Ultraschall Anemometer

Wiederstatiounen sinn e populäre Projet fir Experimenter mat verschiddenen Ëmweltsensoren, an en einfache Coupe-Anemometer a Wiederwechsel ginn normalerweis gewielt fir d'Wandgeschwindegkeet a Richtung ze bestëmmen.Fir dem Jianjia Ma seng QingStation huet hien decidéiert eng aner Zort Wandsensor ze bauen: en Ultraschallanemometer.
Ultraschall-Anemometere hu keng bewegt Deeler, awer den Austausch ass eng bedeitend Erhéijung vun der elektronescher Komplexitéit.Si funktionnéieren andeems se d'Zäit moossen déi et brauch fir en Ultraschallschallpuls ze reflektéieren op en Empfänger op enger bekannter Distanz.D'Wandrichtung kann berechent ginn andeems d'Geschwindegkeetsmessungen vun zwee Puer Ultraschallsensoren senkrecht openee geholl ginn an einfach Trigonometrie benotzen.Richteg Operatioun vun engem Ultraschall-Anemometer erfuerdert virsiichteg Design vum Analog Verstärker um Empfangsend an extensiv Signalveraarbechtung fir dat richtegt Signal aus sekundären Echoen, Multipath Verbreedung an all Kaméidi vun der Ëmwelt ze extrahieren.Den Design an experimentell Prozedure si gutt dokumentéiert.Well [Jianjia] net konnt de Wandtunnel fir Testen a Kalibrierung benotzen, huet hien den Anemometer temporär um Daach vu sengem Auto installéiert an ass fortgaang.De resultéierende Wäert ass proportional zu der GPS-Geschwindegkeet vum Auto, awer liicht méi héich.Dëst kann wéinst Berechnungsfehler oder externe Faktoren wéi Wand- oder Loftstroumstéierunge vum Testgefier oder anere Stroosseverkéier sinn.
Aner Sensoren enthalen optesch Reensensoren, Liichtsensoren, Liichtsensoren a BME280 fir d'Miessung vum Loftdrock, Fiichtegkeet an Temperatur.Jianjia plangt d'QingStation op engem autonome Boot ze benotzen, sou datt hien och en IMU, Kompass, GPS a Mikrofon fir Ambient Sound bäigefüügt huet.
Dank Fortschrëtter an Sensoren, Elektronik, a Prototyping Technologie ass et méi einfach wéi jee eng perséinlech Wiederstatioun ze bauen.D'Disponibilitéit vu Low-Cost-Netzmoduler erlaabt eis ze garantéieren datt dës IoT-Geräter hir Informatioun un ëffentlech Datenbanken iwwerdroe kënnen, déi lokal Gemeinschaften mat relevante Wiederdaten an hirer Ëmgéigend ubidden.
De Manolis Nikiforakis probéiert eng Wiederpyramid ze bauen, en ganz festen Zoustand, Ënnerhaltfräien, Energie- a Kommunikatiounsautonom Wiedermessungsapparat fir grouss Deployement entwéckelt.Typesch si Wiederstatiounen mat Sensoren ausgestatt, déi Temperatur, Drock, Fiichtegkeet, Wandgeschwindegkeet an Nidderschlag moossen.Wärend déi meescht vun dëse Parameteren mat Solid-State Sensoren gemooss kënne ginn, erfuerdert d'Bestëmmung vu Wandgeschwindegkeet, Richtung an Nidderschlag typesch eng Form vun elektromechanesch Apparat.
Den Design vun esou Sensoren ass komplex an Erausfuerderung.Wann Dir grouss Détachementer plangt, musst Dir och suergen datt se kosteneffektiv sinn, einfach ze installéieren an net heefeg Ënnerhalt erfuerderen.D'Eliminatioun vun all dëse Problemer kéint zu de Bau vu méi zouverlässeg a manner deier Wiederstatiounen féieren, déi dann a grousser Zuel an entfernten Gebidder installéiert kënne ginn.
Manolis huet e puer Iddien wéi dës Problemer ze léisen.Hie plangt d'Wandgeschwindegkeet an d'Richtung vum Beschleunigungsmeter, Gyroskop a Kompass an enger Inertialsensor-Eenheet (IMU) (wahrscheinlech en MPU-9150) opzehuelen.De Plang ass d'Bewegung vum IMU-Sensor ze verfolgen wéi et fräi op engem Kabel schwéngt, wéi e Pendel.Hien huet e puer Berechnungen op enger Servietten gemaach a schéngt zouversiichtlech datt se d'Resultater ginn, déi hien brauch beim Testen vum Prototyp.Reenfall Sensing gëtt mat kapazitiven Sensoren gemaach mat engem speziellen Sensor wéi den MPR121 oder der agebauter Touchfunktioun am ESP32.Den Design an d'Plaz vun den Elektrodenbunnen si ganz wichteg fir d'korrekt Nidderschlagsmiessung andeems d'Reendrëpsen detektéieren.D'Gréisst, d'Form an d'Gewiichtsverdeelung vum Gehäuse, an deem de Sensor montéiert ass, sinn och kritesch well se d'Gamme, d'Resolutioun an d'Genauegkeet vum Instrument beaflossen.De Manolis schafft un e puer Design Iddien, déi hie plangt auszeprobéieren, ier hien entscheet, ob déi ganz Wiederstatioun an der rotéierender Wunneng wäert sinn oder just d'Sensoren dobannen.
Wéinst sengem Interessi un der Meteorologie huet de [Karl] eng Wiederstatioun gebaut.Déi neist dovunner ass den Ultraschallwindsensor, deen d'Fluchzäit vun den Ultraschallimpulsen benotzt fir d'Wandgeschwindegkeet ze bestëmmen.
Dem Carla säi Sensor benotzt véier Ultraschalltransducer, orientéiert Norden, Süden, Osten a Westen, fir Wandgeschwindegkeet z'entdecken.Andeems Dir d'Zäit moosst déi et brauch fir en Ultraschallpuls tëscht de Sensoren an engem Raum ze reesen an d'Feldmiessungen ze subtrahéieren, kréie mir d'Zäit vum Fluch fir all Achs an dofir d'Wandgeschwindegkeet.
Dëst ass eng beandrockend Demonstratioun vun Ingenieursléisungen, begleet vun engem beandrockend detailléierten Designbericht.