ულტრაბგერითი ანემომეტრი

მეტეოროლოგიური სადგურები პოპულარული პროექტია სხვადასხვა გარემოსდაცვითი სენსორების ექსპერიმენტებისთვის, ხოლო ქარის სიჩქარისა და მიმართულების დასადგენად ჩვეულებრივ ირჩევენ უბრალო ჭიქის ანემომეტრს და ამინდის ლიანდაგს.Jianjia Ma's QingStation-ისთვის მან გადაწყვიტა შეექმნა სხვა ტიპის ქარის სენსორი: ულტრაბგერითი ანემომეტრი.
ულტრაბგერითი ანემომეტრებს არ აქვთ მოძრავი ნაწილები, მაგრამ კომპრომისი არის ელექტრონული სირთულის მნიშვნელოვანი ზრდა.ისინი მუშაობენ იმ დროის გაზომვით, რომელიც სჭირდება ულტრაბგერითი ხმის პულსის ასახვას მიმღებზე ცნობილ მანძილზე.ქარის მიმართულების გამოთვლა შესაძლებელია ულტრაბგერითი სენსორების ორი წყვილი ერთმანეთის პერპენდიკულარული სიჩქარის აღებით და მარტივი ტრიგონომეტრიის გამოყენებით.ულტრაბგერითი ანემომეტრის სწორად ფუნქციონირება მოითხოვს ანალოგური გამაძლიერებლის ფრთხილად დიზაინს მიმღებ ბოლოში და სიგნალის ფართო დამუშავებას, რათა სწორი სიგნალი გამოიტანოს მეორადი ექოდან, მრავალმხრივი გავრცელებიდან და გარემოდან გამოწვეული ყველა ხმაურიდან.დიზაინი და ექსპერიმენტული პროცედურები კარგად არის დოკუმენტირებული.ვინაიდან [ჯიანჯიამ] ვერ გამოიყენა ქარის გვირაბი ტესტირებისა და დაკალიბრებისთვის, მან დროებით დაამონტაჟა ანემომეტრი თავისი მანქანის სახურავზე და დატოვა.მიღებული მნიშვნელობა არის მანქანის GPS სიჩქარის პროპორციული, მაგრამ ოდნავ უფრო მაღალი.ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს გაანგარიშების შეცდომებით ან გარე ფაქტორებით, როგორიცაა ქარი ან ჰაერის ნაკადის დარღვევა სატესტო მანქანის ან სხვა საგზაო მოძრაობისგან.
სხვა სენსორებს შორისაა წვიმის ოპტიკური სენსორები, სინათლის სენსორები, სინათლის სენსორები და BME280 ჰაერის წნევის, ტენიანობის და ტემპერატურის გასაზომად.ჯიანჯია გეგმავს გამოიყენოს QingStation ავტონომიურ ნავზე, ამიტომ მან ასევე დაამატა IMU, კომპასი, GPS და მიკროფონი ატმოსფერული ხმისთვის.
სენსორების, ელექტრონიკის და პროტოტიპების ტექნოლოგიის მიღწევების წყალობით, პირადი ამინდის სადგურის აშენება უფრო ადვილია, ვიდრე ოდესმე.დაბალი ფასიანი ქსელის მოდულების ხელმისაწვდომობა საშუალებას გვაძლევს დავრწმუნდეთ, რომ ამ IoT მოწყობილობებს შეუძლიათ გადასცენ თავიანთი ინფორმაცია საჯარო მონაცემთა ბაზებში, რაც ადგილობრივ საზოგადოებებს მიაწვდის შესაბამის ამინდის მონაცემებს მათ შემოგარენში.
მანოლის ნიკიფორაკისი ცდილობს ააგოს ამინდის პირამიდა, მთლიანად მყარი მდგომარეობის, ტექნიკური უზრუნველყოფის გარეშე, ენერგიისა და კომუნიკაციების ავტონომიური ამინდის საზომი მოწყობილობა, რომელიც შექმნილია ფართომასშტაბიანი განლაგებისთვის.როგორც წესი, ამინდის სადგურები აღჭურვილია სენსორებით, რომლებიც ზომავენ ტემპერატურას, წნევას, ტენიანობას, ქარის სიჩქარეს და ნალექს.მიუხედავად იმისა, რომ ამ პარამეტრების უმეტესობის გაზომვა შესაძლებელია მყარი მდგომარეობის სენსორების გამოყენებით, ქარის სიჩქარის, მიმართულების და ნალექის განსაზღვრა, როგორც წესი, მოითხოვს ელექტრომექანიკურ მოწყობილობას.
ასეთი სენსორების დიზაინი რთული და რთულია.დიდი განლაგების დაგეგმვისას, თქვენ ასევე უნდა დარწმუნდეთ, რომ ისინი იაფია, მარტივი ინსტალაცია და არ საჭიროებს ხშირ მოვლა-პატრონობას.ყველა ამ პრობლემის აღმოფხვრამ შეიძლება გამოიწვიოს უფრო საიმედო და ნაკლებად ძვირადღირებული მეტეოროლოგიური სადგურების მშენებლობა, რომლებიც შემდგომში დიდი რაოდენობით შეიძლება დამონტაჟდეს შორეულ რაიონებში.
მანოლისს აქვს რამდენიმე იდეა, თუ როგორ უნდა გადაჭრას ეს პრობლემები.ის გეგმავს ქარის სიჩქარისა და მიმართულების აღბეჭდვას ამაჩქარებლიდან, გიროსკოპიდან და კომპასიდან ინერციული სენსორის ერთეულში (IMU) (ალბათ MPU-9150).გეგმა არის თვალყური ადევნოთ IMU სენსორის მოძრაობას, როდესაც ის თავისუფლად მოძრაობს კაბელზე, ქანქარის მსგავსად.მან რამდენიმე გამოთვლები გააკეთა ხელსახოციზე და, როგორც ჩანს, დარწმუნებულია, რომ პროტოტიპის ტესტირებისას საჭირო შედეგებს მისცემს.ნალექის აღრიცხვა განხორციელდება ტევადი სენსორების გამოყენებით სპეციალური სენსორის გამოყენებით, როგორიცაა MPR121 ან ჩაშენებული შეხების ფუნქცია ESP32-ში.ელექტროდის ტრასების დიზაინი და მდებარეობა ძალზე მნიშვნელოვანია წვიმის წვეთების გამოვლენით ნალექების სწორი გაზომვისთვის.კორპუსის ზომა, ფორმა და წონის განაწილება, რომელშიც სენსორია დამონტაჟებული, ასევე მნიშვნელოვანია, რადგან ისინი გავლენას ახდენენ ინსტრუმენტის დიაპაზონზე, გარჩევადობასა და სიზუსტეზე.მანოლისი მუშაობს რამდენიმე დიზაინის იდეაზე, რომელთა გამოცდასაც აპირებს, სანამ გადაწყვეტს, მთელი ამინდის სადგური იქნება მბრუნავი კორპუსის შიგნით თუ მხოლოდ სენსორები შიგნით.
მეტეოროლოგიისადმი ინტერესის გამო, [კარლმა] ააშენა ამინდის სადგური. მათგან უახლესი არის ულტრაბგერითი ქარის სენსორი, რომელიც იყენებს ულტრაბგერითი იმპულსების ფრენის დროს ქარის სიჩქარის დასადგენად.
კარლას სენსორი იყენებს ოთხ ულტრაბგერით გადამყვანს, რომლებიც ორიენტირებულია ჩრდილოეთით, სამხრეთით, აღმოსავლეთით და დასავლეთით, ქარის სიჩქარის დასადგენად.ოთახის სენსორებს შორის ულტრაბგერითი პულსის გადაადგილებისთვის საჭირო დროის გაზომვით და ველის გაზომვების გამოკლებით, ჩვენ ვიღებთ ფრენის დროს თითოეული ღერძისთვის და, შესაბამისად, ქარის სიჩქარეს.
ეს არის საინჟინრო გადაწყვეტილებების შთამბეჭდავი დემონსტრირება, რომელსაც ახლავს განსაცვიფრებელი დეტალური დიზაინის ანგარიში.