پره بادنما (Wind Vane)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
پره بادنما (Wind Vane) :
پره بادنما وسیله ای است که جهت وزش باد را نشان می دهد. این وسیله معمولا همراه با بادسنج در ایستگاه های هواشناسی نصب می شود. طراحی کلاسیک آن شامل یک پره (دم) است که در یک سمت محور قرار دارد و یک وزنه تعادل در سمت دیگر. پره طوری طراحی می شود که در برابر باد کمترین مقاومت را داشته باشد و دم آن بیشترین سطح را در معرض باد قرار دهد، بنابراین پره همواره در جهت وزش باد قرار می گیرد و جهت باد را نشان می دهد. جهت باد معمولا بر حسب درجه از شمال جغرافیایی (یا شمال مغناطیسی) اندازه گیری می شود (۰° برای باد شمالی، ۹۰° برای باد شرقی).
تبدیل موقعیت پره به سیگنال الکتریکی معمولا با استفاده از یک پتانسیومتر یا یک انکودر چرخشی مطلق انجام می شود. در روش پتانسیومتر، محور پره به یک پتانسیومتر چرخشی متصل است. با چرخش پره، مقاومت پتانسیومتر تغییر کرده و یک ولتاژ آنالوگ متناسب با زاویه تولید می شود. این روش ساده و ارزان است، اما دارای محدودیت هایی مانند ناحیه کور (dead band) در ۳۶۰ درجه (معمولا پتانسیومترها ۳۶۰ درجه کامل را پوشش نمی دهند و یک ناحیه ناپیوسته دارند) و سایش ناشی از تماس مکانیکی است.
روش دقیق تر و مدرن تر، استفاده از انکودر چرخشی مطلق (مانند انکودر مغناطیسی یا نوری) است. این انکودرها یک کد دیجیتال منحصر به فرد برای هر زاویه ارائه می دهند و هیچ محدودیت زاویه ای ندارند. انکودرهای مغناطیسی با استفاده از سنسور اثر هال و یک آهنربای چرخان، زاویه را با دقت بالا اندازه گیری می کنند و در برابر گرد و غبار و لرزش مقاوم هستند.
پارامترهای مهم: دقت زاویه (معمولا ±۱° تا ±۵°)، وضوح، و زمان پاسخ.
کاربردها: ایستگاه های هواشناسی، کنترل جهت توربین های بادی، هوانوردی (جهت باند فرودگاه)، دریانوردی، و مطالعات آلودگی هوا.
\[ \theta = \frac{V_{out} - V_{min}}{V_{max} - V_{min}} \times 360^\circ \quad \text{(با پتانسیومتر)} \]