Ultrasoniese windmeter

Weerstasies is 'n gewilde projek om met verskeie omgewingsensors te eksperimenteer, en 'n eenvoudige koppie-anemometer en weerhaan word gewoonlik gekies om windspoed en rigting te bepaal.Vir Jianjia Ma se QingStation het hy besluit om 'n ander soort windsensor te bou: 'n ultrasoniese windmeter.
Ultrasoniese anemometers het geen bewegende dele nie, maar die afweging is 'n aansienlike toename in elektroniese kompleksiteit.Hulle werk deur die tyd te meet wat dit neem vir 'n ultrasoniese klankpuls om op 'n bekende afstand na 'n ontvanger te reflekteer.Windrigting kan bereken word deur spoedlesings van twee pare ultrasoniese sensors loodreg op mekaar te neem en eenvoudige trigonometrie te gebruik.Behoorlike werking van 'n ultrasoniese windmeter vereis noukeurige ontwerp van die analoog versterker aan die ontvangkant en uitgebreide seinverwerking om die korrekte sein te onttrek uit sekondêre eggo's, meerpad-voortplanting en alle geraas wat deur die omgewing veroorsaak word.Die ontwerp en eksperimentele prosedures is goed gedokumenteer.Aangesien [Jianjia] nie die windtonnel vir toetsing en kalibrasie kon gebruik nie, het hy die windmeter tydelik op die dak van sy motor geïnstalleer en vertrek.Die gevolglike waarde is eweredig aan die motor se GPS-spoed, maar effens hoër.Dit kan wees as gevolg van berekeningsfoute of eksterne faktore soos wind- of lugvloeiversteurings van die toetsvoertuig of ander padverkeer.
Ander sensors sluit optiese reënsensors, ligsensors, ligsensors en BME280 in om lugdruk, humiditeit en temperatuur te meet.Jianjia beplan om die QingStation op 'n outonome boot te gebruik, so hy het ook 'n IMU, kompas, GPS en mikrofoon vir omgewingsklank bygevoeg.
Danksy vooruitgang in sensors, elektronika en prototipe tegnologie, is dit makliker as ooit om 'n persoonlike weerstasie te bou.Die beskikbaarheid van laekoste-netwerkmodules stel ons in staat om te verseker dat hierdie IoT-toestelle hul inligting na publieke databasisse kan oordra, wat plaaslike gemeenskappe van relevante weerdata in hul omgewing voorsien.
Manolis Nikiforakis probeer om 'n Weerpiramide te bou, 'n volwaardige, onderhoudsvrye, energie- en kommunikasie-outonome weermetingstoestel wat ontwerp is vir grootskaalse ontplooiing.Tipies is weerstasies toegerus met sensors wat temperatuur, druk, humiditeit, windspoed en neerslag meet.Terwyl die meeste van hierdie parameters gemeet kan word met behulp van soliede-toestand sensors, vereis die bepaling van windspoed, rigting en neerslag tipies een of ander vorm van elektromeganiese toestel.
Die ontwerp van sulke sensors is kompleks en uitdagend.Wanneer jy groot ontplooiings beplan, moet jy ook verseker dat dit koste-effektief is, maklik om te installeer en nie gereelde instandhouding vereis nie.Die uitskakeling van al hierdie probleme kan lei tot die bou van meer betroubare en goedkoper weerstasies, wat dan in groot getalle in afgeleë gebiede geïnstalleer kan word.
Manolis het 'n paar idees oor hoe om hierdie probleme op te los.Hy beplan om windspoed en rigting vanaf die versnellingsmeter, giroskoop en kompas in 'n traagheidsensoreenheid (IMU) (waarskynlik 'n MPU-9150) vas te vang.Die plan is om die beweging van die IMU-sensor op te spoor terwyl dit vrylik op 'n kabel swaai, soos 'n slinger.Hy het 'n paar berekeninge op 'n servet gedoen en lyk vol vertroue dat hulle die resultate sal gee wat hy nodig het wanneer hy die prototipe toets.Reënvalwaarneming sal gedoen word met behulp van kapasitiewe sensors wat 'n toegewyde sensor soos die MPR121 of die ingeboude raakfunksie in die ESP32 gebruik.Die ontwerp en ligging van die elektrodespore is baie belangrik vir korrekte neerslagmeting deur reëndruppels op te spoor.Die grootte, vorm en gewigverspreiding van die behuising waarin die sensor gemonteer is, is ook van kritieke belang aangesien dit die omvang, resolusie en akkuraatheid van die instrument beïnvloed.Manolis werk aan verskeie ontwerpidees wat hy beplan om uit te probeer voordat hy besluit of die hele weerstasie binne die roterende behuising sal wees of net die sensors binne.
Weens sy belangstelling in meteorologie het [Karl] 'n weerstasie gebou. Die nuutste hiervan is die ultrasoniese windsensor, wat die vlugtyd van ultrasoniese pulse gebruik om windspoed te bepaal.
Carla se sensor gebruik vier ultrasoniese transducers, georiënteerd noord, suid, oos en wes, om windspoed op te spoor.Deur die tyd te meet wat dit neem vir 'n ultrasoniese puls om tussen die sensors in 'n kamer te beweeg en die veldmetings af te trek, kry ons die tyd van vlug vir elke as en dus die windspoed.
Dit is 'n indrukwekkende demonstrasie van ingenieursoplossings, vergesel van 'n verstommende gedetailleerde ontwerpverslag.