Anémomètre mécanique VS capteurs de vent à ultrasons

Anémomètre mécanique ou capteur de vent à ultrasons : comment choisir ? 

La mesure de la vitesse et de la direction du vent joue un rôle essentiel dans des domaines tels que la météorologie, l'agriculture, les transports, l'aviation et la protection de l'environnement. Il existe actuellement deux principaux types de capteurs de vent sur le marché : les anémomètres mécaniques et les capteurs de vent à ultrasons . Cet article présente le principe de fonctionnement de ces deux types de capteurs, compare leurs avantages et inconvénients et recommande des produits adaptés à différents scénarios d'application.

Comparaison entre les anémomètres mécaniques et les capteurs  de vent à ultrasons

Qu'est-ce qu'un anémomètre mécanique ? 

Un anémomètre mécanique est un instrument traditionnel de mesure de la vitesse et de la direction du vent. Il utilise généralement des pièces rotatives (telles que des coupelles ou des girouettes) pour détecter le mouvement du vent. Les types courants incluent les anémomètres à coupelles et les girouettes. Un anémomètre à coupelles est généralement composé de trois ou quatre coupelles hémisphériques montées sur un axe vertical, qui tournent avec le vent. La vitesse de rotation des coupelles est proportionnelle à la vitesse du vent. La girouette mesure la direction du vent en pointant dans sa direction. Les anémomètres mécaniques sont largement utilisés dans des domaines tels que la météorologie, l'agriculture, l'aviation et le milieu marin en raison de leur structure simple et de leur faible coût. 

Par exemple, l'anémomètre NBL-W-SS utilise une structure traditionnelle à trois coupelles en fibre de carbone, un matériau robuste qui présente une faible vitesse de vent au démarrage. Il intègre une unité de traitement du signal qui génère divers signaux de vitesse du vent. Le capteur de direction du vent NBL-W-DS utilise une puce magnétique de haute précision associée à une girouette en ABS à faible inertie, offrant une bonne réponse dynamique et une bonne résistance à la foudre, ce qui le rend adapté à divers environnements.

Qu'est-ce qu'un capteur de vent à ultrasons ? 

Un capteur de vent à ultrasons est un appareil avancé, non mécanique, permettant de mesurer la vitesse et la direction du vent. Il exploite la différence de temps de propagation des ondes ultrasonores dans l'air. Il est généralement constitué de plusieurs transducteurs ultrasonores disposés selon une forme géométrique fixe (par exemple, un triangle ou un carré) qui envoient et reçoivent des impulsions ultrasonores. Lorsque le vent souffle, le temps de propagation des ondes ultrasonores varie en fonction de la vitesse et de la direction du vent. La différence de temps est calculée par un microprocesseur pour déterminer la vitesse et la direction du vent. 

Le capteur de vent à ultrasons NBL-W-21GUWS est un appareil numérique de haute précision capable de mesurer la vitesse du vent (0–60 m/s, précision ±0,3 +3 % FS, résolution 0,01 m/s) et sa direction (0–359°, précision ±3°, résolution 1°). Il prend en charge la sortie RS485 et utilise le protocole MODBUS, offrant une faible consommation d'énergie (0,4 W sans capteur de poussière, 1 W avec). Il fonctionne dans une plage de températures de -40 à 80 °C et bénéficie d'un indice de protection IP65, ce qui le rend adapté aux environnements difficiles. De plus, il intègre des fonctions telles que la surveillance de la température, de l'humidité, de la pression, des PM2,5, des PM10 et du bruit.

 Anémomètre mécanique et capteur de vent à ultrasons : comparaison 

 Différence entre les principes de fonctionnement 

- Anémomètre mécanique : Mesure la vitesse et la direction du vent grâce à la rotation de coupelles ou de girouettes. La vitesse de rotation des coupelles est convertie en signal électrique par des capteurs magnétiques ou optiques, qui permet ensuite de calculer la vitesse du vent. La girouette indique la direction du vent, fournissant ainsi les données nécessaires.

- Capteur de vent à ultrasons : calcule la vitesse et la direction du vent en fonction du décalage temporel de propagation des impulsions ultrasonores. La vitesse du vent influence la vitesse du son ; lorsqu'elles soufflent avec le vent, les ondes ultrasonores se propagent plus rapidement, tandis qu'elles ralentissent lorsqu'elles soufflent contre lui. Le microprocesseur calcule la vitesse et la direction du vent en fonction de ces décalages temporels.

 Avantages et inconvénients des anémomètres mécaniques par rapport aux capteurs de vent à ultrasons 

Anémomètre mécanique 

Avantages de l'anémomètre mécanique  :

1. Faible coût : les anémomètres mécaniques (par exemple, NBL-W-SS et NBL-W-DS) sont peu coûteux à fabriquer, ce qui les rend adaptés aux applications avec des budgets limités.

2. Faible consommation d'énergie : de nombreux anémomètres mécaniques ont des besoins énergétiques très faibles, idéaux pour les zones reculées ou les environnements sans alimentation électrique stable.

3. Large plage de vitesse du vent : par exemple, le NBL-W-SS peut mesurer des vitesses de vent jusqu'à 70 m/s, ce qui le rend adapté à la surveillance des conditions météorologiques extrêmes. 

Inconvénients de l'anémomètre mécanique  :

1. Usure mécanique : les pièces rotatives (telles que les coupelles et les roulements) sont sujettes à l'usure et nécessitent un entretien ou un remplacement régulier, en particulier dans les environnements difficiles (par exemple, la glace ou la poussière).

2. Temps de réponse plus lent : l'inertie mécanique entraîne des réponses plus lentes aux changements rapides de vitesse ou de direction du vent (comme les rafales), ce qui peut affecter la précision des données en temps réel.

3. Faible adaptabilité environnementale : le gel, les fortes pluies ou les tempêtes de poussière peuvent provoquer le grippage ou l'endommagement des composants, ce qui affecte la précision des mesures.

Capteur de vent à ultrasons 

Avantages du capteur de vent à ultrasons :

1. Haute précision et réponse rapide : les capteurs à ultrasons (par exemple, NBL-W-21GUWS) n'ont pas de pièces mobiles, ce qui leur permet de capturer les changements de vitesse et de direction du vent en temps réel, ce qui les rend adaptés aux applications de haute précision (par exemple, la météorologie, l'aviation).

2. Aucune usure mécanique : l’absence de pièces mobiles réduit les taux de défaillance, ce qui entraîne de faibles coûts de maintenance et les rend idéaux pour les opérations à long terme sans surveillance.

3. Durabilité par tous les temps : ils peuvent fonctionner de manière fiable dans des températures extrêmes (-40 à 80 °C) et des conditions météorologiques difficiles (par exemple, de fortes pluies ou des tempêtes de poussière) avec un indice de protection élevé (par exemple, IP65).

4. Intégration multifonction : les capteurs comme le NBL-W-21GUWS peuvent intégrer la température, l'humidité, la pression, les PM2,5, etc., ce qui les rend adaptés à l'agriculture intelligente et à la surveillance de l'environnement.

5. Mesure à 360° sans zone morte : ils peuvent fournir simultanément des données sur la vitesse et la direction du vent sans limitations angulaires, ce qui est idéal pour les environnements éoliens complexes. 

Inconvénients du capteur de vent à ultrasons :

1. Coût initial plus élevé : les capteurs à ultrasons (par exemple, NBL-W-21GUWS) sont plus chers en raison de l'électronique avancée et de la technologie de traitement du signal.

2. Consommation électrique : une alimentation continue est requise (par exemple, le NBL-W-21GUWS consomme 0,4 W à 1 W) et, dans les zones éloignées sans alimentation électrique, une alimentation solaire ou une batterie de secours peut être nécessaire.

3. Sensibilité aux interférences environnementales : de fortes pluies, de la neige ou des éclairs peuvent interférer avec les signaux ultrasonores, entraînant des erreurs de mesure.

4. Étalonnage complexe : L'étalonnage est généralement effectué en soufflerie par le fabricant, et les utilisateurs ne peuvent pas régler le capteur eux-mêmes. Les réparations ou la maintenance peuvent entraîner des temps d'arrêt importants.

 Sélection recommandée 

Le choix entre un anémomètre mécanique et un capteur de vent à ultrasons dépend du scénario d'application spécifique, du budget et de la capacité de maintenance : 

1. Anémomètre mécanique recommandé (NBL-W-SS et NBL-W-DS) :

   - Convient pour : les applications avec des budgets limités, de faibles besoins en énergie ou des conditions environnementales douces (par exemple, les stations météorologiques agricoles , les ports, l'observation météorologique traditionnelle).

   - Raison : Les NBL-W-SS et NBL-W-DS sont économiques, faciles à installer et à entretenir, ce qui les rend adaptés à une utilisation à long terme. Le NBL-W-SS utilise des coupelles en fibre de carbone pour une faible vitesse du vent au démarrage, tandis que le NBL-W-DS offre une mesure fiable de la direction du vent grâce à une puce magnétique et une girouette en ABS, offrant une excellente résistance à la foudre. Ces deux capteurs sont adaptés aux environnements avec de larges plages de vitesse du vent (jusqu'à 75 m/s).

   - Limitations : les anémomètres mécaniques peuvent ne pas être à la hauteur dans les scénarios de haute précision ou de réponse rapide (par exemple, les parcs éoliens ou la navigation aérienne). 

2. Capteur de vent à ultrasons recommandé (NBL-W-21GUWS) :

   - Convient pour : les applications nécessitant une haute précision, une réponse rapide ou des opérations à long terme sans surveillance dans des environnements complexes (par exemple, la production d'énergie éolienne, la recherche météorologique, l'aviation, la surveillance marine ou les stations de surveillance environnementale intégrées).

   - Raison : Le NBL-W-21GUWS offre une grande précision (vitesse du vent ±0,3 +3 % FS, direction du vent ±3°) et une réponse rapide, sans usure mécanique. Il est résistant aux environnements difficiles (-40 à 80 °C, IP65). Son intégration multifonctionnelle (par exemple, PM2,5, humidité) le rend idéal pour l'agriculture intelligente et la surveillance environnementale. La sortie RS485 et le protocole MODBUS facilitent l'intégration des données.

   - Limitations : Le coût initial et la consommation électrique sont plus élevés, il faut donc s'assurer qu'une alimentation électrique est disponible.

 Conclusion 

Les anémomètres mécaniques et les capteurs de vent à ultrasons présentent chacun leurs avantages et leurs limites. Les anémomètres mécaniques (par exemple, NBL-W-SS et NBL-W-DS) dominent les applications traditionnelles en raison de leur faible coût, de leur faible consommation d'énergie et de leur facilité d'entretien. Cependant, les capteurs de vent à ultrasons (par exemple, NBL-W-21GUWS) remplacent de plus en plus les dispositifs mécaniques dans les applications de haute précision, en raison de leur faible coût.

Fiche technique du capteur de vent

Capteur ultrasonique de vitesse et de direction du vent NBL-W-21GUWS.pdf

Manuel d'instructions des capteurs de vitesse du vent NBL-W-SS.pdf

Manuel du capteur de direction du vent NBL-W-DS.pdf