Letztes Update 25.08.2002
Windrose |
|||||||
N |
Nord | NO |
Nordost | NNO |
Nordnordost | NNW |
Nordnordwest |
O |
Ost | SO |
Südost | ONO |
Ostnordost | WNW |
Westnordwest |
S |
Süd | SW |
Südwest | OSO |
Ostsüdost | SWS |
Südwestsüd |
W |
West | NW |
Nordwest | SSO |
Südsüdost | SSW |
Südsüdwest |
Die alte Wondrose (heute nicht mehr gebräuchlich) hatte eine Einteilung von 32 Strichen (gleich 11,25°). Eine genauere Aufteilung war nicht möglich, und auch nicht erforderlich, da man nicht genauer steuern konnte. Daraus leitet sich der Ausspruch "Strich" ab. Es soll z.B. "1 Strich mehr nach Backbord" gesteuert werden oder ein Schiff wird "2 Strich steuerbord voraus" gepeilt.
Ein Beispiel: Eine Fregatte steuert Richtung Nordnordwest (NNW), der Wind kommt aus Ostnordost (ONO) und es soll 2 Strich abfallen. Der neue Kurs beträgt dann Nord-West (NW).
Alte Windrose |
|||||||
N |
Nord | O |
Ost | S |
Süd | W |
West |
NzN |
Nord zu Nord | OzS |
Ost zu Süd | SzW |
Süd zu West | WzN |
West zu Nord |
NNO |
Nordnordost | OSO |
Ostsüdost | SSW |
Südsüdwest | WNW |
Westnordwest |
NOzN |
Nordost zu Nord | SOzO |
Südost zu Ost | SWzS |
Südwest zu Süd | NWzW |
Nordwest zu West |
NO |
Nordost | SO |
Südost | SW |
Südwest | NW |
Nordwest |
NOzO |
Nordost zu Ost | SOzS |
Südost zu Süd | SWzW |
Südwest zu West | NWzN |
Nordwest zu Nord |
ONO |
Ostnordost | SSO |
Südsüdost | SWS |
Südwestsüd | NNW |
Nordnordwest |
OzN |
Ost zu Nord | SzO |
Süd zu Ost | WzS |
West zu Süd | NzW |
Nord zu West |
Meßprinzip 1 - Kodierungsscheibe
Der Sensor besteht aus einer durchsichtigen Scheibe. Die Achse der Scheibe ist mit der Windfahne verbunden. Die Scheibe ist in Ringe unterteilt und jeder Ring in Sektoren. Einige der Sektoren sind mit einer lichtundurchlässigen Farbe beschichtet (Bild 2). Für jeden Sektor kann die Beschichtung jetzt so gewählt werden, daß durch nebeneinanderliegende Sensoren, nach dem Lichtschranken Prinzip, ein binärer Code erzeugt werden kann (Bild 1).
Bild 1
Der Vorteil dieses Prinzips liegt in der berührungslosen Messung der Winkelposition. Das Layout der Scheibe könnte mit einem Zeichenprogramm erzeugt und auf einer durchsichtigen Folie ausgedruck werden. Aus Stabilitätsgründen sollte die Folie dann auf eine durchsichtige Kunststoffscheibe aufgeklebt werden.
Bild 2
Bild 2 zeigt als Beispiel eine Scheibe mit einer binären Codierung. Der Nachteil ist jedoch, das sich bei einem Wechsel der Sektoren immer mehrere Bits gleichzeitig ändern können. Die Wahrscheinlichkeit einer Fehlinformation ist dadurch relativ hoch. Um diese Fehlerquelle zu verkleinern wird in der Regel als Kodierung der Gray-Code benutzt.
Bild 3
Bild 3 zeigt als Beispeil eine Scheibe mit einer Gray-Code Kodierung. Der wesentliche Unterschied liegt darin, das sich bei einer Sektoränderung immer nur 1 Bit ändert. Der Sinn liegt in der geringeren Meßunsicherheit. Durch die ungenaue Abtastung beim Übergang von der abgeschattenen Fläche zur durchsichtigen Fläche wird demnach lediglich der Übergang von einer Position zur nächsten etwas verschoben, es kann jedoch nicht zur Ausgabe von völlig falschen Positionswerten kommen (Bild 4).
Bild 4
Beim Gray-Code gibt es jedoch noch etwas zu beachten. Wenn die Anzahl der Unterteilungen immer aus eine Potenz von 2 Sektoren besteht, hat man grundsätzlich eine 'geschlossene Kodierung', d.h. der Unterschied im Code ist vom letzten Wert zum ersten Wert immer 1 Bit. Soll aber die Unterteilung nur 10 Sektoren betragen (oder z.B. 360 für 1° Auflösung) dann ist dies nicht mehr gegeben (Bild 5). Um das zu verhindern, werden aus der kompletten Gray-Code Sequenz gleichviele Teile vom Anfang und vom Ende entfernt. Die Einschrittigkeit bleibt dabei automatisch erhalten. Der Nachteil ist jedoch, das daß nur für eine gerade Anzahl von Sektoren gilt. Dieser Code nennt sich dann Gray-Excess-Code. Diese abgeschnittenen Stücke müssen jedoch bei der späteren Umwandlung in den binären Code als Offsetverschiebung berücksichtigt werden.
Bild 5
Beispiel
Der Gray-Code der Scheibe für einer Wetterfahne setzt sich aus 9 Bit zusammen 0 bis 511. Um eine Auflösung von 1° zu erhalten müssen also am Ende und am Anfang je 76 Schritte entfernt werden, also 76 bis 435 = 0 bis 359 mit einem Offset von -76 bei der späteren Umwandlung in den Binär-Code.
Zur weiteren Auswertung muß jedoch der Gray-Code in den Binär-Code umgewandelt werden.
Hardwarelösung
Bild 6
Die Gleichung für die Umwandlung des Gray-Codes in den Binär-Code ist
Bild 6 zeigt die zugehörige Schaltung. Sie besteht aus einer Reihe von Exklusiv-ODER-Gattern und läßt sich sehr einfach auf beliebige Bits erweitern.
Softwarelösung
| // Konvertierung von Gray-Code in Binär-Code // Input: i1 - Gray-Code // i2 - Anzahl der Bits (maximal 32) // Result: Binär-Code Function GrayToBin(i1,i2:Integer):Integer; Var i,k1,k2,k3,k4:Integer; Begin // Bitmaske erzeugen k1 := 1; For i := 1 to i2-1 do k1 := k1 * 2; // Ergebnis k2 := i1 and k1; // Bitweise XOR Verknüpfung durchführen k3 := i1; For i := 1 to i2-1 do Begin k3 := (k3 and k1) div 2; k1 := k1 div 2; k4 := i1 and k1; k3 := (k3 xor k4) and k1; k2 := k2 or k3; End; Result := k2; End; |
Nur der Form halber noch das gegenstück dazu:
| // Konvertierung von Binär-Code in Gray-Code // Input: i1 - Binär-Code // i2 - Anzahl der Bits (maximal 32) // Result: Gray-Code Function BinToGray(i1,i2:Integer):Integer; Var i,k1,k2,k3,k4:Integer; Begin // Bitmaske erzeugen k1 := 1; For i := 1 to i2-1 do k1 := k1 * 2; // Ergebnis k2 := i1 and k1; // Bitweise XOR Verknüpfung durchführen For i := 1 to i2-1 do Begin k3 := (i1 and k1) div 2; k1 := k1 div 2; k4 := i1 and k1; k2 := k2 or (k3 xor k4); End; Result := k2; End; |
Vorteile
Nachteile
Meßprinzip 2 - Potentiometer
Die Achse der Windfahne ist mit dem Schleifer eines Potentiometers verbunden. Es handelt sich dabei um eine Sonderbauform ohne Anschlag, d.h. die Fahne läßt sich "durchdrehen". Herstellungsbedingt kann das Potentiometer einen unterschiedlich großen toten Bereich von etwa 0 bis 90° haben (abhängig vom Preis). Dies hat zur Folge, daß nicht der komplette Windrichtungskreis aufgelöst werden. Der Windrichtungsmesser ist so justiert, daß der Winkel 0°, bzw. 360° etwa der Himmelsrichtung “NORD“ entspricht. Am Potentiometer kann eine veränderliche Spannung abgegriffen werden, der ein bestimmter Stellwinkel, d.h. die Windrichtung zugeordnet werden kann.
Vorteile
Nachteile
Meßprinzip 3 - Ultraschall.
Vorteile
Nachteile
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Schaltplan