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Ultrasonic Anemometer 2D

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Ultrasonic Anemometer 2D

Zusammenfassung des Produktkatalogs

Sicherheitshinweise: Vor der Nutzung des Geräts muss die Bedienungsanleitung gelesen werden, um Fehlfunktionen und Gefährdungen zu vermeiden. Montage und Wartung sind nur von qualifiziertem Personal durchzuführen. Elektrische Arbeiten dürfen nur im spannungsfreien Zustand erfolgen. Änderungen an Mechanik, Elektronik und Software sind untersagt.

Umwelt: Die Adolf Thies GmbH & Co KG verpflichtet sich zur umweltgerechten Entsorgung und Wiederverwertung von Produkten gemäß dem Gesetz „ElektroG“. Kunden können Produkte kostenlos zur Entsorgung zurücksenden.

Anwendungsbereich: Das Anemometer ist für spezifische Anwendungen vorgesehen, die in der Anleitung beschrieben sind. Es darf nur mit empfohlenem Zubehör betrieben werden.

Messprinzip: Das Gerät misst Windgeschwindigkeit und -richtung sowie die akustische virtuelle Temperatur, wobei Korrekturen für Luftfeuchtigkeit vorgenommen werden.

Betriebsvorbereitung: Die Wahl des Aufstellortes und die Montage des Anemometers sind entscheidend für die Messgenauigkeit. Elektrische Anschlüsse müssen gemäß den Anweisungen erfolgen.

Wartung und Kalibrierung: Regelmäßige Wartung und Kalibrierung sind notwendig, um die Messgenauigkeit zu gewährleisten.

Funktionsbeschreibung: Das Gerät unterstützt serielle Kommunikation, analoge und digitale Ein-/Ausgänge sowie verschiedene Betriebsmodi zur Datenerfassung und -ausgabe.

Technische Daten: Detaillierte technische Spezifikationen und Maßbilder sind im Dokument enthalten.

Einleitung: Das Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen und Anwendungsmöglichkeiten des Ultrasonic Anemometer 2D, das zur Messung der horizontalen Windgeschwindigkeit, Windrichtung und virtuellen Temperatur eingesetzt wird. Es ist besonders geeignet für meteorologische Anwendungen, Windkraftanlagen und andere Bereiche, in denen präzise Windmessungen erforderlich sind.

Messprinzip: Das Anemometer nutzt Ultraschallwandler, um die Windgeschwindigkeit und -richtung zu messen. Die Schallgeschwindigkeit wird durch die Windgeschwindigkeit beeinflusst, was zu unterschiedlichen Laufzeiten führt. Diese Unterschiede werden genutzt, um die Windgeschwindigkeit und -richtung zu berechnen. Die akustische virtuelle Temperatur wird ebenfalls gemessen, wobei der Einfluss der Luftfeuchtigkeit berücksichtigt wird.

Technische Spezifikationen: Das Gerät bietet über 35 verschiedene Messwerte, darunter orthogonale Windgeschwindigkeitsvektoren, skalare Windgeschwindigkeit, Windrichtung und akustische virtuelle Temperatur. Die Messwerte können digital über RS485/422 oder analog ausgegeben werden. Das Anemometer ist mit einem Heizsystem ausgestattet, das Vereisung verhindert und somit auch bei extremen Wetterbedingungen zuverlässige Messungen ermöglicht.

Heizsystem: Das Heizsystem hält die Außenflächen des Geräts über +5°C, um Vereisung zu verhindern. Es wird durch einen 2-Punkt-Regler gesteuert, der die Heizelemente basierend auf der virtuellen Temperatur und einem Temperatursensor im Inneren des Gehäuses ansteuert.

Anwendungsbereiche: Das Anemometer ist vielseitig einsetzbar, unter anderem in der Meteorologie, Klimatologie, regenerativen Energie, Verkehrstechnik und als akustisches Thermometer. Es eignet sich besonders für Standorte mit hoher Vereisungswahrscheinlichkeit.

Fazit: Das Ultrasonic Anemometer 2D bietet präzise und zuverlässige Messungen der Windgeschwindigkeit und -richtung sowie der virtuellen Temperatur. Es ist robust und für den Einsatz unter extremen Bedingungen geeignet, was es zu einem wertvollen Instrument in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen macht.

Zusammenfassung des technischen Dokuments:

1. Spezifikationen und Berechnungen: Das Dokument beschreibt die Berechnung des Wasserdampfdrucks in der Luft und dessen Einfluss auf den Luftdruck. Der Dampfdruck kann durch die Beziehung e = RH * se / 100 berechnet werden, wobei RH die relative Feuchte und se der Sättigungsdampfdruck ist. Der Sättigungsdampfdruck ist temperaturabhängig und kann mit der Magnus-Formel berechnet werden.

2. Akustische virtuelle Temperatur: Die Berechnung der akustischen virtuellen Temperatur bei feuchter Luft wird durch eine vereinfachte Formel dargestellt. Der Einfluss des Wasserdampfdrucks auf den Luftdruck ist gering, und die vereinfachte Formel kann verwendet werden, um die akustische virtuelle Temperatur zu berechnen.

3. Betriebsvorbereitung: Das Anemometer muss senkrecht montiert werden, um Wassereintritt zu vermeiden. Bei der Verwendung eines Blitzschutzstabes ist ein Winkel von 45° zur Messstrecke einzuhalten. Das Gerät darf nur mit einem Netzteil der „Class 2, limited Power“ betrieben werden.

4. Wahl des Aufstellortes: Das Ultraschall-Anemometer sollte in einem Mindestabstand von 1 Meter zu reflektierenden Flächen aufgestellt werden, um Fehlmessungen zu vermeiden. Es wird empfohlen, in 10 Meter Höhe über ungestörtem Gelände zu messen.

5. Montage und Nordausrichtung: Das Anemometer wird auf einem Rohrstutzen montiert und muss nach Norden ausgerichtet werden. Bei der Montage auf Schiffen oder beweglichen Objekten muss der Sensor-Arm zur Schiffslängsachse ausgerichtet werden.

6. Elektrische Montage: Das Anemometer ist mit einem Stecker für den elektrischen Anschluss ausgestattet. Die Anschlussbelegung ist im Beiblatt „Werkseinstellung“ zu finden. Das anzuschließende Kabel muss bestimmte Eigenschaften aufweisen, darunter UV-Beständigkeit und Gesamtabschirmung.

7. Referenzen: Das Dokument verweist auf mehrere wissenschaftliche Arbeiten und Normen, die die Messmethoden und Berechnungen unterstützen.

Stecker-Anschlussbelegung:

Gerät 4.3821.31.319: Pins 1-6 sind galvanisch getrennt. Funktionen von PIN 3 sind auf PIN 2 verfügbar. Serielle Schnittstelle und analoge Ausgänge sind vorhanden.
Gerät 4.3820.34.395/398: Keine Funktionen auf PIN 3. Serielle Schnittstelle, analoge Ausgänge und Gehäuseheizung mit eigener Versorgung.
Gerät 4.3820.34.317: Keine Funktionen auf PIN 3. Serielle Schnittstelle, analoge Ausgänge und Gehäuseheizung mit eigener Versorgung.

Elektrische Montage:

Das Ultraschall-Anemometer ist mit einer Kabelverschraubung ausgestattet. Die Kabelenden sind offen und nummeriert.

Wartung:

Minimale Servicearbeiten sind erforderlich, da das Gerät ohne bewegliche Teile arbeitet. Reinigung der Sensorflächen bei Bedarf mit nicht-aggressiven Mitteln.

Kalibrierung:

Keine regelmäßige Kalibrierung erforderlich. Mechanische Deformation kann zu Messfehlern führen. Bei Abweichungen Rücksprache mit dem Hersteller.

Garantie:

Schäden durch unsachgemäße Behandlung sind nicht abgedeckt. Öffnen des Geräts ohne Zustimmung führt zum Erlöschen der Garantie.

Funktionsbeschreibung:

Der ULTRASONIC bietet eine RS485/RS422 Schnittstelle für serielle Kommunikation. Verschiedene Modi und Baudraten sind möglich. Einschränkungen bei der Funktionsdefinition des Anschlusssteckers aufgrund der Doppelbelegung bestimmter Pins.

Serielle Kommunikation:

Duplex Modus: Voll- und Halbduplex-Modi verfügbar. Unterschiedliche Übertragungsarten haben spezifische Einschränkungen.
Antwortverzögerung: Sehr schnelle Reaktion auf eingehende Telegramme. Antwortverzögerung kann eingestellt werden.
Telegrammaufbau: Feste Struktur für Datenabfragen und Parameteränderungen. ID und Befehle sind zweistellig.

7.1.4 Rückgabewerte vom ULTRASONIC:

Der ULTRASONIC sendet nach einem gültigen Befehl eine Quittung. Standardantworten beginnen mit ‚!’, gefolgt von ID und Parameterwert. Bei Fehlern wird ein ‚CE’ (Command Error) gesendet, dessen Bedeutungen in Tabelle 2 zusammengefasst sind.

7.1.5 Zugriffsmodus:

Der ULTRASONIC hat drei Befehlsebenen: Abfragemodus, Benutzermodus und Konfigurationsmodus. Der Zugriff erfolgt über einen Schlüssel (KY), der die jeweilige Ebene freischaltet.

7.1.6 Baudrate:

Die Baudrate bestimmt die Übertragungsgeschwindigkeit und reicht von 1200 bis 921,6kBaud. Änderungen über 115,2kBaud erfordern den Befehl BX und müssen zur Speicherung erneut gesendet werden.

7.1.7 Geräte ID:

Die Geräte ID legt die Kommunikationsadresse fest und kann mit dem Befehl ‚ID’ geändert werden. Die voreingestellte ID ist ‚00’.

7.1.8 Busbetrieb:

Der ULTRASONIC kann im Busbetrieb mit unterschiedlichen IDs arbeiten. Ein Master-Slave-System ist erforderlich, um die Geräte zu steuern und zu parametrisieren.

7.2 Analoge und Digitale E/A:

Der ULTRASONIC bietet analoge und digitale Schnittstellen. Analoge Eingänge können Spannungen von 0 bis 10V einlesen. Die analogen Ausgänge können Windgeschwindigkeit und -richtung als Spannung oder Strom ausgeben.

7.2.1 Analoge Eingänge:

Die Pins WG/RXD-, WR/RXD+ und ADIO können als analoge Eingänge genutzt werden. Die Abtastrate ist über den Befehl AU einstellbar.

7.2.2 Analoge Ausgänge:

Die Ausgänge WG/RXD- und WR/RXD+ können Windgeschwindigkeit und -richtung ausgeben. Die Skalierung erfolgt über Parameter wie AR.

7.2.3 Skalierung der analogen WG:

Die Skalierung der Windgeschwindigkeit kann mit dem Befehl AR angepasst werden, z.B. 0...30m/s.

7.2.4 Skalierung der analogen WR:

Die Windrichtung kann über Bereiche von 0...360°, 0...540° und 0...720° ausgegeben werden, um Kompatibilität zu gewährleisten.

7.2.5 Nordkorrektur:

Mit dem Befehl NC kann der gemessene Winkel der Windrichtung um einen Offset korrigiert werden, um Fehlwinkel auszugleichen.

Windrichtung und Skalierung: Die Windrichtung wird bei Windstille als 0° und bei Windgeschwindigkeiten über 0,1 m/s als 360° angegeben. Eine alternative Skalierung von 0 bis 720° vermeidet Unstetigkeiten bei 360°.

Datenerfassung: Die ULTRASONIC-Firmware erfasst Daten durch Schallimpulse, die von Sensoren gesendet und empfangen werden. Ein vollständiger Datensatz wird mit einem Zeitstempel versehen und weiterverarbeitet. Momentanwerte können ohne Mittelung ausgegeben werden, wobei die Ausgaberate über den Parameter OR gesteuert wird.

Mittelung: Aufgrund der hohen Datenerfassungsrate ist eine Mittelung empfehlenswert. Der Mittelungszeitraum ist flexibel einstellbar. Es gibt zwei Verfahren zur Mittelwertbildung: vektorielle und skalare Mittelung, die je nach Anwendungsfall gewählt werden können.

Standardabweichung: Die Berechnung der Standardabweichung ist möglich, wenn die Mittelungsdauer über 1 Sekunde liegt. Sie muss explizit aktiviert werden.

Burst-Modus: Im Burst-Modus werden Messwerte mit hoher Geschwindigkeit erfasst und später ausgegeben. Der Modus erlaubt die Speicherung von bis zu 40.000 Messzyklen und kann durch verschiedene Parameter konfiguriert werden.

Böenerfassung: Bei eingestellter Mittelung kann die maximale Windgeschwindigkeit im Mittelwertzeitraum ermittelt werden. Die Länge der Böe ist einstellbar.

Hauptabschnitte:

Böenmessung: Die Böenmessung kann deaktiviert werden. Messwerte sind nur über ein anwenderspezifisches Telegramm verfügbar. Die Böenlänge beträgt standardmäßig 3 Sekunden gemäß WMO-Empfehlung.
Serielle Datenausgabe: Daten werden über die RS485-Schnittstelle gesendet. Es gibt zwei Modi: selbstständiges Senden und Senden durch Abfragetelegramm. Die selbstständige Ausgabe wird mit dem Befehl TT eingestellt, während die Datenabfrage mit dem Befehl TR erfolgt.
Feste Telegrammformate: Es gibt vordefinierte Telegrammformate für die Ausgabe. Diese sind in einer Tabelle aufgelistet und umfassen verschiedene Daten wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperatur.
Prüfsummenbildung: Zwei Typen von Prüfsummen werden verwendet, Typ 1 und Typ 2, basierend auf der byteweisen EXOR-Verknüpfung der Bytes im Telegramm.
Anwenderspezifisches Telegramm: Benutzer können eigene Telegramme definieren, um interne Mess- und Statuswerte auszugeben. Es gibt über 30 verschiedene Werte zur Auswahl. Die Definition erfolgt über Befehle wie UA, UT, UR und US.
Datenformate: Jeder Datenwert hat einen bestimmten Typ und eine eigene Formatierungsdefinition. Der Formatierungsstring wird hinter der Messwertnummer angegeben.

Kritische Informationen:

Die Böenmessung muss kleiner als der Mittelungszeitraum sein, sonst wird Null ausgegeben.
Die selbstständige Telegrammausgabe ist im Vollduplex- und ab Softwareversion V3.10 auch im Halbduplexbetrieb möglich.
Die Prüfsumme Typ 1 umfasst alle Bytes zwischen dem Startzeichen und dem Erkennungszeichen für den Beginn der Prüfsumme.
Das benutzerdefinierte Telegramm kann bis zu 28 Definitionen aufnehmen.

1. Einleitung: Das Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen und Formate für die Ausgabe von Daten durch das ULTRASONIC-Gerät. Es werden verschiedene Datenformate und deren Anwendung erläutert.

2. Ausgabe von festen Texten: Das ULTRASONIC-Gerät verwendet ein internes Datenformat namens TEXT, um feste Texte auszugeben. ASCII-Zeichen können über das Schlüsselzeichen '\' integriert werden. Ein Beispiel ist die Ausgabe des Textes 'Hallo Welt'.

3. Datenformate:

GANZE_ZAHL: Ausgabe von ganzen Zahlen ohne Kommata, mit optionalem Vorzeichen oder hexadezimaler Darstellung.
ZAHL: Ausgabe von Fließkommazahlen mit Angabe der Nachkommastellen und optionalem Vorzeichen.
PRÜF_SUMME: Berechnung einer Prüfsumme mittels byteweiser Exklusiv-Oder-Verknüpfung.

4. Benutzerdefinierte Telegramme: Beispiele für die Ausgabe von Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Virtuelltemperatur werden gegeben. Die Telegrammdefinitionen können in mehrere Blöcke unterteilt werden, um die maximale Länge von 128 Zeichen nicht zu überschreiten.

5. Statusinformationen: Das ULTRASONIC-Gerät bietet erweiterte Statusinformationen und THIES-Status, die bitweise aufgebaut sind. Diese geben Auskunft über Störungen, Heizungskriterien und den Füllgrad des Mittelungsspeichers.

6. Verhalten unter extremen Bedingungen: Das Gerät verfügt über ein Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren. Bei Fehlern werden die Fehlerbits gesetzt und definierte Werte an den Analogausgängen ausgegeben.

1. Spezifikationen und Fehlerbehandlung: Die Mittelungszeit für Messwerte beträgt mindestens 10 Sekunden. Ein Fehler wird ausgegeben, wenn weniger als 50% der Werte im Mittelungspuffer enthalten sind. Bei analogen Ausgängen werden im Fehlerfall Minimal- oder Maximalwerte ausgegeben, die durch den Parameter EI bestimmt werden. Fehlertelegramme werden im Fehlerfall ausgegeben und im Statusbyte angezeigt.

2. Heizungssteuerung: Der ULTRASONIC verfügt über eine Heizung in den Sensorarmen, um Vereisung zu vermeiden. Die Heizung wird durch die akustische virtuelle Temperatur der Luft gesteuert. Ein PT1000 Temperatursensor im Gerätefuß unterstützt die Steuerung. Die Heizung kann in sechs Modi konfiguriert werden, die durch den Befehl HT festgelegt werden. Die Heizung schaltet sich ein, wenn bestimmte Temperatur- und Spannungsbedingungen erfüllt sind.

3. Gerätevarianten: Es gibt Varianten mit zusätzlicher Ultraschallwandler- und Gehäuseheizung für besonders vereisungsgefährdete Standorte. Die Gehäuseheizung wird standardmäßig durch einen internen Temperatursensor gesteuert, kann aber auch extern deaktiviert werden.

4. Systemparameter und Ereignisse: Systemparameter werden im EEPROM gespeichert und können über den Befehl SS ausgegeben werden. Der Betriebsstundenzähler kann über den Parameter OH abgefragt werden. Ein Ringspeicher speichert wichtige Systemereignisse, die durch den Parameter SM festgelegt werden. Ereignisse wie Systemstart, Konfigurationsmodus und Temperaturdifferenzen werden protokolliert.

Überwachung der Versorgungsspannung: Ab Softwareversion V3.09 wird die Versorgungsspannung zur Steuerung der Heizung überwacht. Unterschreitet die Spannung einen bestimmten Wert, wird die Heizung deaktiviert, überschreitet sie diesen, wird die Heizung aktiviert. Diese Ereignisse werden protokolliert.

Bayern Hessen Modus: Ab Firmware-Version 3.21 enthält der ULTRASONIC einen Befehlsinterpreter für das Bayern Hessen Telegramm. Alle Befehle des ULTRASONIC stehen auch in diesem Modus zur Verfügung.

Neustart erzwingen: Mit dem Befehl RS kann ein Neustart des ULTRASONIC erzwungen werden.

Stromsparmodus: Der ULTRASONIC besitzt keinen eigenen Stromsparmodus, kann aber so konfiguriert werden, dass er nur begrenzte Zeit mit Strom versorgt wird. Parameter wie Fastboot und Signale bei vollem Mittelungspuffer können zur Optimierung verwendet werden.

Bootloader: Beim Neustart startet der ULTRASONIC einen Bootloader, der einen Programmupload ermöglicht. Es gibt zwei Bootloader: den THIES spezifischen und den X-Modem CRC Bootloader. Der X-Modem Bootloader verwendet das XMODEM CRC Protokoll für Firmware-Uploads.

Plausibilitätstest: Der ULTRASONIC verfügt über einen internen Plausibilitätstest, um fehlerhafte Messwerte zu erkennen und die Messwertaufnahme bei Bedarf zu beschleunigen.

Online-Hilfe: Der ULTRASONIC bietet eine Online-Hilfe für Befehle, die durch Eingabe des Befehls und einem Fragezeichen aufgerufen werden kann.

Kundenseitige Konfiguration: Das Ultrasonic Anemometer 2D kann kundenseitig über die serielle Datenschnittstelle konfiguriert werden. Es können drei komplette Parameterdatensätze intern gespeichert werden.

Verwalten von Benutzerinformationen: Das Gerät bietet einen Datenpuffer für 32 Texte mit jeweils 32 Zeichen, die mit dem Befehl UD verwaltet werden können.

Befehlsliste: Eine umfangreiche Liste von Befehlen zur Konfiguration und Steuerung des ULTRASONIC ist verfügbar, darunter Befehle zur Einstellung von analogen Ausgängen, Baudrate und anderen Parametern.

Einleitung: Das Dokument beschreibt verschiedene Befehle und deren Funktionen für ein akustisches Messsystem, das von Adolf Thies GmbH & Co. KG entwickelt wurde. Es enthält detaillierte Anweisungen zur Konfiguration und Nutzung der Befehle, um die Leistung und Funktionalität des Systems zu optimieren.

Hauptbefehle und deren Funktionen:

Befehl DY: Bestimmt die effektive akustische Messstreckenlänge der Y-Strecke.
Befehl EI: Regelt die Analogwertausgabe im Fehlerfall.
Befehl FB: Ermöglicht einen Geräteneustart mit oder ohne Firmwareupdate.
Befehl GU: Gibt den Maximalwert der Windgeschwindigkeit und deren Richtung im Mittelungszeitraum aus.
Befehl HC: Setzt den Schwellwert der Versorgungsspannung zur Heizungssteuerung.
Befehl HL/HH: Bestimmt die Schwelltemperaturen zum Schalten der Heizung.
Befehl ID: Dient zur Geräte-Kennung.
Befehl MA/MD: Automatisiert die Messwertaufnahme und legt das Intervall fest.
Befehl NC: Führt eine Nordkorrektur durch.
Befehl OD: Emuliert ein ULTRASONIC 1D.
Befehl PC: Führt einen Plausibilitätstest durch.
Befehl RF: Startet das Gerät bei ungültigen Messwerten neu.
Befehl SC: Setzt den Startwert der Kennlinie der Analogausgänge.
Befehl SV: Gibt die Softwareversion aus.

PIN-Konfigurationen:

Befehl AA: Setzt den Modus für PIN 1, der als analoger Eingang oder für Selbsttests genutzt werden kann.
Befehl AB: Konfiguriert PIN 4 ähnlich wie PIN 1, jedoch für andere Funktionen.
Befehl AC: Ermöglicht die Konfiguration von PIN 3 als analoger oder digitaler Eingang/Ausgang.

Analoge Ausgänge und Mittelungsmethoden:

Befehl AG: Legt die Gruppe für die analogen Ausgänge fest.
Befehl AM: Bestimmt die Mittelungsmethode für Geschwindigkeit und Winkel.
Befehl AN: Setzt den Modus für die analoge Ausgabe von Windrichtung und -geschwindigkeit.

Zusammenfassung: Das Dokument bietet eine umfassende Anleitung zur Konfiguration und Nutzung der verschiedenen Befehle und PINs des akustischen Messsystems. Es ist entscheidend für die Optimierung der Systemleistung und die Anpassung an spezifische Anforderungen.

Einleitung: Das Dokument beschreibt verschiedene Befehle zur Konfiguration und Kalibrierung von analogen Ein- und Ausgängen eines ULTRASONIC Geräts. Es werden spezifische Parameter und deren Wertebereiche sowie die Auswirkungen auf die Gerätefunktionalität erläutert.

1. Spezifikationen der analogen Ausgänge:
- Der Ausgangswertebereich kann auf 0...20mA (0...10V) oder 4..20mA (2...10V) eingestellt werden.
- Der Betriebsmodus Halbduplex ist erforderlich, um Änderungen vorzunehmen.

2. Skalierung der analogen Ausgaben:
- Befehl AO: Skalierung der Windrichtungsausgabe mit Bereichen von 0..360°, 0..540° und 0..720°.
- Befehl AR: Skalierung der Windgeschwindigkeitsausgabe, z.B. 0...60m/s oder 0...30m/s.

3. Test- und Kalibrierungsbefehle:
- Befehl AS: Setzt analoge Ausgänge auf einen festen Wert zur Kalibrierung.
- Befehl AT: Testet analoge Ein-/Ausgänge im Halbduplex-Modus.

4. Kommunikations- und Konfigurationsbefehle:
- Befehl BR/BX: Auswahl der Baudrate für die Kommunikation, mit Bereichen von 1200Baud bis 921600Baud.
- Befehl BH: Auswahl der Bayern Hessen Messgeräteadressen.

5. Kalibrierung der analogen Ausgänge:
- Befehl CA: Kalibrierwert für die Steigung der analogen Ausgänge.
- Befehl CB: Kalibrierwert für die Offsetkorrektur der analogen Ausgänge.

6. Weitere Befehle:
- Befehl AU: Update-Rate der analogen Ein-/Ausgänge.
- Befehl AV: Mittelungszeitraum für Messwerte.
- Befehl BP: Pretrigger im Burst-Modus.
- Befehl BS: Puffergröße im Burst-Modus.
- Befehl BT: Setzt Busabschlusswiderstand.

Das Dokument bietet detaillierte Anweisungen zur Konfiguration und Anpassung der analogen Ein- und Ausgänge, um die Funktionalität des ULTRASONIC Geräts zu optimieren.

1. Spezifikationen und Parameter: Der ULTRASONIC Sensor verwendet verschiedene Befehle zur Konfiguration und Steuerung. Die Befehle sind in einem spezifischen Format zu verwenden, wobei der Standard-Befehlsinterpreter 'THIES' ist. Die Parameter reichen von 0 bis 4, je nach Befehl, und haben unterschiedliche Initialwerte.

2. Befehlsübersicht:

CI: Wechselt den Befehlsinterpreter. Standard ist 'THIES'.
CY und CZ: Skalieren den Ausgabewert der analogen Eingänge für 0V bzw. 10V Eingangsspannung.
DA: Fordert Daten im Bayern Hessen Format an.
DE: Aktiviert oder deaktiviert die Berechnung der Standardabweichung.
DF: Setzt alle Parameter auf ihre Initialwerte zurück.
DM: Bestimmt den Duplex Modus der seriellen Verbindung.
DV: Liest Geräteinformationen aus.
DX und DY: Bestimmen die effektive akustische Länge der X- und Y-Messstrecke.
EI: Definiert den Analogwert im Fehlerfall.
FB: Beeinflusst das Startverhalten des Geräts (Fast Boot).
GU: Ermittelt die maximale Windgeschwindigkeit im Mittelungspuffer.
HC, HL, HH: Steuern die Heizungsparameter basierend auf Spannung und Temperatur.
HT: Steuert die Heizung der Sensorarme und Ultraschallwandler.

3. Empfehlungen und Hinweise: Die Parameter sollten mit Bedacht gewählt werden, um die Funktionalität des Geräts nicht zu beeinträchtigen. Besonders die Heizungssteuerung und die Berechnung der Standardabweichung können die Leistung beeinflussen. Es wird empfohlen, die Initialwerte zu beachten und bei Bedarf die Konfiguration anzupassen.

Heizungssteuerung: Die Heizung wird softwaregesteuert basierend auf virtueller Temperatur und Gehäusetemperatur. Verschiedene Modi regeln die Steuerung der Arm- und US-Wandlerheizung. Bei Überhitzung schaltet die Heizung automatisch ab.

Befehle und Parameter:

ID-Befehl: Setzt die ID des ULTRASONIC, wichtig für die Kommunikation.
IT-Befehl: Gibt die Gehäuseinnentemperatur zurück, wichtig für die Heizungssteuerung.
KY-Befehl: Regelt den Zugriffsmodus, um versehentliche Änderungen zu vermeiden.
MA-Befehl: Automatische Anpassung des Messintervalls bei Fehlmessungen.
MD-Befehl: Definiert das Messintervall zwischen zwei Laufzeitmessungen.
NC-Befehl: Nordkorrektur zur Korrektur von Winkelfehlern.
OD-Befehl: Emulation eines ULTRASONIC 1D für spezifische Anwendungen.
OH-Befehl: Betriebsstundenzähler zur Überwachung der Betriebsdauer.
OR-Befehl: Bestimmt das Ausgabeintervall der Telegramme.
OS-Befehl: Skalierung der Windgeschwindigkeitsausgabe in verschiedenen Einheiten.
PC-Befehl: Schaltet Plausibilitätstests für Messwerte ein oder aus.
PR/PT-Befehle: Periodische Empfangs- und Sendezeiten, werkseitig eingestellt.
PW-Befehl: Gibt die Systemspannung zurück.
RC-Befehl: Korrekturfaktor für analoge Eingangswerte, werkseitig kalibriert.
RD-Befehl: Verzögert die Antwort auf ein Kommando.
RF-Befehl: Legt fest, wann ein Neustart bei ungültigen Messwerten erfolgt.
RP-Befehl: Lädt gespeicherte Parameterdatensätze.
RS-Befehl: Führt einen Neustart des ULTRASONIC durch.
SC-Befehl: Einstellen des Minimalwerts der Analogausgänge.

Konfiguration der analogen Ausgänge: Die analogen Ausgänge können mit den Parametern AN und SC konfiguriert werden. Es gibt verschiedene Einstellungen für Spannungs- und Stromausgänge, die in Tabelle 13 beschrieben sind.

Befehle zur Systeminformation und Konfiguration:

Befehl SE: Gibt gespeicherte Systeminformationen aus. Es gibt 178 Einträge, bevor der Ringspeicher überschrieben wird.
Befehl SH und SL: Verwalten die Seriennummer des ULTRASONIC, die nicht verändert werden darf.
Befehl SM: Definiert eine Maske zum Speichern von Systemereignissen. Verschiedene Ereignisse können ausgewählt werden, um im Systemspeicher gespeichert zu werden.
Befehl SP: Speichert einen Parameterdatensatz. Der Datensatz mit Index '0' ist unveränderlich.
Befehl SS: Gibt alle gespeicherten Parameter aus dem EEPROM aus.
Befehl SV: Liest die aktuelle Softwareversion aus.
Befehl TB: Stellt das Telegramm im Burstmode ein.
Befehl TC: Korrigiert die akustische virtuelle Temperatur basierend auf der Querwindkomponente.
Befehl TD: Korrigiert die Drehrichtung zur Kopfübermontage.
Befehl TE, TN, TS, TW: Verwalten die geräteabhängige Verzögerungszeit der Sensoren, die nicht geändert werden darf.
Befehl TR: Fordert gezielt ein Telegramm vom ULTRASONIC an.
Befehl TT: Legt die Nummer des Telegramms fest, das der ULTRASONIC zyklisch sendet.
Befehl UA, UD, UR, US, UT: Verwalten benutzerdefinierte Telegramme und Texte.
Befehl VC: Gibt den Faktor für die Geschwindigkeitskorrektur an, der nicht verändert werden darf.
Befehl VT: Schaltet die Berechnung zur Korrektur der Windgeschwindigkeit basierend auf der Windrichtung ein oder aus.
Befehl XI: Bestimmt die Geräte-ID über externe Leitungen.

Parameterbeschreibung: Der ULTRASONIC Sensor kann seine ID entweder aus dem internen EEPROM oder von externen Leitungen lesen. Der Parameterwert 0 bedeutet, dass die ID aus dem EEPROM gelesen wird, während der Wert 1 die ID von externen Leitungen liest. Die Eingänge sind LOW-aktiv, was bedeutet, dass ein Pegel von 0V das entsprechende ID-Bit auf eins setzt.

Vordefinierte Datentelegramme: Es gibt verschiedene Telegrammtypen zur Übertragung von Daten wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperatur. Jedes Telegramm hat einen spezifischen Aufbau und enthält Prüfsummen zur Fehlererkennung. Die Telegramme unterscheiden sich in der Anzahl und Art der übertragenen Daten sowie in der Struktur.

Technische Daten: Der Sensor misst Windgeschwindigkeiten im Bereich von 0,01 bis 85 m/s mit einer Genauigkeit von ±0,1 m/s bei Geschwindigkeiten ≤5 m/s und ±2% bei höheren Geschwindigkeiten. Die Windrichtung wird im Bereich von 0 bis 360° gemessen mit einer Genauigkeit von ±1,0°. Die virtuelle Temperatur wird im Bereich von -50°C bis +70°C gemessen mit einer Genauigkeit von ±0,5K bis 35 m/s. Die Datenausgabe erfolgt digital über RS 485/RS 422 Schnittstellen mit verschiedenen Baudraten.

Technische Spezifikationen: Das Dokument beschreibt die technischen Spezifikationen eines Ultraschall-Anemometers der Adolf Thies GmbH & Co. KG. Es bietet Informationen zur Ausgabe von Momentanwerten, Windgeschwindigkeit, -richtung und akustischer Virtuelltemperatur. Die gleitenden Mittelwerte sind zwischen 0,5 Sekunden und 100 Minuten frei einstellbar. Die Ausgaberate kann von 1 pro Millisekunde bis 1 pro 60 Sekunden eingestellt werden. Der elektrische Ausgang unterstützt verschiedene Spannungs- und Strombereiche.

Umgebungsbedingungen: Das Gerät ist für Betriebstemperaturen von -50 bis +80°C ausgelegt, mit Heizungsbetrieb sogar bis -75°C. Die relative Luftfeuchtigkeit kann zwischen 0 und 100% liegen.

Stromversorgung: Es gibt verschiedene Optionen für die Stromversorgung, abhängig von der Konfiguration des Heizungsbetriebs. Die Versorgungsspannung reicht von 8 bis 78 VDC oder 12 bis 55 VAC.

Montage und Schutz: Das Gehäuse besteht aus Edelstahl und ist für die Montage auf einem Mastrohr mit einem Durchmesser von 50 mm vorgesehen. Die Schutzart ist IP 67.

Zubehör: Optionales Zubehör umfasst Anschlusskabel, PC-Programme zur Datenvisualisierung, Schnittstellenwandler, Blitzschutz und Vogelschutz.

Konformitätserklärungen: Das Dokument enthält auch die EC- und UK-CA-Konformitätserklärungen, die die Einhaltung verschiedener europäischer Richtlinien und Normen bestätigen, insbesondere im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV).

Hauptabschnitte:

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Der Text bezieht sich auf die Norm BS EN 61000-4-2, die sich mit der Prüfung und Messtechnik zur Immunität gegen elektrostatische Entladungen befasst. Diese Norm ist Teil der Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) Vorschriften von 2016.
Regulierungen und Richtlinien: Die angegebenen Produkte entsprechen den wesentlichen Anforderungen der Verordnung (EU) 2018/1139 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 4. Juli 2018, die gemeinsame Regeln im Bereich der Zivilluftfahrt festlegt und eine Europäische Agentur für Flugsicherheit einrichtet.
Unternehmensinformationen: Kontaktinformationen und Dienstleistungen von Adolf Thies GmbH & Co. KG, einem Unternehmen spezialisiert auf Meteorologie und Umweltmesstechnik, werden bereitgestellt.

Kritische Informationen:

Die Einhaltung der EMV-Normen ist entscheidend für die Produktzulassung.
Die Produkte müssen den Anforderungen der EU-Verordnung für die Zivilluftfahrt entsprechen.

Katalogauszüge

Ultrasonic Anemometer 2DBedienungsanleitung 4.382x.xx.xxx ab Softwareversion V3.18 Dok. No. 021536/06/23

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Sicherheitshinweise • Vor allen Arbeiten mit und am Gerät / Produkt ist die Bedienungsanleitung zu lesen. Diese Bedienungsanleitung enthält Hinweise, die bei Montage, Inbetriebnahme und Betrieb zu beachten sind. Eine Nichtbeachtung kann bewirken: - Versagen wichtiger Funktionen - Gefährdung von Personen durch elektrische oder mechanische Einwirkungen • Montage, Elektrischer Anschluss und Verdrahtung des Gerätes / Produktes darf nur von einem qualifizierten Fachmann durchgeführt werden, der die allgemein gültigen Regeln der Technik und die jeweils gültigen Gesetze, Vorschriften und Normen kennt...

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Patent Patent Nr.: EP 1 448 966 B1 Patent No.: US 7,149,151 B2 Lieferumfang 1 x Ultrasonic Anemometer 2D 1 x Kurz - Bedienungsanleitung (die gesamte Bedienungsanleitung steht als Download zur Verfügung) 1 x Beiblatt: Werkseinstellung 1 x Werkszeugnis Die Bedienungsanleitung liegt unter folgendem Link zum Download bereit: https://www.thiesclima.com/db/dnl/4.382x.xx.xxx_US-Anemometer-2D_d.pdf © Adolf Thies GmbH & Co. KG · Hauptstraße 76 · 37083 Göttingen · Germany Tel. +49 551 79001-0 · Fax +49 551 79001-65 · [email protected] ·www.thiesclima.com

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Bedienungsanleitung Diese Bedienungsanleitung beschreibt alle Anwendungs- und Einstellungsmöglichkeiten des Gerätes. Die Auslieferungs-Einstellung des Ultrasonic Anemometer 2D erfolgt im Werk. Die Zuordnung zur Werkseinstellung ergibt sich aus der Bestell- Nr. und der dazu gehörigen „Werkseinstellung“. Bestellnummer und Einstellung siehe Beiblatt „Werkseinstellung“ Der Anwender kann mit Hilfe dieser ausführlichen Bedienungsanleitung die Werkseinstellung über die serielle Schnittstelle des Ultrasonic Anemometer 2D auf seine Bedürfnisse anpassen. © Adolf Thies GmbH & Co. KG · Hauptstraße 76 · 37083...

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1 Anwendungsbereich Das Ultrasonic Anemometer 2D dient zur 2 - dimensionalen Erfassung der horizontalen Komponenten der Windgeschwindigkeit und der Windrichtung sowie der VirtuellTemperatur. Über 35 verschiedene Messwerte sind verfügbar, unter anderen: • Orthogonale Windgeschwindigkeitsvektoren (X- und Y- Strecke). • Skalare Windgeschwindigkeit. • Akustische virtuelle Temperatur [°C]. • Akustische virtuelle Temperatur der orthogonalen Messstrecken (X- und Y- Strecke) [°C]. • Standardabweichung der vektoriellen Windgeschwindigkeiten (X- und Y- Strecke). • Standardabweichung der skalaren Windgeschwindigkeit....

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Die erreichte Genauigkeit bei der Messung der Lufttemperatur (Virtuell-Temperatur) übertrifft nach Korrektur des Feuchteeinflusses bei bestimmten Wettersituationen die der klassischen Verfahren, bei denen Temperaturmessfühler in einem Wetter- und Strahlungsschutz verwendet werden. Die Messwerte können digital und / oder analog ausgegeben werden. Digital- Ausgabe: Zur seriellen Kommunikation steht eine RS485/422 zur Verfügung. Sie kann im Voll- bzw. Halbmodus betrieben werden. Für die Ausgabe von Messwerten stehen einige vordefinierte Telegramme oder ein benutzerdefiniertes Telegramm zur Verfügung...

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ca. +5°C. Das heißt, die volle Heizleistung wird bis zum Erreichen der Soll-Temperatur eingeschaltet und mit einer Hysterese von ca. 2K alternierend immer wieder aus- und eingeschaltet (2-Punkt Regelung). Die benötigte integrale Heizleistung ist von der thermischen Kopplung zur umgebenden Luft und somit der Windgeschwindigkeit abhängig. Modell Nr. 4.382x.3x.xxx ist durch zusätzlich eingebaute US-Wandlerheizungen besonders für den erschwerten Einsatz im Hochgebirge oder auf anderen kritischen Standorten geeignet, wo mit Vereisungssituationen gerechnet werden muss. Modell Nr. 4.382x.4x.xxx; 4.3820.34.395...

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2 Messprinzip 2.1 Windgeschwindigkeit und Richtung Der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in ruhender Luft überlagert sich die Geschwindigkeitskomponente einer Luftbewegung in Windrichtung. Eine Windgeschwindigkeitskomponente in Ausbreitungsrichtung des Schalls unterstützt dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit, führt also zu einer Erhöhung derselben, eine Windgeschwindigkeitskomponente entgegen der Ausbreitungsrichtung führt dagegen zu einer Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit. Die aus der Überlagerung resultierende Ausbreitungsgeschwindigkeit führt zu unterschiedlichen Laufzeiten...

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2.2 Akustische Virtuell Temperatur Der thermodynamische Zusammenhang zwischen der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls und der absoluten Lufttemperatur ist über eine Wurzelfunktion definiert. Die Schallgeschwindigkeit ist außerdem annähernd unabhängig vom Luftdruck und nur geringfügig abhängig von der absoluten Luftfeuchte. Dieser physikalische Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Temperatur kann ideal für eine Temperaturmessung der Luft genutzt werden, solange deren chemische Zusammensetzung bekannt und konstant ist. Die Anteile der Gase in unserer Atmosphäre sind konstant und...

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O2 und N2 Moleküle besitzen 3 Translations- und 2 Rotationsfreiheitsgrade, H2O Moleküle, 3 Translations- und 3 Rotationsfreiheitsgrade. Die Gesamtanzahl der Freiheitsgrade bestimmt den Adiabaten Exponent γ des jeweiligen Gases nachfolgendem Zusammenhang: Die gemessenen Adiabaten Exponenten von trockener Luft Die Abhängigkeit der akustischen virtuellen Temperatur Tv vom Wasserdampfgehalt der Luft kann über folgende Beziehung berechnet werden:     γ M  e  Tv = Tt • 1 +  v − v  •  γ d M d   Mv   p − 1 −   • e M d     wobei Tt die akustische virtuelle Temperatur trockener...

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