Ultrasona Anemometro

Veterstacioj estas populara projekto por eksperimenti per diversaj mediaj sensiloj, kaj simpla tasa anemometro kaj ventmontrilo estas kutime elektitaj por determini ventorapidecon kaj direkton.Por la QingStation de Jianjia Ma, li decidis konstrui alian specon de ventosensilo: ultrasona anemometro.
Ultrasonaj anemometroj ne havas movantajn partojn, sed la kompromiso estas grava pliiĝo en elektronika komplekseco.Ili funkcias per mezurado de la tempo necesa por ultrasona sonpulso reflekti al ricevilo je konata distanco.Ventodirekto povas esti kalkulita prenante rapideclegadojn de du paroj de ultrasonaj sensiloj perpendikularaj unu al la alia kaj uzante simplan trigonometrion.Ĝusta funkciado de ultrasona anemometro postulas zorgan dezajnon de la analoga amplifilo ĉe la riceva fino kaj ampleksa signal-prilaborado por ĉerpi la ĝustan signalon de sekundaraj eĥoj, plurvoja disvastigo kaj ĉiu bruo kaŭzita de la medio.La dezajno kaj eksperimentaj proceduroj estas bone dokumentitaj.Ĉar [Jianjia] ne povis uzi la ventotunelon por testado kaj kalibrado, li provizore instalis la anemometron sur la tegmento de sia aŭto kaj foriris.La rezulta valoro estas proporcia al la GPS-rapideco de la aŭto, sed iomete pli alta.Ĉi tio povas ŝuldiĝi al kalkuleraroj aŭ eksteraj faktoroj kiel vento aŭ aerfluo perturboj de la testveturilo aŭ alia vojtrafiko.
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.
Danke al progresoj en sensiloj, elektroniko kaj prototipa teknologio, konstrui personan veterstacion estas pli facila ol iam ajn.La havebleco de malmultekostaj retmoduloj permesas al ni certigi, ke ĉi tiuj IoT-aparatoj povas transdoni siajn informojn al publikaj datumbazoj, provizante lokajn komunumojn per gravaj veterdatenoj en sia ĉirkaŭaĵo.
Manolis Nikiforakis provas konstrui Veteran Piramidon, tute solidan staton, sen prizorgadon, energio- kaj komunikado-sendependan vetermezuran aparaton dizajnitan por grandskala deplojo.Tipe, veterstacioj estas ekipitaj per sensiloj kiuj mezuras temperaturon, premon, humidon, ventorapidecon kaj precipitaĵon.Dum la plej multaj el tiuj parametroj povas esti mezuritaj per solidsubstancaj sensiloj, determini ventorapidecon, direkton kaj precipitaĵon tipe postulas iun formon de elektromekanika aparato.
La dezajno de tiaj sensiloj estas kompleksa kaj malfacila.Kiam vi planas grandajn deplojojn, vi ankaŭ devas certigi, ke ili estas kostefikaj, facile instaleblaj kaj ne postulas oftan prizorgadon.Forigi ĉiujn ĉi tiujn problemojn povus konduki al konstruado de pli fidindaj kaj malpli multekostaj veterstacioj, kiuj tiam povus esti instalitaj grandnombre en malproksimaj lokoj.
Manolis havas kelkajn ideojn pri kiel solvi ĉi tiujn problemojn.Li planas kapti ventorapidecon kaj direkton de la akcelometro, giroskopo kaj kompaso en inercisensilo (IMU) (verŝajne MPU-9150).La plano estas spuri la movadon de la IMU-sensilo dum ĝi libere svingiĝas sur kablo, kiel pendolo.Li faris kelkajn kalkulojn sur buŝtuko kaj ŝajnas certa, ke ili donos la rezultojn, kiujn li bezonas, kiam li provas la prototipon.Pluvsentado estos farita per kapacivaj sensiloj uzante dediĉitan sensilon kiel la MPR121 aŭ la enkonstruitan tuŝan funkcion en la ESP32.La dezajno kaj loko de la elektrodspuroj estas gravegaj por ĝusta precipitaĵmezurado detektante pluvogutojn.La grandeco, formo kaj pezdistribuo de la loĝejo en kiu la sensilo estas muntita ankaŭ estas kritikaj ĉar ili influas la gamon, rezolucion kaj precizecon de la instrumento.Manolis laboras pri pluraj dezajnaj ideoj, kiujn li planas provi antaŭ ol decidi ĉu la tuta veterstacio estos ene de la rotacia loĝejo aŭ nur la sensiloj interne.
Pro sia intereso pri meteologio, [Karl] konstruis veterstacion. La plej nova el ĉi tiuj estas la ultrasona ventosensilo, kiu uzas la flugtempon de ultrasonaj pulsoj por determini ventorapidecon.
La sensilo de Carla uzas kvar ultrasonajn transduktilojn, orientitajn norden, suden, orienten kaj okcidenten, por detekti ventorapidecon.Mezurante la tempon necesas por ultrasona pulso vojaĝi inter la sensiloj en ĉambro kaj subtrahante la kampajn mezurojn, ni akiras la tempon de flugo por ĉiu akso kaj tial la ventrapidecon.
Ĉi tio estas impona pruvo de inĝenieraj solvoj, akompanitaj de mirige detala raporto pri dezajno.