Ultrasonik anemometr

Hava stansiyaları müxtəlif ətraf mühit sensorları ilə təcrübə aparmaq üçün məşhur bir layihədir və küləyin sürətini və istiqamətini müəyyən etmək üçün adətən sadə kubok anemometri və hava qanadları seçilir.Jianjia Ma QingStation üçün o, fərqli bir növ külək sensoru yaratmağa qərar verdi: ultrasəs anemometri.
Ultrasonik anemometrlərin hərəkət edən hissələri yoxdur, lakin mübadilə elektron mürəkkəbliyin əhəmiyyətli dərəcədə artmasıdır.Onlar ultrasəs səs impulsunun məlum məsafədə qəbulediciyə əks olunması üçün lazım olan vaxtı ölçməklə işləyirlər.Küləyin istiqaməti bir-birinə perpendikulyar olan iki cüt ultrasəs sensorundan sürət oxunuşları götürməklə və sadə triqonometriyadan istifadə etməklə hesablana bilər.Ultrasəs anemometrinin düzgün işləməsi qəbuledici tərəfdəki analoq gücləndiricinin diqqətli dizaynını və ikincil əks-sədalardan, çoxyollu yayılmadan və ətraf mühitin yaratdığı bütün səs-küydən düzgün siqnal çıxarmaq üçün geniş siqnal emalını tələb edir.Dizayn və eksperimental prosedurlar yaxşı sənədləşdirilmişdir.[Jianjia] sınaq və kalibrləmə üçün külək tunelindən istifadə edə bilmədiyi üçün o, müvəqqəti olaraq anemometrini avtomobilinin damına quraşdırıb getdi.Nəticədə alınan dəyər avtomobilin GPS sürəti ilə mütənasibdir, lakin bir qədər yüksəkdir.Bu, hesablama səhvləri və ya sınaq avtomobilindən və ya digər yol hərəkətindən külək və ya hava axınının pozulması kimi xarici amillərlə bağlı ola bilər.
Digər sensorlara optik yağış sensorları, işıq sensorları, işıq sensorları və hava təzyiqi, rütubət və temperaturun ölçülməsi üçün BME280 daxildir.Jianjia QingStation-dan avtonom bir qayıqda istifadə etməyi planlaşdırır, buna görə də ətrafdakı səs üçün IMU, kompas, GPS və mikrofon əlavə etdi.
Sensorlar, elektronika və prototipləmə texnologiyasındakı irəliləyişlər sayəsində fərdi meteoroloji stansiyanın tikintisi həmişəkindən daha asandır.Ucuz şəbəkə modullarının mövcudluğu bizə bu IoT cihazlarının öz məlumatlarını ictimai verilənlər bazalarına ötürməsini təmin etməyə imkan verir, yerli icmaları ətraflarında müvafiq hava məlumatları ilə təmin edir.
Manolis Nikiforakis, geniş miqyaslı yerləşdirmə üçün nəzərdə tutulmuş, tam bərk vəziyyətdə olan, texniki xidmət tələb olunmayan, enerji və kommunikasiyadan asılı olmayan avtonom hava ölçmə cihazı olan Hava Piramidasını qurmağa çalışır.Tipik olaraq, meteoroloji stansiyalar temperaturu, təzyiqi, rütubəti, küləyin sürətini və yağıntıları ölçən sensorlarla təchiz edilmişdir.Bu parametrlərin əksəriyyəti bərk cisim sensorlarından istifadə edilməklə ölçülə bilsə də, küləyin sürətini, istiqamətini və yağıntının müəyyən edilməsi adətən bir növ elektromexaniki cihaz tələb edir.
Belə sensorların dizaynı mürəkkəb və çətin olur.Böyük yerləşdirmələri planlaşdırarkən siz həmçinin onların qənaətcil olmasını, quraşdırılması asan olmasını və tez-tez texniki xidmət tələb etməməsini təmin etməlisiniz.Bütün bu problemlərin aradan qaldırılması daha etibarlı və daha ucuz meteoroloji stansiyaların tikintisinə gətirib çıxara bilər ki, bu da daha sonra ucqar ərazilərdə çoxlu sayda quraşdırıla bilər.
Manolisin bu problemlərin həlli ilə bağlı bəzi fikirləri var.O, küləyin sürətini və istiqamətini akselerometr, giroskop və kompasdan inertial sensor vahidində (IMU) (ehtimal ki, MPU-9150) tutmağı planlaşdırır.Plan IMU sensorunun sarkaç kimi kabeldə sərbəst yelləndiyi zaman hərəkətini izləməkdir.O, salfet üzərində bəzi hesablamalar aparıb və onların prototipi sınaqdan keçirərkən ona lazım olan nəticələri verəcəyinə əmin görünür.Yağışların ölçülməsi MPR121 və ya ESP32-də quraşdırılmış toxunma funksiyası kimi xüsusi sensordan istifadə edərək kapasitiv sensorlar vasitəsilə həyata keçiriləcək.Yağış damcılarını aşkar edərək yağıntının düzgün ölçülməsi üçün elektrod yollarının dizaynı və yeri çox vacibdir.Sensorun quraşdırıldığı korpusun ölçüsü, forması və çəkisinin paylanması da vacibdir, çünki onlar alətin diapazonuna, həllinə və dəqiqliyinə təsir göstərir.Manolis, bütün meteoroloji stansiyanın fırlanan korpusun içində, yoxsa yalnız içərisindəki sensorların olub-olmayacağına qərar verməzdən əvvəl sınaqdan keçirməyi planlaşdırdığı bir neçə dizayn ideyası üzərində işləyir.
Meteorologiyaya olan marağına görə [Karl] meteoroloji stansiya qurdu. Bunlardan ən yenisi küləyin sürətini təyin etmək üçün ultrasəs impulslarının uçuş müddətindən istifadə edən ultrasəs külək sensorudur.
Carlanın sensoru küləyin sürətini aşkar etmək üçün şimala, cənuba, şərqə və qərbə yönəlmiş dörd ultrasəs çeviricisindən istifadə edir.Bir ultrasəs nəbzinin otaqdakı sensorlar arasında hərəkət etməsi üçün lazım olan vaxtı ölçməklə və sahə ölçmələrini çıxararaq, hər bir ox üçün uçuş vaxtını və buna görə də küləyin sürətini əldə edirik.
Bu heyrətamiz detallı dizayn hesabatı ilə müşayiət olunan mühəndis həllərinin təsirli nümayişidir.