Ultrasonic vindmælir

Veðurstöðvar eru vinsælt verkefni til að gera tilraunir með ýmsa umhverfisskynjara og venjulega er valinn einfaldur bollavindmælir og veðurvindur til að ákvarða vindhraða og vindátt.Fyrir QingStation Jianjia Ma ákvað hann að smíða aðra tegund af vindskynjara: úthljóðsvindmæli.
Ultrasonic vindmælar hafa enga hreyfanlega hluta, en málamiðlunin er veruleg aukning á rafrænum flækjum.Þeir virka með því að mæla tímann sem það tekur fyrir úthljóðshljóðpúls að endurkastast í móttakara í þekktri fjarlægð.Vindátt er hægt að reikna út með því að taka hraðalestur frá tveimur pörum af úthljóðsskynjurum hornrétt á hvorn annan og nota einfalda hornafræði.Rétt notkun úthljóðsvindmælis krefst vandlegrar hönnunar á hliðræna magnaranum við móttökuendann og umfangsmikillar merkjavinnslu til að ná réttu merkinu úr auka bergmáli, fjölbrautaútbreiðslu og öllum hávaða af völdum umhverfisins.Hönnun og tilraunaaðferðir eru vel skjalfestar.Þar sem [Jianjia] gat ekki notað vindgöngin til prófunar og kvörðunar setti hann vindmælinn tímabundið upp á þak bíls síns og fór.Gildið sem fæst er í réttu hlutfalli við GPS hraða bílsins, en aðeins hærra.Þetta getur stafað af reiknivillum eða ytri þáttum eins og truflunum á vindi eða loftstreymi frá prófunarökutæki eða annarri umferð á vegum.
Aðrir skynjarar eru optískir regnskynjarar, ljósnemarar, ljósnemarar og BME280 til að mæla loftþrýsting, raka og hitastig.Jianjia ætlar að nota QingStation á sjálfstýrðum bát, svo hann bætti einnig við IMU, áttavita, GPS og hljóðnema fyrir umhverfishljóð.
Þökk sé framförum í skynjara, rafeindatækni og frumgerð tækni, er það auðveldara en nokkru sinni fyrr að byggja persónulega veðurstöð.Framboð á ódýrum neteiningum gerir okkur kleift að tryggja að þessi IoT tæki geti sent upplýsingar sínar til opinberra gagnagrunna og veitt staðbundnum samfélögum viðeigandi veðurgögn í umhverfi sínu.
Manolis Nikiforakis er að reyna að smíða veðurpýramída, viðhaldsfrítt, orku- og fjarskiptasjálfstætt veðurmælingartæki sem er í föstu formi sem er hannað fyrir uppsetningu í stórum stíl.Venjulega eru veðurstöðvar búnar skynjurum sem mæla hitastig, þrýsting, raka, vindhraða og úrkomu.Þó að hægt sé að mæla flestar af þessum breytum með því að nota solid-state skynjara, þarf að ákvarða vindhraða, stefnu og úrkomu venjulega einhvers konar rafvélabúnað.
Hönnun slíkra skynjara er flókin og krefjandi.Þegar þú skipuleggur stórar dreifingar þarftu líka að tryggja að þær séu hagkvæmar, auðvelt að setja upp og krefjist ekki tíðs viðhalds.Að útrýma öllum þessum vandamálum gæti leitt til byggingar áreiðanlegri og ódýrari veðurstöðva, sem síðan væri hægt að setja upp í miklu magni á afskekktum svæðum.
Manolis hefur nokkrar hugmyndir um hvernig eigi að leysa þessi vandamál.Hann ætlar að fanga vindhraða og stefnu frá hröðunarmælinum, gírsjánum og áttavita í tregðuskynjaraeiningu (IMU) (líklega MPU-9150).Ætlunin er að fylgjast með hreyfingu IMU skynjarans þar sem hann sveiflast frjálslega á snúru, eins og pendúll.Hann hefur gert nokkra útreikninga á servíettu og virðist fullviss um að þeir muni gefa þær niðurstöður sem hann þarf þegar frumgerðin er prófuð.Úrkomuskynjun verður gerð með því að nota rafrýmd skynjara sem nota sérstakan skynjara eins og MPR121 eða innbyggðu snertiaðgerðina í ESP32.Hönnun og staðsetning rafskautasporanna er mjög mikilvæg fyrir rétta úrkomumælingu með því að greina regndropa.Stærð, lögun og þyngdardreifing hússins sem skynjarinn er festur í eru einnig mikilvæg þar sem þau hafa áhrif á svið, upplausn og nákvæmni tækisins.Manolis vinnur að nokkrum hönnunarhugmyndum sem hann ætlar að prófa áður en hann ákveður hvort öll veðurstöðin verði inni í snúningshúsinu eða bara skynjararnir inni.
Vegna áhuga síns á veðurfræði byggði [Karl] veðurstöð. Nýjasti þeirra er úthljóðsvindskynjari, sem notar flugtíma úthljóðspúlsa til að ákvarða vindhraða.
Nemi Carla notar fjóra úthljóðsskynjara, sem snúa norður, suður, austur og vestur, til að greina vindhraða.Með því að mæla tímann sem það tekur úthljóðspúls að fara á milli skynjara í herbergi og draga frá sviðsmælingum fáum við flugtíma hvers áss og þar með vindhraða.
Þetta er glæsileg sýning á verkfræðilegum lausnum, ásamt ótrúlega ítarlegri hönnunarskýrslu.