מד רוח קולי

תחנות מזג אוויר הן פרויקט פופולרי להתנסות בחיישני סביבה שונים, ובדרך כלל בוחרים מד רוח גביע פשוטים וששבת מזג אוויר כדי לקבוע את מהירות הרוח וכיוונה.עבור QingStation של Jianjia Ma, הוא החליט לבנות סוג אחר של חיישן רוח: מד רוח קולי.
למד רוח אולטרסאונד אין חלקים נעים, אך הפשרה היא עלייה משמעותית במורכבות האלקטרונית.הם פועלים על ידי מדידת הזמן שלוקח לדופק קול אולטראסוני להשתקף למקלט במרחק ידוע.ניתן לחשב את כיוון הרוח על ידי לקיחת קריאות מהירות משני זוגות של חיישנים קוליים בניצב זה לזה ושימוש בטריגונומטריה פשוטה.פעולה תקינה של מד רוח קולי מחייבת תכנון קפדני של המגבר האנלוגי בקצה המקלט ועיבוד אותות נרחב כדי לחלץ את האות הנכון מהדים משניים, התפשטות רב-מסלולית וכל הרעש הנגרם על ידי הסביבה.התכנון והנהלים הניסויים מתועדים היטב.מכיוון ש[Jianjia] לא היה מסוגל להשתמש במנהרת הרוח לצורך בדיקה וכיול, הוא התקין באופן זמני את מד הרוח על גג המכונית שלו ועזב.הערך המתקבל הוא פרופורציונלי למהירות ה-GPS של המכונית, אך מעט גבוה יותר.הדבר עשוי לנבוע משגיאות חישוב או גורמים חיצוניים כגון הפרעות רוח או זרימת אוויר מרכב המבחן או מתנועה אחרת בכביש.
חיישנים נוספים כוללים חיישני גשם אופטיים, חיישני אור, חיישני אור ו-BME280 למדידת לחץ אוויר, לחות וטמפרטורה.Jianjia מתכנן להשתמש ב-QingStation על סירה אוטונומית, אז הוא הוסיף גם IMU, מצפן, GPS ומיקרופון לצליל הסביבה.
הודות להתקדמות בחיישנים, אלקטרוניקה וטכנולוגיית אב טיפוס, בניית תחנת מזג אוויר אישית קלה מתמיד.הזמינות של מודולי רשת בעלות נמוכה מאפשרת לנו להבטיח שמכשירי IoT אלה יכולים להעביר את המידע שלהם למאגרי מידע ציבוריים, ולספק לקהילות המקומיות נתוני מזג אוויר רלוונטיים בסביבתן.
Manolis Nikiforakis מנסה לבנות פירמידת מזג אוויר, מכשיר מדידת מזג אוויר אוטונומי במצב מוצק, נטול תחזוקה, אנרגיה ותקשורת, המיועד לפריסה בקנה מידה גדול.בדרך כלל, תחנות מזג אוויר מצוידות בחיישנים המודדים טמפרטורה, לחץ, לחות, מהירות רוח ומשקעים.למרות שניתן למדוד את רוב הפרמטרים הללו באמצעות חיישני מצב מוצק, קביעת מהירות הרוח, כיוון המשקעים דורשת בדרך כלל מכשיר אלקטרומכני כלשהו.
העיצוב של חיישנים כאלה מורכב ומאתגר.בעת תכנון פריסות גדולות, עליך גם לוודא שהן חסכוניות, קלות להתקנה ואינן דורשות תחזוקה תכופה.ביטול כל הבעיות הללו עשוי להוביל לבניית תחנות מזג אוויר אמינות יותר ופחות יקרות, שאותן ניתן יהיה להתקין בכמות גדולה באזורים מרוחקים.
למנוליס יש כמה רעיונות כיצד לפתור את הבעיות הללו.הוא מתכנן ללכוד את מהירות וכיוון הרוח ממד התאוצה, הג'ירוסקופ והמצפן ביחידת חיישן אינרציאלי (IMU) (כנראה MPU-9150).התוכנית היא לעקוב אחר התנועה של חיישן IMU כשהוא מתנדנד בחופשיות על כבל, כמו מטוטלת.הוא עשה כמה חישובים על מפית ונראה בטוח שהם יתנו את התוצאות שהוא צריך בעת בדיקת אב הטיפוס.חישת גשם תתבצע באמצעות חיישנים קיבוליים באמצעות חיישן ייעודי כגון MPR121 או פונקציית המגע המובנית ב-ESP32.העיצוב והמיקום של מסלולי האלקטרודה חשובים מאוד למדידת משקעים נכונה על ידי זיהוי טיפות גשם.גם הגודל, הצורה וחלוקת המשקל של המארז בו מותקן החיישן הם קריטיים מכיוון שהם משפיעים על הטווח, הרזולוציה והדיוק של המכשיר.מנוליס עובד על כמה רעיונות עיצוביים שהוא מתכנן לנסות לפני שיחליט אם תחנת מזג האוויר כולה תהיה בתוך הבית המסתובב או רק החיישנים שבתוכו.
בגלל העניין שלו במטאורולוגיה, [קרל] בנה תחנת מזג אוויר. החדש שבהם הוא חיישן הרוח האולטראסוני, שמשתמש בזמן הטיסה של פולסים אולטרסאונדים כדי לקבוע את מהירות הרוח.
החיישן של קרלה משתמש בארבעה מתמרים קוליים, מכוונים צפון, דרום, מזרח ומערב, כדי לזהות את מהירות הרוח.על ידי מדידת הזמן שלוקח לפולס קולי לעבור בין החיישנים בחדר והפחתת מדידות השדה, אנו מקבלים את זמן הטיסה לכל ציר ולכן את מהירות הרוח.
זוהי הדגמה מרשימה של פתרונות הנדסיים, מלווה בדוח עיצוב מפורט להפליא.