Stasiun cuaca minangka proyèk populer kanggo eksperimen karo macem-macem sensor lingkungan, lan anemometer cangkir prasaja lan baling-baling cuaca biasane dipilih kanggo nemtokake kecepatan lan arah angin. Kanggo QingStation-ne Jianjia Ma, dheweke mutusake kanggo nggawe jinis sensor angin sing beda: anemometer ultrasonik.
Anemometer ultrasonik ora duwe bagean sing obah, nanging imbalane yaiku peningkatan kompleksitas elektronik sing signifikan. Cara kerjane kanthi ngukur wektu sing dibutuhake pulsa swara ultrasonik kanggo mantul menyang panrima ing jarak sing dingerteni. Arah angin bisa diitung kanthi njupuk bacaan kecepatan saka rong pasang sensor ultrasonik sing tegak lurus siji lan sijine lan nggunakake trigonometri sing prasaja. Operasi anemometer ultrasonik sing tepat mbutuhake desain amplifier analog sing ati-ati ing sisih panrima lan pamrosesan sinyal sing ekstensif kanggo njupuk sinyal sing bener saka gema sekunder, propagasi multipath, lan kabeh gangguan sing disebabake dening lingkungan. Prosedur desain lan eksperimen wis didokumentasikake kanthi apik. Amarga [Jianjia] ora bisa nggunakake trowongan angin kanggo uji coba lan kalibrasi, dheweke sementara masang anemometer ing atap mobil lan lunga. Nilai sing diasilake sebanding karo kecepatan GPS mobil, nanging rada luwih dhuwur. Iki bisa uga amarga kesalahan perhitungan utawa faktor eksternal kayata gangguan angin utawa aliran udara saka kendaraan uji coba utawa lalu lintas dalan liyane.
Sensor liyané kalebu sensor udan optik, sensor cahya, sensor cahya lan BME280 kanggo ngukur tekanan udara, kelembapan lan suhu. Jianjia ngrencanakake nggunakake QingStation ing prau otonom, mula dheweke uga nambahake IMU, kompas, GPS, lan mikrofon kanggo swara sekitar.
Amarga kemajuan sensor, elektronik, lan teknologi prototipe, mbangun stasiun cuaca pribadi saiki luwih gampang tinimbang sadurunge. Kasedhiyan modul jaringan sing murah ngidini kita mesthekake yen piranti IoT iki bisa ngirim informasi menyang basis data umum, nyedhiyakake data cuaca sing relevan ing sekitar komunitas lokal.
Manolis Nikiforakis lagi nyoba mbangun Piramida Cuaca, piranti pangukur cuaca sing kabeh-solid-state, bebas perawatan, otonom energi lan komunikasi sing dirancang kanggo panggunaan skala gedhe. Biasane, stasiun cuaca dilengkapi sensor sing ngukur suhu, tekanan, kelembapan, kecepatan angin lan presipitasi. Sanajan umume parameter kasebut bisa diukur nggunakake sensor solid-state, nemtokake kecepatan angin, arah, lan presipitasi biasane mbutuhake sawetara bentuk piranti elektromekanis.
Desain sensor kaya ngono kuwi rumit lan nantang. Nalika ngrancang penyebaran gedhe, sampeyan uga kudu mesthekake yen regane efektif, gampang dipasang, lan ora mbutuhake perawatan sing kerep. Ngilangake kabeh masalah iki bisa nyebabake pambangunan stasiun cuaca sing luwih dipercaya lan luwih murah, sing banjur bisa dipasang kanthi jumlah akeh ing wilayah terpencil.
Manolis duwé sawetara ide babagan carané ngrampungi masalah iki. Dhèwèké ngrencanakaké kanggo nangkep kecepatan lan arah angin saka akselerometer, giroskop, lan kompas ing unit sensor inersia (IMU) (mungkin MPU-9150). Rencanané yaiku nglacak gerakan sensor IMU nalika obah kanthi bébas ing kabel, kaya pendulum. Dhèwèké wis nglakokaké sawetara itungan ing serbet lan katon yakin manawa bakal mènèhi asil sing dibutuhaké nalika nguji prototipe kasebut. Panginderaan curah udan bakal ditindakaké nggunakaké sensor kapasitif nggunakaké sensor khusus kaya ta MPR121 utawa fungsi tutul bawaan ing ESP32. Desain lan lokasi trek elektroda penting banget kanggo pangukuran curah udan sing bener kanthi ndeteksi tetesan udan. Ukuran, wujud, lan distribusi bobot omah sing dipasang sensor uga penting amarga mengaruhi jangkauan, resolusi, lan akurasi instrumen. Manolis lagi nggarap sawetara ide desain sing direncanakaké kanggo dicoba sadurungé mutusaké apa kabèh stasiun cuaca bakal ana ing njero omah sing muter utawa mung sensor ing njero.
Amarga kapinterane ing meteorologi, [Karl] mbangun stasiun cuaca. Sing paling anyar yaiku sensor angin ultrasonik, sing nggunakake wektu mabur pulsa ultrasonik kanggo nemtokake kecepatan angin.
Sensor Carla migunakaké patang transduser ultrasonik, sing diorientasikaké lor, kidul, wétan lan kulon, kanggo ndeteksi kacepetan angin. Kanthi ngukur wektu sing dibutuhaké pulsa ultrasonik kanggo lelungan ing antarane sensor ing sawijining ruangan lan ngurangi pangukuran lapangan, kita éntuk wektu mabur kanggo saben sumbu lan mula kacepetan angin.
Iki minangka demonstrasi solusi teknik sing nyengsemake, dibarengi karo laporan desain sing rinci banget.
Wektu kiriman: 19-Apr-2024