Windfahne Wissen
- Windfahnen bestimmen die Windrichtung. Die Auswertung der Windrichtung gewährleistet die bestmögliche Positionierung der Windturbinen.
- Es ist wichtig, dass eine Windfahne einen gesamten Radius von 360° abdeckt, ohne eine Lücke im Norden.
- Günstigere Windfahnen haben oft minderwertige elektromechanische Innenbeschläge, die ihre Lebensdauer einschränken, und eine erhebliche Lücke im Norden.
- Die meisten Windfahnen können mit einer elektronisch geregelten Heizung ausgestattet werden.
- Es sind digitale (TMR) und potentiometrische (POT) Windfahnen erhältlich.
Windfahnen TMR vs. Windfahnen POT
Im Vergleich zu den Windfahnen POT sind die digitalen Windfahnen TMR sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht der Gewinner:
- Digitale (TMR) Windfahnen werden zu einem niedrigeren Preis angeboten als potentiometrische (POT) Windfahnen.
- Digitale (TMR) Windfahnen unterliegen dank ihres Festkörperdesigns einem geringeren mechanischen Verschleiß als potentiometrische (POT) Windfahnen.
- Digitale (TMR) Windfahnen haben keine beweglichen Teile, außer den Lagern. Daher sind digitale (TMR) Windfahnen zuverlässiger und weniger störanfällig.
- Digitale (TMR) Windfahnen liefern präzisere Messwerte (siehe Tabelle unten).
| Windfahne | Genauigkeit |
| Thies Kompakt TMR | ± 1° |
| Thies Compact POT | ± 2° |
| Thies First Class TMR | ± 0.75° |
| Thies First Class POT | ± 1° |
Messprinzip Windfahne aktiv POT
Die Winkelposition der Achse wird von einem magnetischen Winkelsensor (TMR-Sensor, Tunnelmagnetowiderstand) berührungslos über die Position des Magnetfeldes abgetastet. Der Sensor wird in magnetischer Sättigung betrieben, er kann daher als inert gegenüber externen Magnetfeldern betrachtet werden. Die maximale Ausgangsspannung ist proportional zur Versorgungsspannung und zeigt daher das gleiche Verhalten wie der Windrichtungssensor mit einem mechanischen Potentiometer.
Das besondere Merkmal dieser Art von Schaltung ist ein sehr geringer Energieverbrauch, der teilweise niedriger ist als bei mechanischen Potentiometern. Im Vergleich zu einem mechanischen Potentiometer tritt hier auch kein Verschleiß auf. Das Ausgangssignal des Sensors ist eine analoge Spannung. Diese Ausgangsspannung liegt im Bereich von 0V bis zur angelegten Versorgungsspannung.
Da die Ausgangsspannung mit der Versorgungsspannung identisch sein kann, kann dieser Sensor als Ersatz für bisherige Sensoren mit einem mechanischen Potentiometer verwendet werden.
Wenn Sie von einem Sensor mit mechanischem Potentiometer zu diesem Gerät wechseln, müssen Sie die Parameter Versorgungsspannung und Versorgungsstrom beachten. Sie müssen beide Anforderungen erfüllen. Wenn die Windfahne über einen Ausgang des Datenloggers versorgt wird, muss dessen minimale Versorgungsspannung beachtet werden oder eine geeignete externe Spannungsversorgung gewählt werden.
Todeszone
Die tote Zone ist nur mit der Potentiometer-Windfahne zu finden, nicht aber mit der TMR-Windfahne.
Potentiometer (POT) Windfahne
Potentiometer Windfahne verwendet als Sensorelement ein Potentiometer mit typischerweise 10 kOhm oder 2 kOhm.
Ein Potentiometer ist ein Widerstand mit einem Wert, der in einem linearen Verhältnis zum Winkel der Windfahne steht.
Also mit Widerstand (359°) = 10 kOhm durch 359°, also durch einen Winkel Alpha, Widerstand (Alpha) = 10 kOhm *Alpha/359.
Bei einem Winkel von nahezu 0° ist der Widerstand also nahe 0 Ohm. Das bedeutet, dass Sie einen Kurzschluss haben.
Um einen Kurzschluss zu vermeiden, geben billige Windfahnen keinen Wert im toten Bereich (normalerweise von 355 bis 5°) an.
Das heißt, Sie haben
- nur 97% Datenverfügbarkeit von 5° bis 355°) und
- keine Daten von 355° bis 5°.
TMR Windfahne
TMR-Windfahnen verwenden kein Potentiometer als Sensorelement, sondern den „Tunnel-Magneto-Widerstand“-Effekt.
Und dahinter steht ein Prozessor, der diesen TMR-Effekt auswertet. Bei 0° gibt es keine Probleme mit Kurzschlüssen, so dass eine Totzone zum Schutz vor Kurzschlüssen nicht erforderlich ist.
