Ultrasonic Anemometer

Ang mga istasyon sa panahon usa ka sikat nga proyekto alang sa pag-eksperimento sa lainlaing mga sensor sa kalikopan, ug usa ka yano nga cup anemometer ug weather vane kasagarang gipili aron mahibal-an ang katulin sa hangin ug direksyon.Para sa QingStation ni Jianjia Ma, nakahukom siya nga magbuhat ug lahi nga klase sa wind sensor: usa ka ultrasonic anemometer.
Ang mga ultrasonic anemometers walay nagalihok nga mga bahin, apan ang trade-off usa ka mahinungdanong pagtaas sa elektronik nga pagkakomplikado.Nagtrabaho sila pinaagi sa pagsukod sa oras nga gikinahanglan alang sa usa ka ultrasonic sound pulse nga magpakita sa usa ka receiver sa nahibal-an nga distansya.Ang direksyon sa hangin mahimong kalkulado pinaagi sa pagkuha sa mga speed reading gikan sa duha ka parisan sa ultrasonic sensor nga patindog sa usag usa ug gamit ang simple nga trigonometrya.Ang husto nga operasyon sa usa ka ultrasonic anemometer nanginahanglan mabinantayon nga disenyo sa analog amplifier sa pagdawat nga katapusan ug halapad nga pagproseso sa signal aron makuha ang husto nga signal gikan sa mga sekondaryang lanog, multipath propagation, ug tanan nga kasaba nga gipahinabo sa kalikopan.Ang disenyo ug mga pamaagi sa eksperimento maayo nga dokumentado.Tungod kay si [Jianjia] dili makagamit sa wind tunnel alang sa pagsulay ug pag-calibrate, temporaryo niyang gibutang ang anemometer sa atop sa iyang awto ug mibiya.Ang resulta nga bili kay proporsyonal sa katulin sa GPS sa sakyanan, pero mas taas gamay.Mahimo kini tungod sa mga sayup sa kalkulasyon o sa gawas nga mga hinungdan sama sa mga kasamok sa hangin o hangin gikan sa pagsulay nga awto o uban pang trapiko sa dalan.
Ang ubang mga sensor naglakip sa optical rain sensors, light sensors, light sensors ug BME280 alang sa pagsukod sa presyur sa hangin, humidity ug temperatura.Nagplano si Jianjia nga gamiton ang QingStation sa usa ka autonomous nga sakayan, mao nga midugang usab siya og IMU, compass, GPS, ug mikropono alang sa ambient sound.
Salamat sa mga pag-uswag sa mga sensor, elektroniko, ug teknolohiya sa prototyping, ang paghimo sa usa ka personal nga istasyon sa panahon mas dali kaysa kaniadto.Ang pagkaanaa sa mubu nga mga module sa network nagtugot kanamo nga masiguro nga kini nga mga aparato sa IoT makadala sa ilang kasayuran sa mga publiko nga database, nga naghatag sa mga lokal nga komunidad sa mga may kalabutan nga datos sa panahon sa ilang palibot.
Si Manolis Nikiforakis naningkamot nga magtukod ug Weather Pyramid, usa ka solidong estado, walay maintenance, kusog ug komunikasyon-awtonomous nga himan sa pagsukod sa panahon nga gidisenyo alang sa dinagkong deployment.Kasagaran, ang mga istasyon sa panahon adunay mga sensor nga nagsukod sa temperatura, presyur, humidity, kusog sa hangin ug ulan.Samtang ang kadaghanan sa kini nga mga parameter mahimong masukod gamit ang mga sensor sa solid-state, ang pagtino sa katulin sa hangin, direksyon, ug pag-ulan kasagarang nanginahanglan usa ka porma sa aparato nga electromekanikal.
Ang disenyo sa maong mga sensor komplikado ug mahagiton.Kung nagplano sa dagkong mga pag-deploy, kinahanglan nimo usab nga sigurohon nga kini epektibo sa gasto, dali nga ma-install, ug wala magkinahanglan kanunay nga pagmentinar.Ang pagwagtang niining tanan nga mga problema mahimong mosangpot sa pagtukod sa mas kasaligan ug dili kaayo mahal nga mga istasyon sa panahon, nga mahimo unya nga i-install sa daghang mga numero sa hilit nga mga lugar.
Si Manolis adunay pipila ka mga ideya kung unsaon pagsulbad kini nga mga problema.Nagplano siya nga makuha ang gikusgon sa hangin ug direksyon gikan sa accelerometer, gyroscope ug compass sa usa ka inertial sensor unit (IMU) (tingali usa ka MPU-9150).Ang plano mao ang pagsubay sa paglihok sa sensor sa IMU samtang kini libre nga nag-swing sa usa ka cable, sama sa usa ka pendulum.Naghimo siya og pipila ka mga kalkulasyon sa usa ka napkin ug ingon og masaligon nga ilang ihatag ang mga resulta nga iyang gikinahanglan sa pagsulay sa prototype.Ang pag-ila sa ulan himoon gamit ang mga capacitive sensor gamit ang dedikadong sensor sama sa MPR121 o ang built-in touch function sa ESP32.Ang disenyo ug lokasyon sa mga track sa electrode hinungdanon kaayo alang sa husto nga pagsukod sa ulan pinaagi sa pag-ila sa mga tinulo sa ulan.Ang gidak-on, porma ug gibug-aton nga pag-apod-apod sa pabalay diin ang sensor gi-mount kritikal usab tungod kay kini makaapekto sa range, resolusyon ug katukma sa instrumento.Nagtrabaho si Manolis sa daghang mga ideya sa disenyo nga plano niyang sulayan sa wala pa magdesisyon kung ang tibuuk nga istasyon sa panahon naa sa sulod sa nagtuyok nga pabalay o ang mga sensor sa sulod.
Tungod sa iyang kaikag sa meteorolohiya, si [Karl] nagtukod ug estasyon sa panahon. Ang pinakabag-o niini mao ang ultrasonic wind sensor, nga naggamit sa oras sa paglupad sa ultrasonic pulses aron matino ang gikusgon sa hangin.
Ang sensor ni Carla naggamit ug upat ka ultrasonic transducers, oriented sa amihanan, habagatan, sidlakan ug kasadpan, aron mahibal-an ang gikusgon sa hangin.Pinaagi sa pagsukod sa oras nga gikinahanglan alang sa usa ka ultrasonic nga pulso sa pagbiyahe tali sa mga sensor sa usa ka kwarto ug pagkunhod sa mga sukod sa uma, makuha namon ang oras sa paglupad alang sa matag axis ug busa ang gikusgon sa hangin.
Kini usa ka impresibo nga pagpakita sa mga solusyon sa engineering, inubanan sa usa ka makapahinganghang detalyado nga taho sa disenyo.