Young JR, 04101-5 Manuel

INTRODUCTION

Le Wind Monitor mesure la vitesse et la direction du vent horizontal. Développé pour les bouées de données océaniques, il est robuste et résistant à la corrosion, tout en étant précis et léger. Le boîtier principal, le cône avant, l'hélice et les autres pièces internes sont en plastique stabilisé aux U.V. moulé par injection. L'hélice et les arbres verticaux utilisent des roulements à billes de précision en acier inoxydable. Les roulements sont dotés de joints en téflon à léger contact et sont remplis d'une graisse à faible couple et à large plage de température pour aider à exclure la contamination et l'humidité.

La rotation de l'hélice produit un signal sinusoïdal CA dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du vent. Ce signal CA est induit dans une bobine stationnaire par un aimant à six pôles monté sur l'arbre de l'hélice. Trois cycles sinusoïdaux complets sont produits pour chaque révolution de l'hélice.

La position de la girouette est transmise par un potentiomètre de précision en plastique conducteur de 10K ohms qui nécessite une tension d'excitation régulée. Avec une tension constante appliquée au potentiomètre, le signal de sortie est une tension analogique directement proportionnelle à l'angle de direction du vent.

L'instrument se monte sur un tuyau standard de un pouce, diamètre extérieur 34 mm (1.34"). Une bague d'orientation est fournie afin que l'instrument puisse être retiré pour l'entretien et réinstallé sans perte de référence de la direction du vent. L'ensemble du mât de montage et la bague d'orientation sont fixés au tuyau de montage par des colliers de serrage en acier inoxydable. Les connexions électriques sont effectuées dans une boîte de jonction à la base. Une variété de dispositifs sont disponibles pour le conditionnement du signal, l'affichage et l'enregistrement de la vitesse et de la direction du vent.

RÉSUMÉ DES SPÉCIFICATIONS DE LA VITESSE DU VENT

VÉRIFICATION INITIALE

Lors du déballage du Wind Monitor, il doit être soigneusement vérifié pour détecter tout signe de dommage dû au transport. L'instrument est aligné, équilibré et entièrement calibré avant expédition, mais il doit être vérifié mécaniquement et électriquement avant l'installation. La girouette et l'hélice doivent pouvoir tourner facilement à 360° sans friction. Vérifiez l'équilibre de la girouette en tenant la base de l'instrument de manière à ce que la surface de la girouette soit horizontale. Elle doit présenter un couple quasi neutre sans aucune tendance particulière à la rotation. Un léger déséquilibre n'altérera pas les performances.

Le potentiomètre nécessite une tension d'excitation CC stable. Ne pas dépasser 15 volts. Lorsque le curseur du potentiomètre se trouve dans la zone morte, le signal de sortie est "floating" (flottant) et peut afficher des valeurs variables ou imprévisibles. Pour éviter les fausses lectures, l'électronique de conditionnement du signal doit bloquer le signal au niveau d'excitation ou de référence lorsque cela se produit. Note : Les dispositifs de conditionnement de signal Young bloquent le signal au niveau d'excitation. Évitez un court-circuit entre la ligne de signal de direction du vent et les lignes d'excitation ou de référence. Des dommages au potentiomètre peuvent survenir en cas de court-circuit.

Avant l'installation, connectez l'instrument à un indicateur comme indiqué dans le schéma de câblage et vérifiez les valeurs de vitesse et de direction du vent. Positionnez la girouette sur une feuille de papier avec des repères croisés de 30° ou 45° pour vérifier l'alignement de la girouette.

INSTALLATION

Le placement correct de l'instrument est très important. Les tourbillons provenant des arbres, des bâtiments ou d'autres structures peuvent grandement influencer les observations de la vitesse et de la direction du vent. Pour obtenir des données significatives pour la plupart des applications, placez l'instrument bien au-dessus ou en amont des obstacles. En règle générale, le flux d'air autour d'une structure est perturbé sur deux fois la hauteur de la structure en amont, six fois la hauteur en aval, et jusqu'à deux fois la hauteur de la structure au-dessus du sol. Pour certaines applications, il peut ne pas être pratique ou nécessaire de respecter ces exigences.

UN DÉFAUT DE MISE À LA TERRE CORRECTE DU WIND MONITOR PEUT ENTRAÎNER DES SIGNAUX ERRONÉS OU DES DOMMAGES AU TRANSDUCTEUR.

La mise à la terre du Wind Monitor est d'une importance capitale. Sans mise à la terre appropriée, une charge électrique statique peut s'accumuler dans certaines conditions atmosphériques et se décharger à travers les transducteurs. Cette décharge peut provoquer des signaux erronés ou une défaillance du transducteur. Pour éloigner la décharge des transducteurs, l'ensemble du mât de montage est fabriqué avec un plastique antistatique spécial. Il est très important que le mât de montage soit connecté à une bonne terre. Cela peut être réalisé de deux manières. Premièrement, le Wind Monitor peut être monté sur un tuyau métallique connecté à la terre. Le tuyau de montage ne doit pas être peint à l'endroit où le Wind Monitor est monté. Les tours ou mâts scellés dans du béton doivent être connectés à une ou plusieurs tiges de mise à la terre. S'il est difficile de mettre le mât de montage à la terre de cette manière, la méthode suivante doit être utilisée. À l'intérieur de la boîte de jonction, la borne étiquetée "EARTH GROUND" (MISE À LA TERRE) est connectée en interne au mât de montage antistatique. Cette borne doit être connectée à une terre (voir schéma de câblage).

L'installation initiale est plus facile à réaliser avec deux personnes ; l'une pour ajuster la position de l'instrument et l'autre pour observer le dispositif indicateur. Après l'installation initiale, l'instrument peut être retiré et remis en place sans réaligner la girouette, car la bague d'orientation conserve la référence de la direction du vent. Installez le Wind Monitor en suivant ces étapes :

1. MONTER LE WIND MONITOR
   1. Placez la bague d'orientation sur le mât de montage. Ne serrez pas encore le collier de serrage.
   2. Placez le Wind Monitor sur le mât de montage. Ne serrez pas encore le collier de serrage.
2. CONNECTER LE CÂBLE DU CAPTEUR
   1. Reportez-vous au schéma de câblage situé à l'arrière du manuel.
3. ALIGNER LA GIROUETTE
   1. Connectez l'instrument à un indicateur.
   2. Choisissez un point de référence connu pour la direction du vent à l'horizon.
   3. En visant le long de l'axe central de l'instrument, pointez le cône avant vers le point de référence à l'horizon.
   4. Tout en maintenant la girouette en position, tournez lentement la base jusqu'à ce que l'indicateur affiche la valeur correcte.
   5. Serrez le collier de serrage du mât de montage.
   6. Engagez la goupille d'indexation de la bague d'orientation dans l'encoche à la base de l'instrument.
   7. Serrez le collier de serrage de la bague d'orientation.

ÉTALONNAGE

Le Wind Monitor est entièrement étalonné avant expédition et ne devrait nécessiter aucun réglage. Un réétalonnage peut être nécessaire après certaines opérations de maintenance. Des vérifications d'étalonnage périodiques sont souhaitables et peuvent être nécessaires lorsque l'instrument est utilisé dans des programmes qui exigent un audit des performances du capteur.

Pour étalonner la direction du vent, la méthode suivante peut permettre d'obtenir des précisions d'étalonnage de la girouette de ±5° ou mieux si elle est effectuée avec soin. Commencez par connecter l'instrument à un circuit de conditionnement de signal qui dispose d'une méthode d'indication de la valeur de la direction du vent. Il peut s'agir d'un afficheur indiquant les valeurs de la direction du vent en degrés angulaires ou simplement d'un voltmètre surveillant la sortie. Sur une grande feuille de papier ou de carton, tracez soigneusement des lignes, en forme de parts de gâteau, par incréments de 45°. Marquez ces points avec des valeurs en degrés ; 0°, 45°, 90°.... Centrez la base de montage de l'instrument au point central des marques, le boîtier de jonction orienté vers le Sud (180°). Alignez visuellement la girouette avec chaque repère et observez la sortie de l'indicateur. Si la position de la girouette et l'indicateur ne concordent pas à 5° près, il peut être nécessaire d'ajuster le couplage du potentiomètre à l'intérieur du boîtier principal. Les détails concernant cet ajustement figurent dans le plan de MAINTENANCE, REMPLACEMENT DU POTENTIOMÈTRE, étape 7.

Il est important de noter que bien que le capteur tourne mécaniquement sur 360°, le signal de direction du vent provenant du conditionnement de signal se produit à 352°. L'électronique de conditionnement de signal doit être ajustée en conséquence. Par exemple, dans un circuit où 0 à 1,000 VDC représente 0° à 360°, la sortie doit être ajustée à 0,978 VDC lorsque l'instrument est à 352°. (352°/360° X 1.000 volts = 0.978 volts)

L'étalonnage de la vitesse du vent est déterminé par le pas de l'hélice et les caractéristiques de sortie du transducteur. Les formules d'étalonnage montrant le régime de l'hélice et la fréquence de sortie en fonction de la vitesse du vent sont incluses ci-dessous. La précision standard est de +/- 0,5 m/sec. Pour une plus grande précision, l'appareil doit être étalonné individuellement en comparaison avec un étalon de vitesse du vent. Contactez l'usine ou votre fournisseur pour planifier un étalonnage en soufflerie traçable NIST (National Institute of Standards & Technology) dans nos installations.

Les détails sur la vérification du couple de roulement, qui affecte le seuil de vitesse et de direction du vent, apparaissent dans la section suivante.

FORMULES D'ÉTALONNAGE
Model 04101 Wind Monitor - JR

VITESSE DU VENT vs TR/MIN DE L'HÉLICE

VITESSE DU VENT vs FRÉQUENCE DE SORTIE

MAINTENANCE

Avec un entretien approprié, le Wind Monitor devrait assurer des années de service. Les seuls composants susceptibles d'être remplacés en raison de l'usure normale sont les roulements à billes de précision et le potentiomètre de direction du vent. Seul un technicien d'instruments qualifié doit effectuer le remplacement. Si les installations de service ne sont pas disponibles, renvoyez l'instrument à l'entreprise. Référez-vous aux dessins pour vous familiariser avec les noms et les emplacements des pièces. L'astérisque * qui apparaît dans les descriptions suivantes est un rappel que le couple maximal sur toutes les vis de calage est de 80 oz-in.

REMPLACEMENT DU POTENTIOMÈTRE

Le potentiomètre a une durée de vie prévue de cinquante millions de révolutions. À mesure qu'il s'use, l'élément peut commencer à produire des signaux bruyants ou devenir non linéaire. Lorsque le bruit de signal ou la non-linéarité devient inacceptable, remplacez le potentiomètre. Référez-vous au dessin en vue éclatée et procédez comme suit :

1. RETIRER LE BOÎTIER PRINCIPAL
   1. Dévisser le cône avant du boîtier principal.
   2. Pousser délicatement le loquet du boîtier principal, visible à l'intérieur du boîtier avant.
   3. Tout en poussant le loquet, soulever le boîtier principal et le retirer du rotor de palier d'arbre vertical.
2. DESSOUDER LE FIL DU TRANSDUCTEUR
   1. Retirer le couvercle de la boîte de jonction, exposant la carte de circuit imprimé.
   2. Retirer les vis qui maintiennent la carte de circuit imprimé.
   3. Dessouder les trois fils du potentiomètre (blanc, vert, noir), les deux fils de la bobine de vitesse du vent (rouge, noir) et le fil de terre (rouge) de la carte.
3. RETIRER LE POTENTIOMÈTRE

1. Desserrer la vis de calage sur le couplage du potentiomètre et le retirer de la molette de réglage du potentiomètre.
2. Desserrer la vis de calage sur la molette de réglage du potentiomètre et la retirer de la rallonge d'arbre du potentiomètre.
3. Desserrer les deux vis de calage à la base de l'ensemble transducteur et retirer l'ensemble de l'arbre vertical.
4. Dévisser le boîtier du potentiomètre de l'ensemble de montage et de bobine du potentiomètre.
5. Pousser le potentiomètre hors de l'ensemble de montage et de bobine du potentiomètre en appliquant une pression ferme mais douce sur l'arbre du potentiomètre. S'assurer que le joint torique de l'arbre sort avec le potentiomètre. Si ce n'est pas le cas, alors le pousser délicatement par le haut de l'ensemble de bobine.

4. INSTALLER UN NOUVEAU POTENTIOMÈTRE

1. Pousser le nouveau potentiomètre dans l'ensemble de montage et de bobine du potentiomètre en s'assurant que le joint torique est sur l'arbre.
2. Faire passer les fils du potentiomètre et de la bobine à travers le trou au fond du boîtier du potentiomètre.
3. Visser le boîtier du potentiomètre sur l'ensemble de montage et de bobine du potentiomètre.
4. Tirer délicatement les fils du transducteur par le bas du boîtier du potentiomètre pour éliminer tout mou. Appliquer une petite quantité de mastic silicone autour du trou.
5. Installer l'ensemble transducteur sur l'arbre vertical en laissant un jeu de 0,5 mm (0,020") par rapport au palier vertical. Serrer les vis de calage* au bas de l'ensemble transducteur.
6. Placer la molette de réglage du potentiomètre sur la rallonge d'arbre du potentiomètre et serrer la vis de calage*.
7. Placer le couplage du potentiomètre sur la molette de réglage du potentiomètre. Ne pas serrer la vis de calage pour l'instant.

5. RECONNECTER LES FILS DU TRANSDUCTEUR

1. À l'aide d'une pince à bec effilé ou d'un trombone plié pour former un petit crochet, tirer délicatement les fils du transducteur à travers le trou du montant de montage.
2. Souder les fils à la carte de circuit imprimé conformément au schéma de câblage. Observer le code couleur.
3. Fixer la carte de circuit imprimé dans la boîte de jonction à l'aide des vis retirées à l'étape 2b. Ne pas trop serrer.

*Couple max. de la vis de calage 80 oz-in

6. REMPLACER LE BOÎTIER PRINCIPAL

1. Placer le boîtier principal sur le rotor de palier d'arbre vertical. Veiller à aligner la clavette d'indexation et la rainure dans ces deux ensembles.
2. Placer le boîtier principal sur le rotor de palier d'arbre vertical jusqu'à ce que le couplage du potentiomètre soit près du haut du boîtier principal.
3. Tourner la molette de réglage du potentiomètre jusqu'à ce que le couplage du potentiomètre soit orienté pour s'engager dans la nervure supérieure du boîtier principal. La vis de calage sur le couplage du potentiomètre doit faire face à l'ouverture avant.
4. Une fois le couplage du potentiomètre correctement orienté, continuer à pousser le boîtier principal sur le rotor de palier d'arbre vertical jusqu'à ce que le loquet du boîtier principal se verrouille en position avec un "click" (clic).

7. ALIGNER LA PALETTE

1. Connecter la tension d'excitation et l'électronique de conditionnement du signal au bornier conformément au schéma de câblage.
2. Avec le montant de montage maintenu en position de manière à ce que la boîte de jonction soit orientée plein sud, orienter la palette vers une référence angulaire connue. Les détails figurent dans la section CALIBRATION.
3. Passer la main par l'avant du boîtier principal et tourner la molette de réglage du potentiomètre jusqu'à ce que le système de conditionnement du signal indique la valeur appropriée.
4. Serrer la vis de calage* sur le couplage du potentiomètre.

8. REMPLACER LE CÔNE AVANT
   1. Visser fermement le cône avant dans le boîtier principal, en utilisant uniquement la pression de la main. S'assurer que les filetages sont correctement engagés pour éviter le filetage croisé.

REMPLACEMENT DES ROULEMENTS À BRIDE

Si les roulements de l'anémomètre deviennent bruyants ou si le seuil de vitesse du vent augmente au-delà d'un niveau acceptable, les roulements peuvent nécessiter un remplacement. Une vérification sommaire de l'état des roulements de l'anémomètre peut être effectuée en ajoutant un trombone ordinaire (0,5 gm) à l'extrémité d'une pale d'hélice. Tourner la pale avec le trombone à la position "three o'clock" (trois heures) ou "nine o'clock" (neuf heures) et la relâcher délicatement. L'absence de rotation due au poids du trombone indique que les roulements de l'anémomètre doivent être remplacés. Répéter ce test à différentes positions pour vérifier la rotation complète des roulements. Si nécessaire, les roulements sont remplacés comme suit.

1. RETIRER LES ANCIENS ROULEMENTS
   1. Dévisser le cône avant.
   2. Desserrer la vis de calage sur le collier d'arbre de l'aimant et retirer l'aimant.
   3. Faire glisser l'arbre de l'hélice hors de l'ensemble du cône avant.
   4. Retirer les roulements avant et arrière de l'ensemble du cône avant. Insérer le bord d'un couteau de poche sous la bride du roulement et le soulever.
2. INSTALLER LES NOUVEAUX ROULEMENTS
   1. Insérer les nouveaux roulements avant et arrière dans le cône avant.
   2. Faire glisser délicatement l'arbre de l'hélice à travers les roulements.
   3. Replacer l'aimant sur l'arbre de l'hélice en laissant un jeu de 0,5 mm (0,020") par rapport au roulement arrière.
   4. Serrer la vis de calage* sur le collier d'arbre de l'aimant.
   5. Visser le cône avant dans le boîtier principal jusqu'à ce qu'il soit en place. S'assurer que les filetages sont correctement engagés pour éviter le filetage croisé.

REMPLACEMENT DES ROULEMENTS DE L'ARBRE VERTICAL

Les roulements de l'arbre vertical sont beaucoup plus grands que les roulements de l'anémomètre. Généralement, ces roulements nécessitent un remplacement moins fréquent que les roulements de l'anémomètre. Vérifier l'état des roulements à l'aide d'un Model 18331 Vane Torque Gauge.

Étant donné que cette procédure est similaire au REMPLACEMENT DU POTENTIOMÈTRE, seules les étapes principales sont énumérées ici.

1. RETIRER LE BOÎTIER PRINCIPAL
2. DESSOUDER LES FILS DU TRANSDUCTEUR ET RETIRER L'ENSEMBLE TRANSDUCTEUR Desserrer les vis de calage à la base de l'ensemble transducteur et retirer l'ensemble de l'arbre vertical.
3. RETIRER LE ROTOR DE PALIER D'ARBRE VERTICAL en le faisant glisser vers le haut hors de l'arbre vertical.
4. RETIRER LES ANCIENS ROULEMENTS VERTICAUX ET INSTALLER LES NOUVEAUX ROULEMENTS. Lors de l'insertion des nouveaux roulements, veiller à ne pas appliquer de pression sur les capots de protection des roulements.
5. REMPLACER LE ROTOR DE PALIER D'ARBRE VERTICAL.
6. REMPLACER LE TRANSDUCTEUR ET RECONNECTER LES FILS
7. REMPLACER LE BOÎTIER PRINCIPAL
8. ALIGNER LA PALETTE
9. REMPLACER LE CÔNE AVANT

CÂBLE ET SCHÉMA DE CÂBLAGE

MODEL 04101-5 WIND MONITOR - JR

REMPLACEMENT DES ROULEMENTS ET RÉGLAGE DU POTENTIOMÈTRE

ASSEMBLAGE GÉNÉRAL ET PIÈCES DE RECHANGE

MODEL 04101-5 WIND MONITOR - JR

R.M. YOUNG COMPANY
2801 AERO PARK DRIVE, TRAVERSE CITY, MICHIGAN 49686, USA
TEL: (231) 946-3980
FAX: (231) 946-4772
WEB: www.youngusa.com

Références

• Instruments météorologiques de précision - R. M. Young Company

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