Anemometër tejzanor

Stacionet meteorologjike janë një projekt popullor për eksperimentimin me sensorë të ndryshëm mjedisorë, dhe zakonisht zgjidhet një anemometer i thjeshtë në formë gote dhe një fletë meteorologjike për të përcaktuar shpejtësinë dhe drejtimin e erës. Për QingStation të Jianjia Ma, ai vendosi të ndërtonte një lloj tjetër sensori të erës: një anemometer tejzanor.
Anemometrat tejzanorë nuk kanë pjesë lëvizëse, por kompromisi është një rritje e ndjeshme e kompleksitetit elektronik. Ato funksionojnë duke matur kohën që duhet që një puls zanor tejzanor të reflektohet te një marrës në një distancë të njohur. Drejtimi i erës mund të llogaritet duke marrë lexime të shpejtësisë nga dy palë sensorë tejzanorë pingul me njëri-tjetrin dhe duke përdorur trigonometri të thjeshtë. Funksionimi i duhur i një anemometri tejzanor kërkon projektim të kujdesshëm të amplifikatorit analog në skajin marrës dhe përpunim të gjerë të sinjalit për të nxjerrë sinjalin e saktë nga jehonat sekondare, përhapja shumëpalëshe dhe të gjitha zhurmat e shkaktuara nga mjedisi. Procedurat e projektimit dhe eksperimentale janë të dokumentuara mirë. Meqenëse [Jianjia] nuk ishte në gjendje të përdorte tunelin e erës për testim dhe kalibrim, ai e instaloi përkohësisht anemometrin në çatinë e makinës së tij dhe u largua. Vlera që rezulton është proporcionale me shpejtësinë GPS të makinës, por pak më e lartë. Kjo mund të jetë për shkak të gabimeve në llogaritje ose faktorëve të jashtëm siç janë era ose shqetësimet e rrjedhës së ajrit nga automjeti i testimit ose trafiku tjetër rrugor.
Sensorë të tjerë përfshijnë sensorë optikë të shiut, sensorë drite, sensorë drite dhe BME280 për matjen e presionit të ajrit, lagështisë dhe temperaturës. Jianjia planifikon ta përdorë QingStation në një varkë autonome, kështu që shtoi edhe një IMU, busull, GPS dhe mikrofon për tingujt e ambientit.
Falë përparimeve në sensorë, elektronikë dhe teknologji prototipimi, ndërtimi i një stacioni personal meteorologjik është më i lehtë se kurrë. Disponueshmëria e moduleve të rrjetit me kosto të ulët na lejon të sigurohemi që këto pajisje IoT mund të transmetojnë informacionin e tyre në bazat e të dhënave publike, duke u ofruar komuniteteve lokale të dhëna relevante të motit në mjedisin përreth tyre.
Manolis Nikiforakis po përpiqet të ndërtojë një Piramidë Moti, një pajisje matëse të motit tërësisht në gjendje të ngurtë, pa mirëmbajtje, autonome nga ana e energjisë dhe komunikimit, e projektuar për vendosje në shkallë të gjerë. Në mënyrë tipike, stacionet meteorologjike janë të pajisura me sensorë që matin temperaturën, presionin, lagështinë, shpejtësinë e erës dhe reshjet. Ndërsa shumica e këtyre parametrave mund të maten duke përdorur sensorë në gjendje të ngurtë, përcaktimi i shpejtësisë, drejtimit dhe reshjeve të erës zakonisht kërkon një formë të pajisjes elektromekanike.
Projektimi i sensorëve të tillë është kompleks dhe sfidues. Kur planifikoni vendosje të mëdha, duhet të siguroheni gjithashtu që ato të jenë me kosto efektive, të lehta për t'u instaluar dhe të mos kërkojnë mirëmbajtje të shpeshtë. Eliminimi i të gjitha këtyre problemeve mund të çojë në ndërtimin e stacioneve meteorologjike më të besueshme dhe më pak të kushtueshme, të cilat më pas mund të instalohen në numër të madh në zona të largëta.
Manolis ka disa ide se si t'i zgjidhë këto probleme. Ai planifikon të kapë shpejtësinë dhe drejtimin e erës nga akselerometri, xhiroskopi dhe busulla në një njësi sensori inercial (IMU) (ndoshta një MPU-9150). Plani është të gjurmohet lëvizja e sensorit IMU ndërsa lëkundet lirshëm në një kabllo, si një lavjerrës. Ai ka bërë disa llogaritje në një pecetë dhe duket i sigurt se ato do të japin rezultatet që i nevojiten kur teston prototipin. Ndjesia e reshjeve do të bëhet duke përdorur sensorë kapacitivë duke përdorur një sensor të dedikuar si MPR121 ose funksionin e integruar të prekjes në ESP32. Dizajni dhe vendndodhja e shinave të elektrodave janë shumë të rëndësishme për matjen e saktë të reshjeve duke zbuluar pikat e shiut. Madhësia, forma dhe shpërndarja e peshës së strehimit në të cilin është montuar sensori janë gjithashtu kritike pasi ato ndikojnë në diapazonin, rezolucionin dhe saktësinë e instrumentit. Manolis po punon në disa ide dizajni që planifikon t'i provojë para se të vendosë nëse i gjithë stacioni meteorologjik do të jetë brenda strehimit rrotullues apo vetëm sensorët brenda.
Për shkak të interesit të tij në meteorologji, [Karl] ndërtoi një stacion meteorologjik. Më i riu prej tyre është sensori ultrasonik i erës, i cili përdor kohën e fluturimit të pulseve ultrasonike për të përcaktuar shpejtësinë e erës.
Sensori i Carlës përdor katër transduktorë tejzanorë, të orientuar në veri, jug, lindje dhe perëndim, për të zbuluar shpejtësinë e erës. Duke matur kohën që i duhet një pulsi tejzanor për të udhëtuar midis sensorëve në një dhomë dhe duke zbritur matjet e fushës, ne marrim kohën e fluturimit për secilin bosht dhe për rrjedhojë shpejtësinë e erës.
Ky është një demonstrim mbresëlënës i zgjidhjeve inxhinierike, i shoqëruar nga një raport projektimi mahnitës dhe i detajuar.