Stesen cuaca ialah projek popular untuk bereksperimen dengan pelbagai penderia alam sekitar, dan anemometer cawan ringkas dan ram cuaca biasanya dipilih untuk menentukan kelajuan dan arah angin.Untuk QingStation Jianjia Ma, dia memutuskan untuk membina jenis penderia angin yang berbeza: anemometer ultrasonik.
Anemometer ultrasonik tidak mempunyai bahagian yang bergerak, tetapi pertukaran adalah peningkatan ketara dalam kerumitan elektronik.Mereka berfungsi dengan mengukur masa yang diperlukan untuk nadi bunyi ultrasonik memantul ke penerima pada jarak yang diketahui.Arah angin boleh dikira dengan mengambil bacaan kelajuan daripada dua pasang penderia ultrasonik berserenjang antara satu sama lain dan menggunakan trigonometri mudah.Pengendalian anemometer ultrasonik yang betul memerlukan reka bentuk penguat analog yang teliti pada hujung penerima dan pemprosesan isyarat yang meluas untuk mengeluarkan isyarat yang betul daripada gema sekunder, perambatan berbilang laluan dan semua bunyi yang disebabkan oleh persekitaran.Reka bentuk dan prosedur eksperimen didokumenkan dengan baik.Memandangkan [Jianjia] tidak dapat menggunakan terowong angin untuk ujian dan penentukuran, dia memasang anemometer buat sementara waktu di atas bumbung keretanya dan pergi.Nilai yang terhasil adalah berkadar dengan kelajuan GPS kereta, tetapi lebih tinggi sedikit.Ini mungkin disebabkan oleh kesilapan pengiraan atau faktor luaran seperti angin atau gangguan aliran udara dari kenderaan ujian atau trafik jalan lain.
Penderia lain termasuk penderia hujan optik, penderia cahaya, penderia cahaya dan BME280 untuk mengukur tekanan udara, kelembapan dan suhu.Jianjia merancang untuk menggunakan QingStation pada bot autonomi, jadi dia turut menambah IMU, kompas, GPS dan mikrofon untuk bunyi ambien.
Terima kasih kepada kemajuan dalam penderia, elektronik dan teknologi prototaip, membina stesen cuaca peribadi adalah lebih mudah berbanding sebelum ini.Ketersediaan modul rangkaian kos rendah membolehkan kami memastikan bahawa peranti IoT ini boleh menghantar maklumat mereka ke pangkalan data awam, menyediakan komuniti tempatan dengan data cuaca yang berkaitan di persekitaran mereka.
Manolis Nikiforakis sedang cuba membina Piramid Cuaca, peranti pengukur cuaca berautonomi sepenuhnya dalam keadaan pepejal, bebas penyelenggaraan, tenaga dan komunikasi yang direka untuk penggunaan berskala besar.Lazimnya, stesen cuaca dilengkapi dengan penderia yang mengukur suhu, tekanan, kelembapan, kelajuan angin dan kerpasan.Walaupun kebanyakan parameter ini boleh diukur menggunakan penderia keadaan pepejal, menentukan kelajuan angin, arah dan kerpasan biasanya memerlukan beberapa bentuk peranti elektromekanikal.
Reka bentuk penderia sedemikian adalah kompleks dan mencabar.Apabila merancang penggunaan yang besar, anda juga perlu memastikan bahawa ia adalah kos efektif, mudah dipasang dan tidak memerlukan penyelenggaraan yang kerap.Menghapuskan semua masalah ini boleh membawa kepada pembinaan stesen cuaca yang lebih dipercayai dan lebih murah, yang kemudiannya boleh dipasang dalam jumlah besar di kawasan terpencil.
Manolis mempunyai beberapa idea tentang cara untuk menyelesaikan masalah ini.Dia merancang untuk menangkap kelajuan dan arah angin dari pecutan, giroskop dan kompas dalam unit sensor inersia (IMU) (mungkin MPU-9150).Rancangannya adalah untuk mengesan pergerakan sensor IMU semasa ia berayun bebas pada kabel, seperti bandul.Dia telah melakukan beberapa pengiraan pada serbet dan nampaknya yakin bahawa mereka akan memberikan hasil yang dia perlukan semasa menguji prototaip.Penderiaan hujan akan dilakukan menggunakan penderia kapasitif menggunakan penderia khusus seperti MPR121 atau fungsi sentuhan terbina dalam dalam ESP32.Reka bentuk dan lokasi trek elektrod adalah sangat penting untuk pengukuran kerpasan yang betul dengan mengesan titisan hujan.Saiz, bentuk dan taburan berat perumah di mana penderia dipasang juga penting kerana ia mempengaruhi julat, resolusi dan ketepatan instrumen.Manolis sedang mengusahakan beberapa idea reka bentuk yang dia merancang untuk mencuba sebelum memutuskan sama ada keseluruhan stesen cuaca akan berada di dalam perumahan berputar atau hanya sensor di dalamnya.
Kerana minatnya dalam meteorologi, [Karl] membina stesen cuaca. Yang terbaru ialah sensor angin ultrasonik, yang menggunakan masa penerbangan denyutan ultrasonik untuk menentukan kelajuan angin.
Penderia Carla menggunakan empat transduser ultrasonik, berorientasikan utara, selatan, timur dan barat, untuk mengesan kelajuan angin.Dengan mengukur masa yang diperlukan untuk nadi ultrasonik bergerak antara penderia dalam bilik dan menolak ukuran medan, kami memperoleh masa penerbangan untuk setiap paksi dan oleh itu kelajuan angin.
Ini ialah demonstrasi penyelesaian kejuruteraan yang mengagumkan, disertai dengan laporan reka bentuk terperinci yang menakjubkan.
Masa siaran: Apr-19-2024