УЗИ анемометри

Аба ырайы станциялары ар кандай айлана-чөйрө сенсорлору менен эксперимент жүргүзүү үчүн популярдуу долбоор болуп саналат жана шамалдын ылдамдыгын жана багытын аныктоо үчүн, адатта, жөнөкөй чыны анемометр жана аба ырайынын флюгери тандалат. Jianjia Ma'нын QingStation үчүн ал шамал сенсорунун башка түрүн: ультраүндүү анемометрди курууну чечти.
УЗИ анемометрлеринин кыймылдуу бөлүктөрү жок, бирок компромисс электрондук татаалдыктын олуттуу жогорулашы болуп саналат. Алар УЗИ үн импульсунун белгилүү аралыкта кабыл алгычка чагылдырылышы үчүн кеткен убакытты өлчөө менен иштейт. Шамалдын багытын бири-бирине перпендикуляр жайгашкан эки жуп УЗИ сенсорлорунан ылдамдык көрсөткүчтөрүн алуу жана жөнөкөй тригонометрияны колдонуу менен эсептесе болот. УЗИ анемометринин туура иштеши кабыл алуучу тараптагы аналогдук күчөткүчтү кылдаттык менен долбоорлоону жана экинчилик жаңырыктардан, көп жолдуу таралуудан жана айлана-чөйрөдөн келип чыккан бардык ызы-чуудан туура сигналды алуу үчүн кеңири сигнал иштетүүнү талап кылат. Долбоорлоо жана эксперименталдык жол-жоболор жакшы документтештирилген. [Цзянцзя] сыноо жана калибрлөө үчүн шамал туннелин колдоно албагандыктан, ал анемометрди убактылуу унаасынын чатырына орнотуп, кетип калган. Алынган маани унаанын GPS ылдамдыгына пропорционалдуу, бирок бир аз жогору. Бул эсептөө каталарынан же сыноо унаасынан же башка жол кыймылынан шамалдын же аба агымынын бузулушу сыяктуу тышкы факторлордон улам болушу мүмкүн.
Башка сенсорлорго оптикалык жамгыр сенсорлору, жарык сенсорлору, жарык сенсорлору жана аба басымын, нымдуулукту жана температураны өлчөө үчүн BME280 кирет. Jianjia QingStationду автономдуу кайыкта колдонууну пландап жатат, ошондуктан ал айлана-чөйрөнүн үнү үчүн IMU, компас, GPS жана микрофон кошту.
Сенсорлордун, электрониканын жана прототиптөө технологиясынын жетишкендиктеринин аркасында жеке метеостанцияны куруу мурдагыдан да оңой. Арзан тармактык модулдардын болушу бизге бул IoT түзмөктөрүнүн маалыматын коомдук маалымат базаларына өткөрүп, жергиликтүү коомчулуктарга айлана-чөйрөсүндөгү тиешелүү аба ырайы маалыматтарын бере аларын камсыз кылууга мүмкүндүк берет.
Манолис Никифоракис ири масштабдуу жайылтуу үчүн иштелип чыккан толугу менен катуу абалдагы, техникалык тейлөөнү талап кылбаган, энергия жана байланыш менен автономдуу аба ырайын өлчөөчү түзүлүш болгон Аба ырайы пирамидасын курууга аракет кылып жатат. Адатта, метеорологиялык станциялар температураны, басымды, нымдуулукту, шамалдын ылдамдыгын жана жаан-чачынды өлчөөчү сенсорлор менен жабдылган. Бул параметрлердин көпчүлүгүн катуу абалдагы сенсорлор менен өлчөөгө болот, бирок шамалдын ылдамдыгын, багытын жана жаан-чачынды аныктоо үчүн, адатта, кандайдыр бир электромеханикалык түзүлүш талап кылынат.
Мындай сенсорлордун дизайны татаал жана кыйын. Чоң масштабдуу жайгаштырууларды пландаштырууда, алардын үнөмдүү, орнотууга оңой жана тез-тез тейлөөнү талап кылбагандыгын камсыз кылуу керек. Бул көйгөйлөрдүн баарын жоюу ишенимдүү жана арзаныраак метеостанцияларды курууга алып келиши мүмкүн, аларды андан кийин алыскы аймактарда көп санда орнотууга болот.
Манолистин бул көйгөйлөрдү чечүү боюнча бир нече идеялары бар. Ал инерциялык сенсордук блокто (IMU) (балким, MPU-9150) акселерометрден, гироскоптон жана компастан шамалдын ылдамдыгын жана багытын аныктоону пландаштырууда. План боюнча, IMU сенсору маятник сыяктуу кабельде эркин термелип жатканда анын кыймылын көзөмөлдөө керек. Ал салфеткада бир нече эсептөөлөрдү жүргүзгөн жана алар прототибин сынап жатканда керектүү натыйжаларды берерине ишенет окшойт. Жаан-чачынды сезүү MPR121 сыяктуу атайын сенсорду же ESP32деги орнотулган тийүү функциясын колдонуу менен сыйымдуулук сенсорлорун колдонуу менен жүргүзүлөт. Электрод жолдорунун дизайны жана жайгашкан жери жамгыр тамчыларын аныктоо менен жаан-чачынды туура өлчөө үчүн абдан маанилүү. Сенсор орнотулган корпустун өлчөмү, формасы жана салмак бөлүштүрүлүшү да абдан маанилүү, анткени алар аспаптын диапазонуна, чечилишине жана тактыгына таасир этет. Манолис бүтүндөй метеостанция айлануучу корпустун ичинде болобу же ичиндеги сенсорлор гана болобу, чечим кабыл алардан мурун сынап көрүүнү пландап жаткан бир нече дизайн идеяларынын үстүндө иштеп жатат.
Метеорологияга болгон кызыгуусунан улам, [Карл] метеостанция курган. Алардын эң жаңысы - шамалдын ылдамдыгын аныктоо үчүн ультраүн импульстарынын учуу убактысын колдонгон ультраүн шамал сенсору.
Карланын сенсору шамалдын ылдамдыгын аныктоо үчүн түндүккө, түштүккө, чыгышка жана батышка багытталган төрт ультраүн өзгөрткүчтү колдонот. УЗИ импульсунун бөлмөдөгү сенсорлордун ортосунда өтүү убактысын өлчөө жана талаа өлчөөлөрүн кемитүү менен, биз ар бир ок үчүн учуу убактысын жана ошентип шамалдын ылдамдыгын алабыз.
Бул инженердик чечимдердин таасирдүү демонстрациясы жана укмуштуудай деталдуу дизайн отчету.