Hava istasyonları, çeşitli çevresel sensörlerle denemeler yapmak için popüler bir projedir ve rüzgar hızını ve yönünü belirlemek için genellikle basit bir çanak anemometre ve rüzgar gülü seçilir.Jianjia Ma, QingStation için farklı türde bir rüzgar sensörü oluşturmaya karar verdi: ultrasonik anemometre.
Ultrasonik anemometrelerin hareketli parçaları yoktur, ancak elektronik karmaşıklıkta önemli bir artış söz konusudur.Ultrasonik ses darbesinin bilinen bir mesafedeki alıcıya yansıması için geçen süreyi ölçerek çalışırlar.Rüzgar yönü, birbirine dik iki çift ultrasonik sensörden hız okumaları alınarak ve basit trigonometri kullanılarak hesaplanabilir.Ultrasonik anemometrenin düzgün çalışması, alıcı uçtaki analog amplifikatörün dikkatli bir şekilde tasarlanmasını ve ikincil yankılardan, çok yollu yayılımdan ve çevrenin neden olduğu tüm gürültülerden doğru sinyali çıkarmak için kapsamlı sinyal işlemeyi gerektirir.Tasarım ve deneysel prosedürler iyi bir şekilde belgelenmiştir.[Jianjia] test ve kalibrasyon için rüzgar tünelini kullanamadığı için anemometreyi geçici olarak arabasının tavanına yerleştirdi ve oradan ayrıldı.Ortaya çıkan değer aracın GPS hızıyla orantılıdır ancak biraz daha yüksektir.Bunun nedeni hesaplama hataları veya test aracından veya diğer yol trafiğinden kaynaklanan rüzgar veya hava akışı bozuklukları gibi dış faktörler olabilir.
Diğer sensörler arasında optik yağmur sensörleri, ışık sensörleri, ışık sensörleri ve hava basıncını, nemi ve sıcaklığı ölçmek için BME280 bulunur.Jianjia, QingStation'ı otonom bir teknede kullanmayı planlıyor, bu nedenle ortam sesi için bir IMU, pusula, GPS ve mikrofon da ekledi.
Sensörler, elektronikler ve prototip oluşturma teknolojisindeki gelişmeler sayesinde kişisel bir hava durumu istasyonu oluşturmak her zamankinden daha kolay.Düşük maliyetli ağ modüllerinin varlığı, bu IoT cihazlarının bilgilerini kamuya açık veritabanlarına aktarabilmesini ve yerel topluluklara çevrelerindeki ilgili hava durumu verilerini sunabilmesini sağlamamıza olanak tanır.
Manolis Nikiforakis, büyük ölçekli dağıtım için tasarlanmış, tamamen katı halli, bakım gerektirmeyen, enerji ve iletişim açısından özerk bir hava durumu ölçüm cihazı olan bir Hava Durumu Piramidi oluşturmaya çalışıyor.Tipik olarak hava istasyonları sıcaklık, basınç, nem, rüzgar hızı ve yağış miktarını ölçen sensörlerle donatılmıştır.Bu parametrelerin çoğu katı hal sensörleri kullanılarak ölçülebilirken, rüzgar hızının, yönünün ve yağışın belirlenmesi tipik olarak bir tür elektromekanik cihaz gerektirir.
Bu tür sensörlerin tasarımı karmaşık ve zordur.Büyük dağıtımları planlarken bunların uygun maliyetli olduğundan, kurulumunun kolay olduğundan ve sık bakım gerektirmediğinden de emin olmanız gerekir.Tüm bu sorunların ortadan kaldırılması, daha güvenilir ve daha ucuz meteoroloji istasyonlarının inşasına yol açabilir ve bunlar daha sonra uzak bölgelere çok sayıda kurulabilir.
Manolis'in bu sorunların nasıl çözülebileceğine dair bazı fikirleri var.Atalet sensör ünitesindeki (IMU) (muhtemelen bir MPU-9150) ivmeölçer, jiroskop ve pusuladan rüzgar hızını ve yönünü yakalamayı planlıyor.Plan, IMU sensörünün bir sarkaç gibi bir kablo üzerinde serbestçe sallanırken hareketini izlemektir.Peçete üzerinde bazı hesaplamalar yaptı ve bunların prototipi test ederken ihtiyaç duyduğu sonuçları vereceğinden emin görünüyor.Yağış algılaması, MPR121 gibi özel bir sensör veya ESP32'deki yerleşik dokunmatik işlev kullanılarak kapasitif sensörler kullanılarak yapılacaktır.Yağmur damlalarını tespit ederek doğru yağış ölçümü için elektrot izlerinin tasarımı ve konumu çok önemlidir.Sensörün monte edildiği muhafazanın boyutu, şekli ve ağırlık dağılımı da cihazın menzilini, çözünürlüğünü ve doğruluğunu etkilediğinden kritik öneme sahiptir.Manolis, meteoroloji istasyonunun tamamının dönen mahfazanın içinde mi yoksa sadece sensörlerin içinde mi olacağına karar vermeden önce denemeyi planladığı çeşitli tasarım fikirleri üzerinde çalışıyor.
Meteorolojiye olan ilgisinden dolayı [Karl] bir meteoroloji istasyonu inşa etti. Bunlardan en yenisi, rüzgar hızını belirlemek için ultrasonik darbelerin uçuş süresini kullanan ultrasonik rüzgar sensörüdür.
Carla'nın sensörü rüzgar hızını tespit etmek için kuzeye, güneye, doğuya ve batıya yönlendirilmiş dört ultrasonik dönüştürücü kullanıyor.Ultrasonik darbenin bir odadaki sensörler arasında hareket etmesi için gereken süreyi ölçerek ve alan ölçümlerini çıkararak, her eksen için uçuş süresini ve dolayısıyla rüzgar hızını elde ederiz.
Bu, şaşırtıcı derecede ayrıntılı bir tasarım raporunun eşlik ettiği, mühendislik çözümlerinin etkileyici bir gösterimidir.
Gönderim zamanı: Nis-19-2024