Ultrasone Anemometer

Waarstasjons binne in populêr projekt foar it eksperimintearjen mei ferskate miljeusensors, en in ienfâldige bekeranemometer en waarfaan wurde meastentiids keazen om wynsnelheid en -rjochting te bepalen. Foar Jianjia Ma's QingStation besleat hy in oar type wynsensor te bouwen: in ultrasone anemometer.
Ultrasone anemometers hawwe gjin bewegende ûnderdielen, mar de ôfwaging is in wichtige tanimming fan elektroanyske kompleksiteit. Se wurkje troch de tiid te mjitten dy't it duorret foar in ultrasone lûdspuls om te reflektearjen nei in ûntfanger op in bekende ôfstân. Wynrjochting kin berekkene wurde troch snelheidsmjittingen te nimmen fan twa pearen ultrasone sensoren dy't loodrecht op elkoar steane en ienfâldige trigonometry te brûken. De juste wurking fan in ultrasone anemometer fereasket soarchfâldich ûntwerp fan 'e analoge fersterker oan' e ûntfangende ein en wiidweidige sinjaalferwurking om it juste sinjaal te ekstrahearjen út sekundêre echo's, mearpaadpropagaasje en alle lûd feroarsake troch de omjouwing. It ûntwerp en de eksperimintele prosedueres binne goed dokumintearre. Om't [Jianjia] de wyntunnel net brûke koe foar testen en kalibraasje, ynstalleare hy de anemometer tydlik op it dak fan syn auto en gie fuort. De resultearjende wearde is evenredich mei de GPS-snelheid fan 'e auto, mar wat heger. Dit kin te tankjen wêze oan berekkeningsflaters of eksterne faktoaren lykas wyn- of luchtstreamsteuringen fan it testauto of oar ferkear op 'e dyk.
Oare sensoren omfetsje optyske reinsensors, ljochtsensors, ljochtsensors en BME280 foar it mjitten fan loftdruk, fochtigens en temperatuer. Jianjia is fan plan om de QingStation te brûken op in autonome boat, dêrom foege hy ek in IMU, kompas, GPS en mikrofoan ta foar omjouwingslûd.
Mei tank oan foarútgong yn sensoren, elektroanika en prototypingtechnology is it bouwen fan in persoanlik waarstasjon makliker as ea earder. De beskikberens fan goedkeape netwurkmodules stelt ús yn steat om te soargjen dat dizze IoT-apparaten har ynformaasje kinne oerdrage nei iepenbiere databases, wêrtroch lokale mienskippen relevante waargegevens yn har omjouwing krije.
Manolis Nikiforakis besiket in Waarpiramide te bouwen, in folslein fêste-stof, ûnderhâldsfrij, enerzjy- en kommunikaasje-autonoom waarmjitapparaat ûntworpen foar grutskalige ynset. Typysk binne waarstasjons foarsjoen fan sensoren dy't temperatuer, druk, fochtigens, wynsnelheid en delslach mjitte. Wylst de measte fan dizze parameters metten wurde kinne mei fêste-stofsensoren, fereasket it bepalen fan wynsnelheid, rjochting en delslach typysk in foarm fan elektromeganysk apparaat.
It ûntwerp fan sokke sensoren is kompleks en útdaagjend. By it plannen fan grutte ynsetten moatte jo der ek foar soargje dat se kosteneffektyf binne, maklik te ynstallearjen binne en gjin faak ûnderhâld nedich binne. It eliminearjen fan al dizze problemen kin liede ta de bou fan betrouberder en minder djoere waarstasjons, dy't dan yn grutte oantallen yn ôfgelegen gebieten ynstalleare wurde kinne.
Manolis hat wat ideeën oer hoe't er dizze problemen oplosse kin. Hy is fan plan om wynsnelheid en -rjochting te fangen fan 'e fersnellingsmeter, gyroskoop en kompas yn in inertiale sensor-ienheid (IMU) (wierskynlik in MPU-9150). It plan is om de beweging fan 'e IMU-sensor te folgjen as er frij swingt oan in kabel, lykas in pendel. Hy hat wat berekkeningen dien op in servet en liket der wis fan dat se de resultaten sille jaan dy't er nedich hat by it testen fan it prototype. Reinfalmeting sil dien wurde mei kapasitive sensoren mei in tawijde sensor lykas de MPR121 of de ynboude touchfunksje yn 'e ESP32. It ûntwerp en de lokaasje fan 'e elektrodespoaren binne tige wichtich foar de juste delslachmeting troch it detektearjen fan reindrippen. De grutte, foarm en gewichtsferdieling fan 'e behuizing wêryn't de sensor monteard is, binne ek kritysk, om't se ynfloed hawwe op it berik, de resolúsje en de krektens fan it ynstrumint. Manolis wurket oan ferskate ûntwerpideeën dy't er fan doel is út te probearjen foardat er beslút oft it hiele waarstasjon yn 'e rotearjende behuizing sil sitte of allinich de sensoren deryn.
Fanwegen syn belangstelling foar meteorology boude [Karl] in waarstasjon. De nijste dêrfan is de ultrasone wynsensor, dy't de flechttiid fan ultrasone pulsen brûkt om de wynsnelheid te bepalen.
Carla's sensor brûkt fjouwer ultrasone transducers, oriïntearre op it noarden, súden, easten en westen, om wynsnelheid te detektearjen. Troch de tiid te mjitten dy't in ultrasone puls duorret om tusken de sensoren yn in keamer te reizgjen en de fjildmjittingen derfan ôf te lûken, krije wy de flechttiid foar elke as en dêrom de wynsnelheid.
Dit is in yndrukwekkende demonstraasje fan yngenieursoplossingen, begelaat troch in ferrassend detaillearre ûntwerprapport.