Der Winter war lang und die Segelsaison rückt in greifbare Nähe 😅. Auf der langen ToDo-Liste vom Herbst steht auch die Windmessanlage. Wie sich herausgestellt hat, ist das Display der Anzeige defekt und die Elektronik im Display komplett vergossen. Die Anlage (VDO CompactWind) gibt es schon lange nicht mehr und Ersatzteile sind nicht verfügbar. Also habe ich mich entschlossen, das Anzeigeinstrument nicht weiter zu verwenden.
Meine Hoffnung lag auf dem Geber (VDO A2C59501983), der an der Mastspitze befestigt ist. Den habe ich in aller Ruhe durchgemessen auch aus dem alten Handbuch noch Informationen gezogen.
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| Geber VDO Windmessanlage |
Erfreulicherweise ist der noch intakt und liefert am wasserdichten Rundstecker folgende Anschlüsse:
- 10 V
- 8 V
- cos
- Minus / GND
- sin
- Windgeschwindigkeit als Rechteck-Impuls
Den Innenaufbau kann ich nur erahnen, da es keinen Grund gab, den Geber zu öffnen. Ich vermute für die Richtungsanzeige zwei Hall-Sensoren, die im 90°-Winkel zueinander stehen. Die Versorgung erfolgt über die 8 V und bei cos / sin kommen die analogen Winkelwerte an. Der Rechteck-Impuls-Ausgang ist ein offener Kollektor, der per Pullup-Widerstand auf einen Sollpegel gehoben werden kann. Da ich noch zwei Arduino-Nano Platinen herumliegen hatte, war schnell die Idee geboren, die Signale auszuwerten.
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| Arduino Nano auf dem Breadboard |
Mit einigen Zeilen C-Code für den ATmega328, einigen Widerständen, Steckbrücken und zwei Labornetzteilen war es schon getan. Auf der Arduino-Nano Platine gibt es Analogeingänge mit 10bit-A/D-Wandlern, die die cos / sin Signale ausreichend genau digitalisieren. Über einen Interrupt-Eingang konnte die Drehzahl (Rechteck-Impuls) ausgewertet werden. Durch den Zusammenhang
ergibt sich aus dem Verhältnis der Werte von Pin 5 zu Pin 3 der Tangens des Windwinkels. Durch die Verhältnisbildung wird auch gleich eine Unabhängigkeit von der Versorgungsspannung erreicht, da davon auszugehen ist, dass Veränderungen sich auf beide Werte beziehen. Bei der Berechnung der Windgeschwindigkeit kommt die Schnelllaufzahl des Kugelschalenanemometers ins Spiel. Die liegt lt. Wikipedia zwischen 0,3 und 0,4. D.h. die
Windgeschwindigkeit entspricht der Winkelgeschwindigkeit der Schalen
(Mittelpunkt der Schale). Da mein Geber drei Impulse pro Umdrehung
liefert, entspricht die Windgeschwindigkeit dann annähernd der
Winkelgeschwindigkeit.
Soweit die Theorie. Ich habe jetzt eine Platine mit EAGLE entworfen und die Bauteile bestellt.
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