Laboratrio de instrumentao meteorolgica automtica Disciplina ACA 221

Laboratório de instrumentação meteorológica automática Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP Laboratório de Clima e Biosfera Humberto Ribeiro da Rocha, Eduardo Gomes • Material apresentado exclusivamente aos alunos da disciplina, com conteúdo referenciado da literatura e disponível na www – NÃO CIRCULAR

Estação meteo automática e Datalogger data (dados), datum (dado) to log (registrar) datalogging : tarefa de medição de variáveis físicos ou elétricos em um instante ou intervalo de tempo, realizada por um dispositivo básico de aquisição e registro, com funções de análise incorporadas e mostradores Instrumento Data logger Facilidades • visualização do dado em tempo real • análise inline (processamento de dados) • funções definidas pelo usuário • armazenamento de dados • conectividade em rede e transmissão Computador/Periféricos

Tipos de datalogger um canal multi-canais modulares (tipos sinal) Datalogger meteorológico e ambiente de operação interno externo (em gabinete isolado de radiação e água) -25 a +50 ºC UR até 100% sem condensação instrumentos meteorológicos, de forma geral são utilizados com os seguintes tipos de sinais: • analógicos • digitais • pulso

Tipos de sinal do sensor operados no datalogger 1. analógicos saída como sinal elétrico (tensão, corrente, período de onda) medida (se tensão, conversão em m. V/o. C) ativos ex: termistor EX (excitação DC +) AG (fio terra do sinal -) HI/LO (saída do sinal, entrada no logger) G (terra do logger) passivos ex: termopar Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

2. sensor de pulso : Excitado, fornece pulso como resposta ex: pluviômetro de báscula 3. Sensor digital (excitado) Sistema binário (dois numeros 0 e 1) com padrão de digitos binários (bits) Ex: string binario de 8 bits traz 256 valores diferentes possíveis Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

ARQUITETURA do DATALOGGER Single Ended (SE): usa Ground do logger como referência Differential (Diff) : usa um dos terminais do sensor como referência Módulos funcionais 1. Interfaces DIREÇÃO do vento VELOCIDADE do vento Ex: ANEMÔMETRO E PÁ DE VENTO Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Módulos funcionais 2. Processamento; 3. Interface com usuário Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP Desenho esquemático dos módulos funcionais de um datalogger

Módulos funcionais 2. Processamento Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP Desenho esquemático dos módulos funcionais de um datalogger

Módulos funcionais 3. Interface com usuário ARQUITETURA do DATALOGGER Estação Base Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP Desenho esquemático dos módulos funcionais de um datalogger

PROGRAMAÇÃO Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Taxa de aquisição (amostragem) e taxa de gravação: programável Taxa de aquisição 10 vezes / s (10 Hz) (ex: quandomedidas rápidas são necessárias) 1 a 10 min (temperatura do ar, radiação) pulso (Precipitação) : independe da taxa de amostragem (conta somente quando há movimento da báscula) Taxa de gravação: evento, ou médias, max, min, variância no período de : 0, 1 s (ex : variáveis turbulentas com vento e CO 2) 10, 30, 60, . . . min (variáveis de uma estação meteorológica convencional) Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Capacidade de armazenamento Gravar média horária de Temperatura (24 registros / dia) um registro de dados (record) = 2 by espaço da memória = 1000 records = 2 Kby (exemplo) Taxa de gravação = 24 rec/dia = 48 by /dia. . . período de dias disponível = 2 Kby / (48 by /dia) = 41, 6 dias exemplos : Loggers mais antigos: 256 Kb ou menor Logger moderno: até 2 Mb Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Fonte de alimentação 120 V AC rede convencional de energia 12 V DC baterias (Pb-acido ou gel) com recarregador (ex: painel solar) Exemplo para uma estação meteorológica: 1 bateria 7 Ah, 1 painel solar 30 W Notas de aula Disciplina ACA 221 Instrumentos Meteorológicos e Métodos de Observação Laboratório de Clima e Biosfera Departamento de Ciências Atmosféricas / IAG/USP

Calibração de instrumentos meteorológicos calibre (árabe QÃLIB, grego καλόπους (kalopous => molde para fundição) Explorer rover (Marte) Calibrar: ajustar um instrumento para que funcione conforme especificado (sin. ajustar, graduar, corrigir) Calibração • conjunto de operações que estabelecem a relação entre as medidas de um instrumento de operação e as de um instrumento de referência (ou padrão); e • comparar o instrumento (calibrando) com o padrão (calibrador), por correlação ou ajuste polinomial, para restabelecer sua melhor acurácia nominal.

Calibração amadora de termômetro de líquido em vidro

Câmaras de calibração

Calibração de anemômetro em túnel de vento http: //www. dl 1 glh. de/ultrasonicanemometer. html

Calibração simples medição simultânea em condições ambientais semelhantes de um instrumento e uma referência, durante suficiente intervalo de tempo (dias a semanas) Gráfico de dispersão das medidas da referência (Tr) em função do instrumento (Tm) Estimativa da regressão linear Tr = a + b. Tm, calculo coeficientes (a, b), coeficiente de regressão linear R 2 temperatura corrigida do termômetro operacional Tc = a + b. Tm