Windgeschwindigkeitsmesser

Idee: Elektor-Labor

Das Prinzip dieses Windgeschwindigkeitsmessers ohne bewegliche Teile beruht auf der Messung einer Temperaturdifferenz. Hierzu werden zwei Transistoren als NTC-Widerstände zweckentfremdet. Einer befindet sich innerhalb des Gehäuses und einet außerhalb. Wenn Letzterer durch den Wind gekühlt wird, ändert sich die Spannung zwischen Basis und Emitter (UBE) – mit sinkender Temperatur steigt diese Spannung. Die Differenz der Spannungen von gekühltem und ungekühltem Transistor ist dann ein Maß für die Windgeschwindigkeit. Sie wird mit einer Art Wheatstone-Brücke erfasst. Die nötige Elektronik ist nicht einmal so furchtbar kompliziert, wie aus der Schaltung ersichtlich ist.
 

 
Die Schaltung des Windgeschwindigkeitsmessers.

T2 und T3 fungieren als Temperatursensoren. Um die Differenzemperaturmessgerät als Maß für die Windgeschwindigkeit messen zu können, ist ein kleiner Trick nötig: T2 (der Transistor außerhalb des Gehäuses) muss ja zunächst aufgewärmt sein, bevor er durch den Wind abgekühlt werden kann. Zu diesem Zweck dient der Transistor T1 als „Heizung“. Es versteht sich von selbst, dass T1 und T2 in engem thermischem Kontakt zueinander montiert werden müssen!
Der Rest der Schaltung wird zur Steuerung eines Drehspulinstruments M1 (100-µA-Messbereich) verwendet.
 
Die Schaltung kann man gut auch einem Stück Lochrasterplatine aufbauen. Wichtig ist vor allem, dass T1 und T2 guten thermischen Kontakt haben und dass die Verbindungsdrähte dieser beiden Transistoren zur restlichen Elektronik so kurz wie möglich sind (um Schwingungen zu vermeiden).
 
Die Schaltung wird wie folgt abgeglichen: Zuerst wird R5 vorübergehend mit einer Drahtbrücke kurzgeschlossen und Punkt „b“ aus Masse gelegt bzw. mit Punkt „d“ kurzgeschlossen. Nun wird P1 so eingestellt, dass mit einem Multimeter am Ausgang des Opamps (Pin 6 von IC1) gerade 0 V gemessen werden. Dann wird die Drahtbrücke über R5 und die Verbindung von Punkt „b“ mit Massen wieder entfernt. Zunächst wird jetzt die Versorgungsspannung eine Zeit lang abgeschaltet, damit T1 und T2 abkühlen können. Anschließend schirmt man T1/T2 vorübergehend mit einem Karton etc. so ab, dass sie keinen Luftstrom ab bekommen.
 
Nach fünf Minuten (oder länger) den Strom wieder einschalten und mit P2 sofort (!) M1 auf Vollaussteuerung einstellen. Der Sensor erwärmt sich nun langsam, wodurch der Ausschlag von M1 wieder zurück geht. Sobald der Rückgang stoppt, stellt man die Anzeige mit P3 auf gerade 0 ein.
Die letzten beiden Einstellungen beeinflussen sich gegenseitig leicht, so dass sie u.U. mehrmals wiederholt werden müssen. Jetzt ist das Messgerät einsatzbereit. Um es zu kalibrieren, müssen Sie es natürlich mit einem „echten“ Anemometer vergleichen. Vielleicht kennen Sie einen Amateurmeteorologen in Ihrer Gegend...