Hava istasyonları, çeşitli çevresel sensörlerle denemeler yapmak için popüler bir projedir ve rüzgar hızını ve yönünü belirlemek için genellikle basit bir anemometre ve rüzgar gülü tercih edilir. Jianjia Ma'nın QingStation'ı için farklı bir rüzgar sensörü türü, ultrasonik bir anemometre inşa etmeye karar verdi.
Ultrasonik anemometrelerin hareketli parçası yoktur, ancak bunun bedeli elektronik karmaşıklıkta önemli bir artıştır. Ultrasonik bir ses darbesinin bilinen bir mesafedeki bir alıcıya yansıması için geçen süreyi ölçerek çalışırlar. Rüzgar yönü, birbirine dik iki çift ultrasonik sensörden hız okumaları alınarak ve basit trigonometri kullanılarak hesaplanabilir. Bir ultrasonik anemometrenin düzgün çalışması, alıcı uçtaki analog amplifikatörün dikkatli bir şekilde tasarlanmasını ve ikincil yankılardan, çoklu yol yayılımından ve çevreden kaynaklanan tüm gürültülerden doğru sinyali çıkarmak için kapsamlı bir sinyal işleme süreci gerektirir. Tasarım ve deneysel prosedürler iyi bir şekilde belgelenmiştir. [Jianjia], test ve kalibrasyon için rüzgar tünelini kullanamadığı için anemometreyi geçici olarak aracının tavanına yerleştirip ayrıldı. Ortaya çıkan değer, aracın GPS hızıyla orantılıdır, ancak biraz daha yüksektir. Bu, hesaplama hatalarından veya test aracından ya da diğer yol trafiğinden kaynaklanan rüzgar veya hava akışı bozuklukları gibi dış faktörlerden kaynaklanıyor olabilir.
Diğer sensörler arasında optik yağmur sensörleri, ışık sensörleri, ışık sensörleri ve hava basıncı, nem ve sıcaklığı ölçmek için BME280 yer alıyor. Jianjia, QingStation'ı otonom bir teknede kullanmayı planladığı için, bir IMU, pusula, GPS ve ortam sesi için bir mikrofon da ekledi.
Sensörler, elektronik ve prototipleme teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde kişisel bir hava durumu istasyonu kurmak her zamankinden daha kolay. Düşük maliyetli ağ modüllerinin kullanılabilirliği, bu Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarının bilgilerini genel veri tabanlarına iletmesini ve yerel topluluklara çevrelerindeki ilgili hava durumu verilerini sağlamasını mümkün kılıyor.
Manolis Nikiforakis, büyük ölçekli dağıtımlar için tasarlanmış, tamamen katı halli, bakım gerektirmeyen, enerji ve iletişim açısından bağımsız bir hava durumu ölçüm cihazı olan bir Hava Durumu Piramidi inşa etmeye çalışıyor. Genellikle hava durumu istasyonları sıcaklık, basınç, nem, rüzgar hızı ve yağışı ölçen sensörlerle donatılmıştır. Bu parametrelerin çoğu katı hal sensörleri kullanılarak ölçülebilirken, rüzgar hızı, yönü ve yağışı belirlemek genellikle bir tür elektromekanik cihaz gerektirir.
Bu tür sensörlerin tasarımı karmaşık ve zorludur. Büyük çaplı kurulumlar planlarken, uygun maliyetli, kolay kurulumlu ve sık bakım gerektirmeyen olmalarını da sağlamanız gerekir. Tüm bu sorunların ortadan kaldırılması, daha güvenilir ve daha ucuz hava durumu istasyonlarının inşasına ve bunların uzak bölgelere çok sayıda kurulmasına yol açabilir.
Manolis'in bu sorunları nasıl çözeceğine dair bazı fikirleri var. Rüzgar hızını ve yönünü, bir atalet sensörü ünitesindeki (IMU) (muhtemelen bir MPU-9150) ivmeölçer, jiroskop ve pusuladan yakalamayı planlıyor. Plan, IMU sensörünün bir sarkaç gibi bir kablo üzerinde serbestçe salınırken hareketini izlemek. Bir peçete üzerinde bazı hesaplamalar yaptı ve prototipi test ederken ihtiyaç duyduğu sonuçları vereceğinden emin görünüyor. Yağış algılama, MPR121 veya ESP32'deki dahili dokunmatik fonksiyon gibi özel bir sensör kullanan kapasitif sensörler kullanılarak yapılacak. Elektrot izlerinin tasarımı ve konumu, yağmur damlalarını tespit ederek doğru yağış ölçümü için çok önemlidir. Sensörün monte edildiği muhafazanın boyutu, şekli ve ağırlık dağılımı da cihazın menzilini, çözünürlüğünü ve doğruluğunu etkilediği için kritik öneme sahiptir. Manolis, tüm hava istasyonunun dönen muhafazanın içinde mi yoksa sadece sensörlerin içinde mi olacağına karar vermeden önce denemeyi planladığı birkaç tasarım fikri üzerinde çalışıyor.
Meteorolojiye olan ilgisinden dolayı [Karl] bir hava durumu istasyonu kurdu. Bunların en yenisi, rüzgar hızını belirlemek için ultrasonik darbelerin uçuş süresini kullanan ultrasonik rüzgar sensörüdür.
Carla'nın sensörü, rüzgar hızını tespit etmek için kuzey, güney, doğu ve batıya yönlendirilmiş dört ultrasonik dönüştürücü kullanır. Bir ultrasonik darbenin bir odadaki sensörler arasında seyahat etmesi için geçen süreyi ölçüp saha ölçümlerini çıkararak, her eksen için uçuş süresini ve dolayısıyla rüzgar hızını elde ederiz.
Bu, şaşırtıcı derecede ayrıntılı bir tasarım raporu eşliğinde, mühendislik çözümlerinin etkileyici bir gösterimidir.
Gönderim zamanı: 19 Nis 2024