पवन गति और दिशा सेंसर का सिद्धांत और अनुप्रयोग

आज के परिवेश में, संसाधनों की कमी और पर्यावरण का बिगड़ना पूरे देश में एक प्रमुख समस्या बन गई है, और नवीकरणीय ऊर्जा का उचित विकास और उपयोग कैसे किया जाए, यह एक व्यापक चिंता का विषय बन गया है। प्रदूषण रहित नवीकरणीय ऊर्जा के रूप में पवन ऊर्जा में विकास की अपार संभावनाएं हैं, पवन ऊर्जा उद्योग एक नया ऊर्जा क्षेत्र बन गया है, जो काफी परिपक्व है और इसके विकास की अपार संभावनाएं हैं। साथ ही, पवन गति संवेदक और अल्ट्रासोनिक पवन गति संवेदक का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है।

सर्वप्रथम, पवन गति और दिशा सेंसर का अनुप्रयोग
पवन ऊर्जा उत्पादन में हवा की गति और दिशा मापने वाले सेंसरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हवा की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और फिर इस यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जो पवन ऊर्जा कहलाता है। पवन ऊर्जा उत्पादन का सिद्धांत यह है कि पवन का उपयोग पवनचक्की के ब्लेडों को घुमाने के लिए किया जाता है, और फिर गति कम करने वाले यंत्र (स्पीड रिड्यूसर) के माध्यम से घूर्णन गति को बढ़ाकर जनरेटर को बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रेरित किया जाता है।
हालांकि पवन ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया पर्यावरण के लिए अत्यंत अनुकूल है, लेकिन पवन ऊर्जा उत्पादन की अस्थिरता के कारण इसकी लागत अन्य ऊर्जा स्रोतों की तुलना में अधिक होती है। इसलिए, पवन ऊर्जा को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने, हवा की दिशा में होने वाले परिवर्तनों के अनुरूप अधिकतम ऊर्जा उत्पादन प्राप्त करने और लागत को कम करने के लिए, हवा की दिशा और गति को सटीक और समय पर मापना आवश्यक है, ताकि पंखे को तदनुसार नियंत्रित किया जा सके। इसके अलावा, पवन फार्मों के स्थान का चयन करते समय भी उचित विश्लेषण के लिए हवा की गति और दिशा का पूर्व पूर्वानुमान आवश्यक होता है। अतः, पवन ऊर्जा उत्पादन में हवा की गति और दिशा मापने वाले सेंसर का उपयोग करके हवा के मापदंडों को सटीक रूप से मापना अत्यंत महत्वपूर्ण है।

दूसरा, पवन गति और दिशा सेंसर का सिद्धांत
1. यांत्रिक पवन गति और दिशा सेंसर
यांत्रिक घूर्णन शाफ्ट की उपस्थिति के कारण, यांत्रिक पवन गति और दिशा सेंसर को पवन गति सेंसर और पवन दिशा सेंसर दो प्रकार के उपकरणों में विभाजित किया गया है:
पवन गति सेंसर
एक यांत्रिक पवन गति संवेदक वह संवेदक है जो पवन गति और वायु आयतन (वायु आयतन = पवन गति × अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल) को निरंतर माप सकता है। सबसे अधिक प्रचलित पवन गति संवेदक विंड कप संवेदक है, जिसका आविष्कार सर्वप्रथम ब्रिटेन के रॉबिन्सन ने किया था। मापने वाले भाग में तीन या चार अर्धगोलाकार विंड कप होते हैं, जो ऊर्ध्वाधर जमीन पर एक घूर्णनशील ब्रैकेट पर एक समान कोण पर एक ही दिशा में लगे होते हैं।
हवा की दिशा का सेंसर
पवन दिशा संवेदक एक प्रकार का भौतिक उपकरण है जो पवन दिशा सूचक के घूर्णन द्वारा पवन दिशा की जानकारी का पता लगाता है और उसे समाक्षीय कोड डायल पर भेजता है, तथा साथ ही पवन दिशा से संबंधित मान प्रदर्शित करता है। इसका मुख्य भाग पवन सूचक यंत्र की यांत्रिक संरचना का उपयोग करता है; जब पवन सूचक यंत्र के पिछले पंख पर हवा चलती है, तो पवन सूचक यंत्र का सूचक यंत्र पवन की दिशा को इंगित करता है। दिशा के प्रति संवेदनशीलता बनाए रखने के लिए, पवन गति संसूचक यंत्र की दिशा की पहचान करने के लिए विभिन्न आंतरिक तंत्रों का भी उपयोग किया जाता है।
2. अल्ट्रासोनिक पवन गति और दिशा सेंसर
अल्ट्रासोनिक तरंगों का कार्य सिद्धांत हवा की गति और दिशा को मापने के लिए अल्ट्रासोनिक समय अंतर विधि का उपयोग करना है। हवा में ध्वनि की गति के कारण, उस पर हवा की दिशा से ऊपर की ओर बहने वाली हवा की गति का प्रभाव पड़ता है। यदि अल्ट्रासोनिक तरंग हवा की दिशा में चलती है, तो उसकी गति बढ़ जाती है; वहीं, यदि अल्ट्रासोनिक तरंग के संचरण की दिशा हवा की दिशा के विपरीत होती है, तो उसकी गति धीमी हो जाती है। इसलिए, निश्चित मापन स्थितियों में, हवा में अल्ट्रासोनिक तरंगों की गति हवा की गति के फलन के अनुरूप होती है। गणना द्वारा सटीक हवा की गति और दिशा प्राप्त की जा सकती है। ध्वनि तरंगों के हवा में चलने पर, उनकी गति तापमान से बहुत प्रभावित होती है; हवा की गति का संवेदक दो चैनलों पर दो विपरीत दिशाओं का पता लगाता है, इसलिए तापमान का ध्वनि तरंगों की गति पर नगण्य प्रभाव पड़ता है।
पवन ऊर्जा विकास के एक अनिवार्य अंग के रूप में, पवन गति और दिशा संवेदक पंखे की विश्वसनीयता और विद्युत उत्पादन क्षमता को सीधे प्रभावित करते हैं, और पवन ऊर्जा उद्योग के लाभ, लाभप्रदता और संतुष्टि से भी सीधे तौर पर जुड़े होते हैं। वर्तमान में, पवन ऊर्जा संयंत्र अधिकतर कठोर प्राकृतिक वातावरण, कम तापमान और अत्यधिक धूल भरे वातावरण में स्थित हैं, जहाँ सिस्टम की कार्य तापमान और लचीलेपन की क्षमता की आवश्यकताएँ बहुत कठिन होती हैं। मौजूदा यांत्रिक उत्पाद इस मामले में कुछ कमियाँ रखते हैं। इसलिए, अल्ट्रासोनिक पवन गति और दिशा संवेदकों के पवन ऊर्जा उद्योग में व्यापक अनुप्रयोग की संभावनाएँ हैं।