अल्ट्रासोनिक एनिमोमिटर

मौसम स्टेशनहरू विभिन्न वातावरणीय सेन्सरहरूसँग प्रयोग गर्ने लोकप्रिय परियोजना हो, र हावाको गति र दिशा निर्धारण गर्न सामान्यतया साधारण कप एनिमोमिटर र मौसम वेन छनौट गरिन्छ। जियानजिया माको क्विङस्टेशनको लागि, उनले फरक प्रकारको हावा सेन्सर निर्माण गर्ने निर्णय गरे: अल्ट्रासोनिक एनिमोमिटर।
अल्ट्रासोनिक एनिमोमिटरहरूमा कुनै चल भागहरू हुँदैनन्, तर यसको व्यापारले इलेक्ट्रोनिक जटिलतामा उल्लेखनीय वृद्धि गर्छ। तिनीहरू ज्ञात दूरीमा रिसीभरमा अल्ट्रासोनिक ध्वनि पल्स प्रतिबिम्बित हुन लाग्ने समय मापन गरेर काम गर्छन्। हावाको दिशा एकअर्कासँग लम्बवत दुई जोडी अल्ट्रासोनिक सेन्सरहरूबाट गति पठन लिएर र सरल त्रिकोणमिति प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ। अल्ट्रासोनिक एनिमोमिटरको उचित सञ्चालनको लागि प्राप्त गर्ने छेउमा एनालग एम्पलीफायरको सावधानीपूर्वक डिजाइन र माध्यमिक प्रतिध्वनि, बहुमार्ग प्रसार, र वातावरणबाट हुने सबै आवाजबाट सही संकेत निकाल्न व्यापक सिग्नल प्रशोधन आवश्यक पर्दछ। डिजाइन र प्रयोगात्मक प्रक्रियाहरू राम्ररी दस्तावेज गरिएका छन्। [जियानजिया] परीक्षण र क्यालिब्रेसनको लागि हावा सुरुङ प्रयोग गर्न असमर्थ भएकोले, उनले अस्थायी रूपमा आफ्नो कारको छतमा एनिमोमिटर स्थापना गरे र छोडे। परिणामस्वरूप मान कारको GPS गतिसँग समानुपातिक छ, तर अलि बढी छ। यो गणना त्रुटिहरू वा परीक्षण सवारी साधन वा अन्य सडक ट्राफिकबाट हावा वा वायुप्रवाह गडबडी जस्ता बाह्य कारकहरूको कारणले हुन सक्छ।
अन्य सेन्सरहरूमा अप्टिकल रेन सेन्सर, लाइट सेन्सर, लाइट सेन्सर र हावाको चाप, आर्द्रता र तापक्रम मापन गर्न BME280 समावेश छन्। जियानजियाले क्विङस्टेशनलाई स्वायत्त डुङ्गामा प्रयोग गर्ने योजना बनाएका छन्, त्यसैले उनले परिवेशको ध्वनिको लागि IMU, कम्पास, GPS र माइक्रोफोन पनि थपे।
सेन्सर, इलेक्ट्रोनिक्स र प्रोटोटाइपिङ प्रविधिमा भएको प्रगतिका कारण, व्यक्तिगत मौसम स्टेशन निर्माण गर्नु पहिलेभन्दा सजिलो भएको छ। कम लागतको नेटवर्क मोड्युलहरूको उपलब्धताले हामीलाई यी IoT उपकरणहरूले आफ्नो जानकारी सार्वजनिक डाटाबेसमा प्रसारण गर्न सक्छन् भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्न अनुमति दिन्छ, जसले गर्दा स्थानीय समुदायहरूलाई उनीहरूको वरपरको सान्दर्भिक मौसम डेटा प्रदान गर्न सकिन्छ।
मानोलिस निकिफोराकिसले ठूलो मात्रामा तैनाथीको लागि डिजाइन गरिएको पूर्ण-ठोस-अवस्था, मर्मत-रहित, ऊर्जा- र सञ्चार-स्वायत्त मौसम मापन उपकरण, मौसम पिरामिड निर्माण गर्ने प्रयास गरिरहेका छन्। सामान्यतया, मौसम स्टेशनहरू तापक्रम, दबाब, आर्द्रता, हावाको गति र वर्षा मापन गर्ने सेन्सरहरूले सुसज्जित हुन्छन्। यी धेरैजसो प्यारामिटरहरू ठोस-अवस्था सेन्सरहरू प्रयोग गरेर मापन गर्न सकिन्छ, हावाको गति, दिशा र वर्षा निर्धारण गर्न सामान्यतया कुनै न कुनै प्रकारको इलेक्ट्रोमेकानिकल उपकरण चाहिन्छ।
यस्ता सेन्सरहरूको डिजाइन जटिल र चुनौतीपूर्ण हुन्छ। ठूला परिनियोजनको योजना बनाउँदा, तपाईंले यो पनि सुनिश्चित गर्न आवश्यक छ कि तिनीहरू लागत-प्रभावी छन्, स्थापना गर्न सजिलो छन्, र बारम्बार मर्मतसम्भार आवश्यक पर्दैन। यी सबै समस्याहरू हटाउँदा थप भरपर्दो र कम खर्चिलो मौसम स्टेशनहरूको निर्माण हुन सक्छ, जुन त्यसपछि दुर्गम क्षेत्रहरूमा ठूलो संख्यामा स्थापना गर्न सकिन्छ।
यी समस्याहरू कसरी समाधान गर्ने भन्ने बारे मानोलिससँग केही विचारहरू छन्। उनले इनर्शियल सेन्सर युनिट (IMU) (सायद MPU-9150) मा एक्सेलेरोमिटर, जाइरोस्कोप र कम्पासबाट हावाको गति र दिशा खिच्ने योजना बनाएका छन्। योजना भनेको IMU सेन्सरको चाल ट्र्याक गर्नु हो किनकि यो केबलमा पेन्डुलम जस्तै स्वतन्त्र रूपमा घुम्छ। उनले न्यापकिनमा केही गणना गरेका छन् र प्रोटोटाइप परीक्षण गर्दा उनीहरूले आवश्यक नतिजा दिनेछन् भन्ने कुरामा विश्वस्त देखिन्छन्। वर्षा सेन्सिङ MPR121 जस्ता समर्पित सेन्सर वा ESP32 मा निर्मित टच प्रकार्य प्रयोग गरेर क्यापेसिटिव सेन्सरहरू प्रयोग गरिनेछ। वर्षाको थोपा पत्ता लगाएर सही वर्षा मापनको लागि इलेक्ट्रोड ट्र्याकहरूको डिजाइन र स्थान धेरै महत्त्वपूर्ण छ। सेन्सर माउन्ट गरिएको आवासको आकार, आकार र तौल वितरण पनि महत्त्वपूर्ण छ किनकि तिनीहरूले उपकरणको दायरा, रिजोल्युसन र शुद्धतालाई असर गर्छन्। मानोलिस धेरै डिजाइन विचारहरूमा काम गरिरहेका छन् जुन उनले सम्पूर्ण मौसम स्टेशन घुम्ने आवास भित्र हुनेछ वा भित्रका सेन्सरहरू मात्र हुनेछन् भन्ने निर्णय गर्नु अघि प्रयास गर्ने योजना बनाएका छन्।
मौसम विज्ञानमा रुचि भएको कारण, [कार्ल] ले एउटा मौसम स्टेशन निर्माण गरे। यी मध्ये सबैभन्दा नयाँ अल्ट्रासोनिक हावा सेन्सर हो, जसले हावाको गति निर्धारण गर्न अल्ट्रासोनिक पल्सको उडान समय प्रयोग गर्दछ।
कार्लाको सेन्सरले हावाको गति पत्ता लगाउन उत्तर, दक्षिण, पूर्व र पश्चिम उन्मुख चार अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरू प्रयोग गर्दछ। कोठामा सेन्सरहरू बीच यात्रा गर्न अल्ट्रासोनिक पल्स लाग्ने समय मापन गरेर र क्षेत्र मापन घटाएर, हामी प्रत्येक अक्षको लागि उडान समय र त्यसैले हावाको गति प्राप्त गर्छौं।
यो इन्जिनियरिङ समाधानहरूको प्रभावशाली प्रदर्शन हो, जसको साथमा आश्चर्यजनक रूपमा विस्तृत डिजाइन रिपोर्ट पनि समावेश छ।