Ob-havo stansiyalari turli xil atrof-muhit sensorlari bilan tajriba o'tkazish uchun mashhur loyiha bo'lib, shamol tezligi va yo'nalishini aniqlash uchun odatda oddiy stakan anemometr va ob-havo flekeri tanlanadi. Jianjia Ma'ning QingStation uchun u boshqa turdagi shamol sensori - ultratovushli anemometrni yaratishga qaror qildi.
Ultratovushli anemometrlarda harakatlanuvchi qismlar yo'q, ammo bu elektron murakkablikning sezilarli darajada oshishiga olib keladi. Ular ultratovushli tovush impulsining ma'lum masofada qabul qilgichga aks etishi uchun zarur bo'lgan vaqtni o'lchash orqali ishlaydi. Shamol yo'nalishini bir-biriga perpendikulyar bo'lgan ikki juft ultratovush sensorlaridan tezlikni o'lchash va oddiy trigonometriyadan foydalanish orqali hisoblash mumkin. Ultratovushli anemometrning to'g'ri ishlashi qabul qiluvchi tomonda analog kuchaytirgichni ehtiyotkorlik bilan loyihalashni va ikkilamchi aks-sadolardan, ko'p yo'lli tarqalishdan va atrof-muhit keltirib chiqaradigan barcha shovqinlardan to'g'ri signalni olish uchun keng ko'lamli signalni qayta ishlashni talab qiladi. Dizayn va eksperimental protseduralar yaxshi hujjatlashtirilgan. [Jianjia] sinov va kalibrlash uchun shamol tunnelidan foydalana olmaganligi sababli, u anemometrni vaqtincha mashinasining tomiga o'rnatdi va ketdi. Olingan qiymat avtomobilning GPS tezligiga mutanosib, lekin biroz yuqoriroq. Bu hisoblash xatolari yoki sinov transport vositasidan yoki boshqa yo'l harakati natijasida shamol yoki havo oqimining buzilishi kabi tashqi omillar tufayli bo'lishi mumkin.
Boshqa sensorlar qatoriga optik yomg'ir sensorlari, yorug'lik sensorlari, yorug'lik sensorlari va havo bosimi, namlik va haroratni o'lchash uchun BME280 kiradi. Jianjia QingStationni avtonom qayiqda ishlatishni rejalashtirmoqda, shuning uchun u atrof-muhit ovozi uchun IMU, kompas, GPS va mikrofonni ham qo'shdi.
Sensorlar, elektronika va prototiplash texnologiyalaridagi yutuqlar tufayli shaxsiy ob-havo stansiyasini yaratish har qachongidan ham osonlashdi. Arzon tarmoq modullarining mavjudligi bizga ushbu IoT qurilmalarining o'z ma'lumotlarini ommaviy ma'lumotlar bazalariga uzatishini ta'minlash va mahalliy jamoalarga o'z atrofidagi tegishli ob-havo ma'lumotlarini taqdim etish imkonini beradi.
Manolis Nikiforakis keng ko'lamli joylashtirish uchun mo'ljallangan, butunlay qattiq holatdagi, texnik xizmat ko'rsatmaydigan, energiya va aloqa vositalariga ega avtonom ob-havo o'lchash moslamasi bo'lgan Ob-havo piramidasini yaratishga harakat qilmoqda. Odatda, ob-havo stansiyalari harorat, bosim, namlik, shamol tezligi va yog'ingarchilikni o'lchaydigan sensorlar bilan jihozlangan. Ushbu parametrlarning aksariyatini qattiq holatdagi sensorlar yordamida o'lchash mumkin bo'lsa-da, shamol tezligi, yo'nalishi va yog'ingarchilikni aniqlash odatda biron bir elektromexanik qurilmani talab qiladi.
Bunday sensorlarning dizayni murakkab va qiyin. Katta hajmdagi qurilmalarni joylashtirishni rejalashtirayotganda, ularning tejamkor, o'rnatish oson va tez-tez texnik xizmat ko'rsatishni talab qilmasligiga ham ishonch hosil qilishingiz kerak. Bu muammolarning barchasini bartaraf etish yanada ishonchli va arzonroq ob-havo stansiyalarini qurishga olib kelishi mumkin, keyinchalik ular chekka hududlarda ko'p miqdorda o'rnatilishi mumkin.
Manolisning bu muammolarni qanday hal qilish bo'yicha ba'zi g'oyalari bor. U inertsial sensor blokida (IMU) (ehtimol MPU-9150) akselerometr, giroskop va kompasdan shamol tezligi va yo'nalishini qayd etishni rejalashtirmoqda. Reja IMU sensorining mayatnik kabi kabelda erkin tebranayotganda harakatini kuzatishdan iborat. U salfetkada ba'zi hisob-kitoblarni amalga oshirdi va ular prototipni sinovdan o'tkazishda kerakli natijalarni berishiga ishonadi. Yomg'irni aniqlash MPR121 kabi maxsus sensor yoki ESP32 dagi o'rnatilgan sensor funksiyasi yordamida sig'imli sensorlar yordamida amalga oshiriladi. Elektrod izlarining dizayni va joylashuvi yomg'ir tomchilarini aniqlash orqali yog'ingarchilikni to'g'ri o'lchash uchun juda muhimdir. Sensor o'rnatilgan korpusning o'lchami, shakli va vazn taqsimoti ham juda muhimdir, chunki ular asbobning diapazoni, aniqligi va aniqligiga ta'sir qiladi. Manolis butun ob-havo stansiyasi aylanuvchi korpus ichida bo'ladimi yoki faqat ichidagi sensorlarmi, degan qarorga kelishdan oldin sinab ko'rishni rejalashtirgan bir nechta dizayn g'oyalari ustida ishlamoqda.
Meteorologiyaga qiziqishi tufayli [Karl] ob-havo stansiyasini qurdi. Ulardan eng yangisi ultratovushli shamol sensori bo'lib, u shamol tezligini aniqlash uchun ultratovush impulslarining parvoz vaqtidan foydalanadi.
Karla sensori shamol tezligini aniqlash uchun shimolga, janubga, sharqqa va g'arbga yo'naltirilgan to'rtta ultratovushli o'tkazgichdan foydalanadi. Ultratovush impulsining xonadagi sensorlar orasida harakatlanish vaqtini o'lchash va maydon o'lchovlarini ayirish orqali biz har bir o'q uchun parvoz vaqtini va shuning uchun shamol tezligini olamiz.
Bu ajoyib darajada batafsil dizayn hisoboti bilan birga muhandislik yechimlarining ta'sirchan namoyishi.
Nashr vaqti: 2024-yil 19-aprel