Anemometru ultrasonicu

E stazioni meteorologiche sò un prughjettu populari per sperimentà diversi sensori ambientali, è un anemometru di tazza simplice è una paleta sò generalmente scelti per determinà a velocità è a direzzione di u ventu.Per a QingStation di Jianjia Ma, hà decisu di custruisce un altru tipu di sensore di ventu: un anemometru ultrasonicu.
L'anemometri ultrasonici ùn anu micca parti in muvimentu, ma u scambiu hè un aumentu significativu di a cumplessità elettronica.Funcionanu misurandu u tempu chì ci vole à un impulsu di sonu ultrasonicu per riflette à un receptore à una distanza cunnisciuta.A direzzione di u ventu pò esse calculata pigliendu letture di velocità da duie coppie di sensori ultrasonici perpendiculari l'una à l'altru è utilizendu una trigonometria simplice.U funziunamentu propiu di un anemometru ultrasonicu richiede un disignu attentu di l'amplificatore analogicu à l'estremità di ricezione è un processu di signale estensivu per caccià u signale currettu da echi secondari, propagazione multipath, è tuttu u rumore causatu da l'ambiente.U disignu è e prucedure sperimentali sò ben documentati.Siccomu [Jianjia] ùn hà micca pussutu utilizà u tunnel di ventu per a prova è a calibrazione, hà stallatu temporaneamente l'anemometru nantu à u tettu di a so vittura è si n'andò.U valore risultatu hè proporzionale à a velocità GPS di a vittura, ma ligeramente più altu.Questu pò esse dovutu à errori di calculu o fatturi esterni, cum'è disturbi di u ventu o di u flussu d'aria da u veiculu di prova o un altru trafficu stradale.
L'altri sensori includenu sensori ottici di pioggia, sensori di luce, sensori di luce è BME280 per a misurazione di a pressione di l'aria, l'umidità è a temperatura.Jianjia pensa à utilizà a QingStation in una barca autònuma, cusì hà ancu aghjustatu un IMU, bussola, GPS è microfonu per u sonu ambientale.
Grazie à l'avanzati in i sensori, l'elettronica è a tecnulugia di prototipu, custruisce una stazione meteorologica persunale hè più faciule ch'è mai.A dispunibilità di moduli di rete à pocu costu ci permette di assicurà chì questi dispositi IoT ponu trasmette a so infurmazione à e basa di dati publichi, furnisce e cumunità lucali cun dati climatichi pertinenti in u so circondu.
Manolis Nikiforakis prova di custruisce una piramide meteorologica, un dispositivu di misurazione di u clima in tuttu u statu solidu, senza mantenimentu, autonomu per l'energia è e cumunicazioni, cuncepitu per una implementazione à grande scala.Di genere, e stazioni meteorologiche sò dotate di sensori chì misuranu a temperatura, a pressione, l'umidità, a velocità di u ventu è a precipitazione.Mentre a maiò parte di sti paràmetri ponu esse misurati cù sensori di u statu solidu, a determinazione di a velocità di u ventu, a direzzione è a precipitazione richiede tipicamente una forma di dispositivu elettromeccanicu.
U disignu di tali sensori hè cumplessu è sfida.Quandu pianificate grandi implementazioni, avete ancu bisognu di assicurà chì sò costuali, faciuli d'installà, è ùn anu micca bisognu di mantenimentu frequente.L'eliminazione di tutti questi prublemi puderia guidà à a custruzzione di stazioni meteorologiche più affidate è menu caru, chì puderanu esse stallate in grande quantità in zoni remoti.
Manolis hà qualchi idee nantu à cumu risolve questi prublemi.Pensa à catturà a velocità è a direzzione di u ventu da l'accelerometru, u giroscopiu è a bussola in una unità di sensori inerziali (IMU) (probabilmente un MPU-9150).U pianu hè di seguità u muvimentu di u sensoru IMU cum'è swing liberamente nantu à un cable, cum'è un pendulu.Hà fattu alcuni calculi nantu à una napkin è pare cunfidenza chì daranu i risultati chì hà bisognu à pruvà u prototipu.A rilevazione di a precipitazione serà fatta cù sensori capacitivi chì utilizanu un sensoru dedicatu cum'è u MPR121 o a funzione touch integrata in l'ESP32.U disignu è u locu di e piste di l'elettrodi sò assai impurtanti per a misura curretta di a precipitazione detectendu e gocce di pioggia.A dimensione, a forma è a distribuzione di pesu di l'alloghju in u quale u sensoru hè muntatu sò ancu critichi in quantu affettanu a gamma, a risoluzione è a precisione di l'instrumentu.Manolis travaglia in parechje idee di cuncepimentu chì pensa à pruvà prima di decide se tutta a stazione meteorologica serà in l'alloghju rotativu o solu i sensori in l'internu.
A causa di u so interessu in a meteorologia, [Karl] hà custruitu una stazione meteorologica. U più novu di questi hè u sensoru di u ventu ultrasonicu, chì usa u tempu di volu di impulsi ultrasonici per determinà a velocità di u ventu.
U sensoru di Carla usa quattru trasduttori ultrasonici, orientati à u nordu, u sudu, l'est è l'ouest, per detectà a velocità di u ventu.Misurendu u tempu chì ci vole à un impulsu ultrasonicu per viaghjà trà i sensori in una stanza è sottraendu e misurazioni di u campu, ottenemu u tempu di volu per ogni assi è dunque a velocità di u ventu.
Questa hè una dimostrazione impressiunanti di soluzioni di ingegneria, accumpagnata da un rapportu di design incredibilmente detallatu.