Weerstations zijn een populair project om te experimenteren met verschillende omgevingssensoren, en meestal wordt gekozen voor een eenvoudige bekeranemometer en windwijzer om de windsnelheid en -richting te bepalen.Voor Jianjia Ma's QingStation besloot hij een ander type windsensor te bouwen: een ultrasone windmeter.
Ultrasone anemometers hebben geen bewegende delen, maar de wisselwerking is een aanzienlijke toename van de elektronische complexiteit.Ze werken door de tijd te meten die een ultrasone geluidspuls nodig heeft om op een bekende afstand naar een ontvanger te reflecteren.De windrichting kan worden berekend door snelheidsmetingen te doen van twee paar ultrasone sensoren die loodrecht op elkaar staan en met behulp van eenvoudige trigonometrie.Een goede werking van een ultrasone anemometer vereist een zorgvuldig ontwerp van de analoge versterker aan de ontvangende kant en uitgebreide signaalverwerking om het juiste signaal te extraheren uit secundaire echo's, multipadvoortplanting en alle ruis die door de omgeving wordt veroorzaakt.Het ontwerp en de experimentele procedures zijn goed gedocumenteerd.Omdat [Jianjia] de windtunnel niet kon gebruiken voor testen en kalibratie, installeerde hij tijdelijk de windmeter op het dak van zijn auto en vertrok.De resulterende waarde is evenredig met de GPS-snelheid van de auto, maar iets hoger.Dit kan te wijten zijn aan rekenfouten of externe factoren zoals wind- of luchtstroomverstoringen door het testvoertuig of ander wegverkeer.
Andere sensoren zijn onder meer optische regensensoren, lichtsensoren, lichtsensoren en BME280 voor het meten van luchtdruk, luchtvochtigheid en temperatuur.Jianjia is van plan het QingStation op een autonome boot te gebruiken, dus voegde hij ook een IMU, kompas, GPS en microfoon voor omgevingsgeluid toe.
Dankzij de vooruitgang op het gebied van sensoren, elektronica en prototypetechnologie is het bouwen van een persoonlijk weerstation eenvoudiger dan ooit.De beschikbaarheid van goedkope netwerkmodules stelt ons in staat ervoor te zorgen dat deze IoT-apparaten hun informatie naar openbare databases kunnen verzenden, waardoor lokale gemeenschappen worden voorzien van relevante weergegevens in hun omgeving.
Manolis Nikiforakis probeert een weerpiramide te bouwen, een volledig solid-state, onderhoudsvrij, energie- en communicatie-autonoom weermeetapparaat ontworpen voor grootschalige inzet.Typisch zijn weerstations uitgerust met sensoren die temperatuur, druk, vochtigheid, windsnelheid en neerslag meten.Hoewel de meeste van deze parameters kunnen worden gemeten met behulp van solid-state sensoren, vereist het bepalen van de windsnelheid, richting en neerslag doorgaans een of andere vorm van elektromechanisch apparaat.
Het ontwerp van dergelijke sensoren is complex en uitdagend.Wanneer u grote implementaties plant, moet u er ook voor zorgen dat deze kosteneffectief zijn, eenvoudig te installeren zijn en geen frequent onderhoud vereisen.Het elimineren van al deze problemen zou kunnen leiden tot de bouw van betrouwbaardere en goedkopere weerstations, die vervolgens in grote aantallen in afgelegen gebieden zouden kunnen worden geïnstalleerd.
Manolis heeft enkele ideeën over hoe deze problemen kunnen worden opgelost.Hij is van plan de windsnelheid en -richting van de versnellingsmeter, gyroscoop en kompas vast te leggen in een inertiële sensoreenheid (IMU) (waarschijnlijk een MPU-9150).Het plan is om de beweging van de IMU-sensor te volgen terwijl deze vrij rond een kabel zwaait, als een slinger.Hij heeft wat berekeningen op een servet gedaan en lijkt er zeker van te zijn dat deze de resultaten zullen opleveren die hij nodig heeft bij het testen van het prototype.Neerslagdetectie zal gebeuren met behulp van capacitieve sensoren met behulp van een speciale sensor zoals de MPR121 of de ingebouwde aanraakfunctie in de ESP32.Het ontwerp en de locatie van de elektrodebanen zijn van groot belang voor een correcte neerslagmeting door het detecteren van regendruppels.De grootte, vorm en gewichtsverdeling van de behuizing waarin de sensor is gemonteerd, zijn ook van cruciaal belang, omdat ze het bereik, de resolutie en de nauwkeurigheid van het instrument beïnvloeden.Manolis werkt aan verschillende ontwerpideeën die hij wil uitproberen voordat hij besluit of het hele weerstation in de roterende behuizing zal worden geplaatst of alleen de sensoren erin.
Vanwege zijn interesse in meteorologie bouwde [Karl] een weerstation. De nieuwste hiervan is de ultrasone windsensor, die de vliegtijd van ultrasone pulsen gebruikt om de windsnelheid te bepalen.
Carla's sensor maakt gebruik van vier ultrasone transducers, gericht op het noorden, zuiden, oosten en westen, om de windsnelheid te detecteren.Door de tijd te meten die een ultrasone puls nodig heeft om zich tussen de sensoren in een kamer te verplaatsen en de veldmetingen hiervan af te trekken, verkrijgen we de vliegtijd voor elke as en dus de windsnelheid.
Dit is een indrukwekkende demonstratie van technische oplossingen, vergezeld van een verbluffend gedetailleerd ontwerprapport.
Posttijd: 19 april 2024