Funktionsprinzip des Windgeschwindigkeitssensors vom Typ Wind Cup
Der Windgeschwindigkeitssensor mit Windbecher ist ein sehr verbreiteter Windgeschwindigkeitssensor, der erstmals von Robinson in England erfunden wurde. Der Sensorteil besteht aus drei oder vier konischen oder halbkugelförmigen Hohlbechern. Die Hohlbecher sind an einer dreizackigen sternförmigen Halterung im 120-Grad-Winkel zueinander oder an einer kreuzförmigen Halterung im 90-Grad-Winkel zueinander befestigt, wobei die konkaven Oberflächen der Becher in eine Richtung ausgerichtet sind und der gesamte Querarmrahmen an einer vertikalen Drehachse befestigt ist.
Wenn der Wind von links weht, befindet sich Windbecher 1 parallel zur Windrichtung, und der Druck des Windes auf Windbecher 1 in Richtung der Achse des Windbechers beträgt ungefähr null. Windbecher 2 und 3 schneiden sich in einem Winkel von 60- Grad mit der Windrichtung. Bei Windbecher 2 muss die konkave Seite dem Wind standhalten und dem Winddruck am größten sein. Bei Windbecher 3 ist die konvexe Seite dem Wind zugewandt. Der Winddruck um die Rolle des Windes, der um ihn herum strömt, ist geringer als bei Windbecher 2. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen Windbecher 2 und Windbecher 3 in Richtung der Achse des Windbechers beginnt sich der Windbecher im Uhrzeigersinn zu drehen. Je schneller der Wind ist, desto größer ist der Druckunterschied zwischen dem Anfang und dem Ende. Je größer die Beschleunigung, desto schneller dreht sich der Windbecher. Je höher die Windgeschwindigkeit, desto größer ist der anfängliche Druckunterschied und desto größer ist die resultierende Beschleunigung.
Nachdem sich der Windbecher zu drehen beginnt, wird der Winddruck relativ verringert, da sich Becher 2 in Windrichtung dreht, und Becher 3, der dem Wind zugewandt ist, dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit, der Winddruck wird relativ erhöht, der Winddruckunterschied nimmt ab. Nach einer gewissen Zeit (wenn die Windgeschwindigkeit unverändert bleibt) wird der Druckunterschied zwischen den drei Bechern auf Null reduziert und der Windbecher dreht sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Die Größe der Windgeschwindigkeit kann anhand der Drehgeschwindigkeit des Windbechers (Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde) bestimmt werden.
Wenn sich die Windschale dreht, wird die koaxiale, mehrzahnige Trennscheibe oder die magnetische Stange in Drehung versetzt, und durch den Schaltkreis wird ein Impulssignal erzeugt, das proportional zur Windschalengeschwindigkeit ist. Das Impulssignal wird vom Zähler gezählt und kann nach der Umwandlung in den tatsächlichen Windgeschwindigkeitswert umgewandelt werden. Gegenwärtig werden bei den neuen rotierenden Schalenanemometern drei Schalen verwendet, und die Leistung konischer Schalen ist besser als die halbkugelförmiger Schalen. Wenn die Windgeschwindigkeit zunimmt, kann die rotierende Schale die Geschwindigkeit schnell erhöhen, um sich an die Luftgeschwindigkeit anzupassen. Wenn die Windgeschwindigkeit abnimmt, kann die Geschwindigkeit aufgrund der Trägheit nicht sofort verringert werden. Bei Windböen zeigt das rotierende Anemometer die Windgeschwindigkeit an, die im Allgemeinen zu hoch ist, was zu einem zu hohen Effekt führt (was zu einem durchschnittlichen Fehler von etwa 10 % führt).
