adekvat metod att beräkna minsta samples/sek.. ?

  • Betrakta vinkeln mer som en teknisk detalj. Ta istället det först samplade värdet som utgångspunkt. Beräkna sedan dom n-närmaste värdena (n=5 i detta fall) som differanser till referensen. Och summera. Flytande "fönster" eller hur du fixar det över en längre serie är ett annat kapitel.
355, 5, 10 350, 360 (skala = 0..359 grader?, 360=överlapp?) 0, 10, 15, -5, 5 a1 a2 a3 a4 a5

(a1+a2+a3+a4+a5)/5 = 5

medelriktning = 355 + 5 = 0 grader

Reply to
pbdelete

du

som

diameter på

missa :)

sample

dom

annat

Det enklaste hade ju naturligtvis varit om man kunde filtrera spänningen med ett RC-filter eller liknande, men det går ju inte eftersom spänningen ibland kommer att hoppa över gränsen mellan 0 och 359 V !! Då stämmer det ju att man måste sampla tillräckligt snabbt i förhållande till hur fort vimpeln svänger. För att inte behöva en superdator till samplingen är det nog enklast att slöa ner vimpeln mekaniskt genom att sätta en vikt på den. Ett mekaniskt filter alltså.

/Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

"Mats Karlsson" skrev i meddelandet news: snipped-for-privacy@individual.net...

och

riskerar

?

med

ibland

Förresten, vindens riktning är kanske så slumpmässig att det inte föreligger någon risk för undersampling? Då borde det ju funka med långsammare sampling och digital signalbehandling.

/Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

Jag skulle ta två utsignaler, sin(vindriktning) och cos(vindriktning) (eller sin(vindriktning+90grader) om du vill). Finessen med sin() är att utsignalen är kontinuerlig, dvs du får inget hopp när du går från

359 till 0 grader. Medelvärdesbilda först, och ta sedan arcsin() för att få ut vinkeln, och tecknet på båda signalerna för att få rätt kvadrant (90-gradersintervall) enligt:

sin cos intervall + + 0-90 + - 90-180 - - 180-270 - + 270-360

/Anders

--
 -- Of course I'm crazy, but that doesn't mean I'm wrong.
Anders Hammarquist                                  | iko@cd.chalmers.se
 Click to see the full signature
Reply to
Anders Hammarquist

om man sätter mV som skala och därefter försstärkning gånger 10 så blir det lättare för dom flesta att svälja ;-)

Men vad är det för givare Fim tänker sig - potentiometer tror jag inte är så bra idé då den dels går tungt, slits fort samt att det är svårt med linjär motståndsbana i just 360 grader - hoppet mellan 0 och

360-grader är också förbaskat krångligt att hantera matematiskt, som ursprungsskribenten redan har konstaterat..

jag tror att man här får fundera på optisk hål/streckskiva och läsgafflar - obs. riktningskänslig sådan - och med en PIC sedan räkna steg av dom två med 90 grader förskjutna pulstågen och av dessa ge ut en vinkel eller sin(fi) resp cos(fi) för senare filtrering.

de senare är att föredra i processningen...

hmm. jag håller nog med att denna metod verkar framkommlig väg, för problemet är knivigare än man först kanske tror vid första påseendet

--
Har inte riktigt kolla det - men förmodligen blir det att av gradtalen
direkt från givaren omvandla till rektangulära värden (dvs sin(fi) för 
 Click to see the full signature
Reply to
Torbjörn Ekström

- så du acceperar överslängar och att det snurrar något halvvarv extra vid varje häftig ny blåsriktningsstöt ???

skall man öka vikt för tröghet på flöjeln så måste man också öka dämpningen i motsvarande grad - Q-värdet måste fortfarande vara så lågt att den inte vill forsätta att vrida sig liten bit efter att vridkraften slutat.

så kan man inte resonera med brus - det viktiga här är vad den högsta frekvensen är i 'bruset' - man måste resonera på precis samma sätt som samplingshastighet med AD-omvandlare, Nyqvistfrekvenser och nedvikningsprodukter samt brusgolv.

dvs kan en flöjel göra en 180-graders vändning på 10 ms så bör samplingsmellanrummen inte vara mer än strax under 10 ms. om det dessutom riskera att darra och vibrera i ännu högre takt så måste det kompenseras med högre samplingstakt eller en antialisingsfilter _innan_ AD-omvandlaren - vikningsprodukter som samplas in kan inte tas bort senare i digitala signalprocessning.

vad är det för 'maskiner' du tänker sampla med.

Jag själv kan tänka mig en PIC som hämtar indata på något sätt i ganska hög takt och sedan decimerar mha. lågpassfiltrering på I - Q -nivå (cos(fi) resp sin(fi) )

hinner man inte cruncha i en PIC - så får man väl sätta en till efter och på så sätt dela upp arbetet

100 Hz bör vara hanterbart i mina ögon.

/TE

Reply to
Torbjörn Ekström

Får man föreslå en mer rimlig metod att koda hålskivan med grey- kodning med en upplösning på t.ex. fem grader? Innan man ens börjar fundera på bättre upplösning tycker jag att man ska fundera på alla felkällor som ger mer felvising än fem grader. Är noll grader för vind- flöjeln verklig norr? Geografisk eller magnetisk norr? Är vindflöjeln placerad så att omgivande hus, träd, berg mm inte skapar virvlar som påverkar vindflöjeln? Är vindflöjeln placerad på den höjd där vinden officiellt ska mätas? Hur många har möjlighet att montera sin vindflöjel på en tio meter hög stolpe mitt på ett fält med en diameter på 100 meter?

Dessutom, varför sampla med sådan hög frekvens att man är säker på att vindflöjeln inte hinner snurra ett helt varv mellan samplingarna? I verkligheten vrider sig inte vinden så fort och om vindflöjeln gör det beror det på virvlar som orsakas av närliggande föremål, dvs ett problem som man ska undvika med bättre placering, inte något som ska mätas med extrem precision. Det är vindens riktning som skall mätas, inte vindflöjelns läge.

Min egen väderstation mäter vindriktning med fem graders upplösning, får avläsningar från givaren var tredje minut (givaren sänder via radio och drivs av solceller, dvs måste spara på batteriet) och databasen lagrar medelvärdet av dessa var 15:e minut. Så här ser t.ex. en dags mätningar ut: <

formatting link
>

Varför skulle man behöva högre upplösning än detta?

Mer väder: <

formatting link
>

<
formatting link
>
--
Göran Larsson     http://www.mitt-eget.se/
Reply to
Goran Larsson

Finns det någon liknande sida för vädret i Huddinge? Göran Larssons webbsida redovisar detaljerat vädret i Tokarp. Jag vet inte var det ligger, men knappast i södra Stockholmsregionen. Jag skulle vilja veta dygnsmedeltemperaturen dag för dag i närheten av Huddinge, där jag bor.

/Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

"Torbjörn Ekström" skrev i meddelandet news:AjiHd.14675$ snipped-for-privacy@newsb.telia.net...

att

Ett

Tänkte inte på det! Men spelar det så stor roll med överslängar om man filtrerar digitalt med en avsevärt lägre brytfrekvens än vindflöjelns gränsfrekvens? Meddelläget för vindflöjeln kan ju knappast avvika så värst mycket från vindriktningens sanna medelvärde, eller har jag missuppfattat något? Jag kan tänka mig att om det blåser så svagt i en riktning att inte vindflöjeln orkar vrida sig, och att det sedan kommer en kraftig vindstöt i en annan riktning, så borde ju signalen avvika från medelvärdet, men det känns som ett relativt ointressant specialfall. Att minska Q-värdet är ju en elegant lösning, men är det nödvändigt?

/Mats Karlsson

föreligger

sampling

Reply to
Mats Karlsson

"Goran Larsson" skrev i meddelandet news: snipped-for-privacy@approve.se...

webbsida

Perfekt, den ligger bara ett par kilometer bort. Tack för hjälpen / Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

skillnaden är att man inte behöver mixtra med antialising osv. om man bara tar ett sampel säg var 3:e minut utan att vara beroende av samplen före och efter.

men så fort man skall göra medelvärde av flera sampel i rad i tiden så måste man börja tänka på Nyqvist etc. om man jagar hög nogrannhet

/TE

Reply to
Torbjörn Ekström

Jaga hög nogrannhet? Som jag påpekade så finns det stora verkliga felkällor som man måste ta hand om innan man kan börja med teoretiska resonemang om Nyqvist etc. Det är helt meningslöst att ha en icke optimalt placerad vindfana (nära byggnader, träd, berg, ...) som ger data med dålig nogrannhet och sedan använda avancerade rutiner för att räkna ut en felaktig vindriktning med hög nogrannhet.

--
Göran Larsson     http://www.mitt-eget.se/
Reply to
Goran Larsson

Jag håller med om att det är svårt att göra något åt om indatat är 'skitigt' pga. lokala virvlar.

skit in - skit ut gäller alltid även om man med olika filtrering kan framhäva saker som man efterlyser, dock aldrig lika bra som rätt gjord datainsamlingspunkt.

Med det var inte förutsättningen att 'städa' upp lokala virvelvindar i den ursprungliga frågan, utan kunna ta hand om vindar och vindbyar med olika riktningar med kanske plötsliga knyck med någotsånär entydig riktning i långa loppet - och frågan hur man gör.

Variant med graykod kan liknas vid potentiometer där man entydigt får en gradskala (i ditt fall i 15 graders upplösning) men man har fortfarande problem med 'hoppet' 360 - 0 grader i efterbehandlingen som frågeställaren konstaterade själv.

- du själv påpekade att segeltorpsskolan hade bekymmer med 360-0 passagen just för att man inte har beaktat den 'teoretiska' biten i efterbehandlingen i alla led.

- därför så föreslogs det från flera håll att man skulle använda rektagulär avbildning ( x-cos(fi), y-sin(fi) ) i sin berabetning och sedan transformera tillbaka till vinkel om man återigen vill ha i grader, då slipper man språnget men ändå vet vridriktning och gradtal.

--
Jag vet av egen erfarenhet att det är väsentlig skillnad på vindar
i västegötlaslätten där man som barn kunde binda fast draken
 Click to see the full signature
Reply to
Torbjörn Ekström

Kanske läge att göra det lite enkelt för sig genom att öppna plånboken?

formatting link

Jag vet inte vad dom kostar, säkert massor!

/Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

"Mats Karlsson" skrev i meddelandet news: snipped-for-privacy@individual.net...

formatting link

Bäst jag skriver det själv innan jag blir hånad, men det är väl inte så bra med envarviga givare i det här läget. Dom har även flervarviga, men då blir dom av naturliga skäl inkrementella.

/Mats Karlsson

Reply to
Mats Karlsson

Intressant, detta påminner mig om då jag höll på med balanseringsystem och skulle hitta var någonstans obalansen var när vi medelvärdesbildade. Vi gick över till rektangulär representation från polär och därigenom kom vi förbi fenomenet 0360 grader sedan converterade vi tilbaka till polär form efter medelvärdesbildningen.

Janne G

Reply to
Janne G

3550 (om jag minns rätt) ex. moms + 2v lev tid.
Reply to
pbdelete

med transformering mha Euler mellan polär och cartetisk (rektangulär, även kallad komplex) notation så kan man enkelt göra vissa operationer som i andra notationen är väldigt besvärlig att hantera och vise versa - nyttja det om man har beräkningskraft för detta.

när man pratar om fourier, laplace, faltning och möbius-transformer och tom. så enkelt som lin/log så är det också av samma orsak att besvärliga operationer i en viss 'vy' är enkel att utföra efter en transform och sedan transformerar man tillbaka

/TE

Reply to
Torbjörn Ekström

Det var det jag insåg efter att ha slagit huvudet i väggen några gånger, enkelt svar men svårt att komma på när man har skygglapparna på mitt inne i ett projekt.

JAnne G

Reply to
Janne G

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.