Meteologiaj stacioj estas populara projekto por eksperimenti kun diversaj mediaj sensiloj, kaj simpla tasforma ventmezurilo kaj ventmontrilo kutime estas elektitaj por determini ventrapidon kaj direkton. Por la QingStation de Jianjia Ma, li decidis konstrui malsaman tipon de ventmezurilo: ultrasonan ventmezurilon.
Ultrasonaj ventmezuriloj ne havas movajn partojn, sed la kompromiso estas signifa pliigo de elektronika komplekseco. Ili funkcias per mezurado de la tempo necesa por ke ultrasona sonpulso reflektiĝu al ricevilo je konata distanco. Ventdirekto povas esti kalkulita per prenado de rapidmezuradoj de du paroj de ultrasonaj sensiloj perpendikularaj unu al la alia kaj uzante simplan trigonometrion. Ĝusta funkciado de ultrasona ventmezurilo postulas zorgeman dezajnon de la analoga amplifilo ĉe la ricevanta fino kaj ampleksan signalprilaboradon por ĉerpi la ĝustan signalon el sekundaraj eĥoj, plurvoja disvastiĝo kaj ĉiu bruo kaŭzita de la ĉirkaŭaĵo. La dezajno kaj eksperimentaj proceduroj estas bone dokumentitaj. Ĉar [Jianjia] ne povis uzi la ventotunelon por testado kaj kalibrado, li provizore instalis la ventmezurilon sur la tegmento de sia aŭto kaj foriris. La rezulta valoro estas proporcia al la GPS-rapido de la aŭto, sed iomete pli alta. Ĉi tio povas ŝuldiĝi al kalkulaj eraroj aŭ eksteraj faktoroj kiel vento aŭ aerfluaj perturboj de la testveturilo aŭ alia strattrafiko.
Aliaj sensiloj inkluzivas optikajn pluvsensilojn, lumsensilojn, lumsensilojn kaj BME280 por mezuri aerpremon, humidecon kaj temperaturon. Jianjia planas uzi la QingStation sur aŭtonoma boato, do li ankaŭ aldonis IMU, kompason, GPS kaj mikrofonon por ĉirkaŭa sono.
Dank' al progresoj en sensiloj, elektroniko kaj prototipa teknologio, konstrui personan meteologian stacion estas pli facila ol iam ajn. La havebleco de malaltkostaj retmoduloj permesas al ni certigi, ke ĉi tiuj IoT-aparatoj povas transdoni siajn informojn al publikaj datumbazoj, provizante al lokaj komunumoj koncernajn veterdatumojn en sia ĉirkaŭaĵo.
Manolis Nikiforakis provas konstrui Veterpiramidon, tute solidstatan, senprizorgadan, energi- kaj komunikad-aŭtonoman vetermezuran aparaton, desegnitan por grandskala deplojo. Tipe, meteorologiaj stacioj estas ekipitaj per sensiloj, kiuj mezuras temperaturon, premon, humidecon, ventrapidecon kaj precipitaĵon. Kvankam la plej multaj el ĉi tiuj parametroj povas esti mezuritaj per solidstataj sensiloj, determini ventrapidecon, direkton kaj precipitaĵon tipe postulas ian formon de elektromekanika aparato.
La dezajno de tiaj sensiloj estas kompleksa kaj malfacila. Kiam oni planas grandajn deplojojn, oni ankaŭ devas certigi, ke ili estas kostefikaj, facile instaleblaj, kaj ne postulas oftan prizorgadon. Forigi ĉiujn ĉi tiujn problemojn povus konduki al la konstruado de pli fidindaj kaj malpli multekostaj meteorologiaj stacioj, kiuj poste povus esti instalitaj en grandaj nombroj en malproksimaj areoj.
Manolis havas kelkajn ideojn pri kiel solvi ĉi tiujn problemojn. Li planas kapti ventrapidon kaj direkton de la akcelometro, giroskopo kaj kompaso en inercia sensilo (IMU) (verŝajne MPU-9150). La plano estas spuri la movadon de la IMU-sensilo dum ĝi svingiĝas libere sur kablo, kiel pendolo. Li faris kelkajn kalkulojn sur buŝtuko kaj ŝajnas memfida, ke ili donos la rezultojn, kiujn li bezonas dum testado de la prototipo. Pluvokvanto estos mezurata per kapacita sensilo uzante dediĉitan sensilon kiel ekzemple la MPR121 aŭ la enkonstruitan tuŝfunkcion en la ESP32. La dezajno kaj loko de la elektrodaj trakoj estas tre gravaj por ĝusta precipitaĵmezurado per detektado de pluveroj. La grandeco, formo kaj pezdistribuo de la enfermaĵo, en kiu la sensilo estas muntita, ankaŭ estas kritikaj, ĉar ili influas la atingon, distingivon kaj precizecon de la instrumento. Manolis laboras pri pluraj dezajnaj ideoj, kiujn li planas provi antaŭ ol decidi ĉu la tuta meteorologia stacio estos ene de la rotacianta enfermaĵo aŭ nur la sensiloj interne.
Pro sia intereso pri meteologio, [Karl] konstruis meteorologian stacion. La plej nova el ĉi tiuj estas la ultrasona ventmezurilo, kiu uzas la flugtempon de ultrasonaj pulsoj por determini ventrapidecon.
La sensilo de Carla uzas kvar ultrasonajn transduktilojn, orientitajn norden, suden, orienten kaj okcidenten, por detekti ventrapidecon. Mezurante la tempon necesan por ke ultrasona pulso vojaĝu inter la sensiloj en ĉambro kaj subtrahante la kampajn mezuradojn, ni ricevas la flugtempon por ĉiu akso kaj tial la ventrapidecon.
Jen impona demonstraĵo de inĝenieraj solvoj, akompanata de mire detala dezajnraporto.
Afiŝtempo: 19-a de aprilo 2024