Ауа райы станциялары әртүрлі қоршаған орта сенсорларымен тәжірибе жасауға арналған танымал жоба болып табылады, және желдің жылдамдығы мен бағытын анықтау үшін әдетте қарапайым кесе анемометрі мен ауа райы флюгері таңдалады. Jianjia Ma's QingStation үшін ол жел сенсорының басқа түрін: ультрадыбыстық анемометрді жасауды шешті.
Ультрадыбыстық анемометрлерде қозғалмалы бөліктер жоқ, бірақ бұл электронды күрделіліктің айтарлықтай артуына әкеледі. Олар ультрадыбыстық дыбыс импульсінің белгілі қашықтықтағы қабылдағышқа шағылысуына кететін уақытты өлшеу арқылы жұмыс істейді. Жел бағытын бір-біріне перпендикуляр екі жұп ультрадыбыстық сенсорлардан жылдамдық көрсеткіштерін алу және қарапайым тригонометрияны қолдану арқылы есептеуге болады. Ультрадыбыстық анемометрдің дұрыс жұмыс істеуі қабылдау жағындағы аналогтық күшейткішті мұқият жобалауды және екінші реттік жаңғырықтардан, көп жолды таралудан және қоршаған орта тудыратын барлық шуылдан дұрыс сигналды алу үшін кең көлемді сигнал өңдеуді қажет етеді. Жобалау және эксперименттік процедуралар жақсы құжатталған. [Цзянцзя] аэродинамикалық туннельді сынау және калибрлеу үшін пайдалана алмағандықтан, ол анемометрді уақытша көлігінің шатырына орнатып, кетіп қалды. Алынған мән көліктің GPS жылдамдығына пропорционалды, бірақ сәл жоғары. Бұл есептеу қателеріне немесе сынақ көлігінен немесе басқа жол қозғалысынан жел немесе ауа ағынының бұзылуы сияқты сыртқы факторларға байланысты болуы мүмкін.
Басқа датчиктерге оптикалық жаңбыр датчиктері, жарық датчиктері, жарық датчиктері және ауа қысымын, ылғалдылықты және температураны өлшеуге арналған BME280 кіреді. Цзянцзя QingStation құрылғысын автономды қайықта пайдалануды жоспарлап отыр, сондықтан ол қоршаған дыбыс үшін IMU, компас, GPS және микрофон қосты.
Сенсорлардағы, электроникадағы және прототиптеу технологиясындағы жетістіктердің арқасында жеке метеостанцияны құру бұрынғыдан да оңай. Арзан желілік модульдердің қолжетімділігі бізге бұл IoT құрылғыларының өз ақпаратын қоғамдық дерекқорларға жібере алатынына, жергілікті қауымдастықтарға қоршаған ортадағы тиісті ауа райы деректерін бере алатынына кепілдік беруге мүмкіндік береді.
Манолис Никифоракис Ауа райы пирамидасын құруға тырысуда, бұл толығымен қатты күйдегі, техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтін, энергия мен байланысқа негізделген автономды ауа райын өлшеу құрылғысы, ол кең көлемде орналастыруға арналған. Әдетте, метеостанциялар температураны, қысымды, ылғалдылықты, жел жылдамдығын және жауын-шашынды өлшейтін сенсорлармен жабдықталған. Бұл параметрлердің көпшілігін қатты күйдегі сенсорларды пайдаланып өлшеуге болатын болса, жел жылдамдығын, бағытын және жауын-шашынды анықтау әдетте қандай да бір электромеханикалық құрылғыны қажет етеді.
Мұндай сенсорлардың дизайны күрделі және қиын. Ірі орналастыруларды жоспарлаған кезде, олардың үнемді, орнату оңай және жиі техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейтініне көз жеткізуіңіз керек. Осы мәселелердің барлығын жою сенімдірек және арзанырақ метеостанцияларды салуға әкелуі мүмкін, оларды кейіннен шалғай аудандарда көптеп орнатуға болады.
Манолистің бұл мәселелерді шешу жолдары туралы бірнеше идеялары бар. Ол инерциялық сенсор блогындағы (IMU) акселерометрден, гироскоптан және компас арқылы желдің жылдамдығы мен бағытын анықтауды жоспарлап отыр (мүмкін MPU-9150). Жоспар бойынша IMU сенсорының маятник сияқты кабельде еркін тербеліп тұрғандағы қозғалысын бақылау керек. Ол майлықта бірнеше есептеулер жүргізді және прототипті сынақтан өткізген кезде қажетті нәтижелерді беретініне сенімді сияқты. Жауын-шашынды сезу MPR121 сияқты арнайы сенсорды немесе ESP32 ішіндегі кіріктірілген сенсорлық функцияны пайдаланып сыйымдылық сенсорларын пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Электрод жолдарының дизайны мен орналасуы жаңбыр тамшыларын анықтау арқылы жауын-шашынды дұрыс өлшеу үшін өте маңызды. Сенсор орнатылған корпустың өлшемі, пішіні және салмақ таралуы да өте маңызды, себебі олар аспаптың диапазонына, ажыратымдылығына және дәлдігіне әсер етеді. Манолис бүкіл метеостанция айналмалы корпустың ішінде бола ма, әлде тек ішіндегі сенсорлар ғана бола ма, соны шешпес бұрын сынап көруді жоспарлап отырған бірнеше дизайн идеяларымен жұмыс істеп жатыр.
Метеорологияға қызығушылығының арқасында [Карл] метеостанция салды. Олардың ішіндегі ең жаңасы - жел жылдамдығын анықтау үшін ультрадыбыстық импульстардың ұшу уақытын пайдаланатын ультрадыбыстық жел сенсоры.
Карланың сенсоры жел жылдамдығын анықтау үшін солтүстікке, оңтүстікке, шығысқа және батысқа бағытталған төрт ультрадыбыстық түрлендіргішті пайдаланады. Бөлмедегі сенсорлар арасында ультрадыбыстық импульстің өту уақытын өлшеу және далалық өлшемдерді азайту арқылы әр ось үшін ұшу уақытын және осылайша жел жылдамдығын аламыз.
Бұл таңғажайып егжей-тегжейлі жобалау есебімен бірге жүретін инженерлік шешімдердің әсерлі көрінісі.
Жарияланған уақыты: 19 сәуір 2024 ж.