Værstasjoner er et populært prosjekt for å eksperimentere med ulike miljøsensorer, og en enkel koppvindmåler og værvinge velges vanligvis for å bestemme vindhastighet og retning.For Jianjia Ma sin QingStation bestemte han seg for å bygge en annen type vindsensor: en ultralydvindmåler.
Ultralydanemometre har ingen bevegelige deler, men avveiningen er en betydelig økning i elektronisk kompleksitet.De fungerer ved å måle tiden det tar for en ultralydlydpuls å reflektere til en mottaker på kjent avstand.Vindretningen kan beregnes ved å ta hastighetsavlesninger fra to par ultralydsensorer vinkelrett på hverandre og bruke enkel trigonometri.Riktig drift av et ultralydvindmåler krever nøye utforming av den analoge forsterkeren ved mottakerenden og omfattende signalbehandling for å trekke ut det korrekte signalet fra sekundære ekkoer, flerveisutbredelse og all støy forårsaket av omgivelsene.Designet og eksperimentelle prosedyrer er godt dokumentert.Siden [Jianjia] ikke var i stand til å bruke vindtunnelen for testing og kalibrering, installerte han midlertidig vindmåleren på taket av bilen og dro.Den resulterende verdien er proporsjonal med bilens GPS-hastighet, men litt høyere.Dette kan skyldes beregningsfeil eller eksterne faktorer som vind- eller luftstrømsforstyrrelser fra testkjøretøyet eller annen veitrafikk.
Andre sensorer inkluderer optiske regnsensorer, lyssensorer, lyssensorer og BME280 for måling av lufttrykk, fuktighet og temperatur.Jianjia planlegger å bruke QingStation på en autonom båt, så han la også til en IMU, kompass, GPS og mikrofon for omgivelseslyd.
Takket være fremskritt innen sensorer, elektronikk og prototypteknologi er det enklere enn noen gang å bygge en personlig værstasjon.Tilgjengeligheten av rimelige nettverksmoduler lar oss sikre at disse IoT-enhetene kan overføre informasjonen sin til offentlige databaser, og gi lokalsamfunn relevante værdata i omgivelsene.
Manolis Nikiforakis prøver å bygge en værpyramide, en hel-solid-state, vedlikeholdsfri, energi- og kommunikasjonsautonom værmålingsenhet designet for storskala utplassering.Vanligvis er værstasjoner utstyrt med sensorer som måler temperatur, trykk, fuktighet, vindhastighet og nedbør.Mens de fleste av disse parametrene kan måles ved hjelp av solid-state sensorer, krever bestemmelse av vindhastighet, retning og nedbør vanligvis en eller annen form for elektromekanisk enhet.
Utformingen av slike sensorer er kompleks og utfordrende.Når du planlegger store distribusjoner, må du også sørge for at de er kostnadseffektive, enkle å installere og ikke krever hyppig vedlikehold.Å eliminere alle disse problemene kan føre til bygging av mer pålitelige og rimeligere værstasjoner, som deretter kan installeres i stort antall i avsidesliggende områder.
Manolis har noen ideer om hvordan man kan løse disse problemene.Han planlegger å fange vindhastighet og retning fra akselerometeret, gyroskopet og kompasset i en treghetssensorenhet (IMU) (sannsynligvis en MPU-9150).Planen er å spore bevegelsen til IMU-sensoren mens den svinger fritt på en kabel, som en pendel.Han har gjort noen beregninger på en serviett og virker trygg på at de vil gi resultatene han trenger når han tester prototypen.Regnføling vil bli gjort ved hjelp av kapasitive sensorer som bruker en dedikert sensor som MPR121 eller den innebygde berøringsfunksjonen i ESP32.Utformingen og plasseringen av elektrodesporene er svært viktig for korrekt nedbørmåling ved å detektere regndråper.Størrelsen, formen og vektfordelingen til huset som sensoren er montert i er også kritisk ettersom de påvirker rekkevidden, oppløsningen og nøyaktigheten til instrumentet.Manolis jobber med flere designideer som han planlegger å prøve ut før han bestemmer seg for om hele værstasjonen skal være inne i det roterende huset eller bare sensorene inni.
På grunn av sin interesse for meteorologi bygde [Karl] en værstasjon. Den nyeste av disse er ultralydvindsensoren, som bruker flytiden til ultralydpulser for å bestemme vindhastigheten.
Carlas sensor bruker fire ultralydsvingere, orientert nord, sør, øst og vest, for å oppdage vindhastighet.Ved å måle tiden det tar for en ultralydpuls å bevege seg mellom sensorene i et rom og trekke fra feltmålingene, får vi flytiden for hver akse og dermed vindhastigheten.
Dette er en imponerende demonstrasjon av tekniske løsninger, ledsaget av en utrolig detaljert designrapport.
Innleggstid: 19-apr-2024