Ուլտրաձայնային անեմոմետր

Եղանակային կայանները հայտնի նախագիծ են շրջակա միջավայրի տարբեր սենսորների հետ փորձարկումների համար, և քամու արագությունն ու ուղղությունը որոշելու համար սովորաբար ընտրվում են պարզ գավաթային օդաչափ և եղանակային երթևեկություն:Jianjia Ma's QingStation-ի համար նա որոշեց կառուցել քամու այլ տեսակի սենսոր՝ ուլտրաձայնային օդաչափ:
Ուլտրաձայնային անեմոմետրերը շարժական մասեր չունեն, սակայն փոխզիջումը էլեկտրոնային բարդության զգալի աճ է:Նրանք աշխատում են՝ չափելով այն ժամանակը, որն անհրաժեշտ է ուլտրաձայնային ձայնի իմպուլսի արտացոլման համար հայտնի հեռավորության վրա գտնվող ընդունիչին:Քամու ուղղությունը կարելի է հաշվարկել՝ վերցնելով միմյանց ուղղահայաց ուլտրաձայնային երկու զույգ սենսորների արագությունը և օգտագործելով պարզ եռանկյունաչափություն:Ուլտրաձայնային անեմոմետրի ճիշտ աշխատանքը պահանջում է անալոգային ուժեղացուցիչի մանրակրկիտ նախագծում ընդունման ծայրում և ազդանշանի լայն մշակում՝ երկրորդական արձագանքներից, բազմուղիների տարածումից և շրջակա միջավայրից առաջացած աղմուկից ճիշտ ազդանշան հանելու համար:Դիզայնը և փորձարարական ընթացակարգերը լավ փաստագրված են:Քանի որ [Ջյանջյան] չկարողացավ օգտագործել քամու թունելը փորձարկման և չափաբերման համար, նա ժամանակավորապես տեղադրեց օդաչափը իր մեքենայի տանիքին և հեռացավ:Ստացված արժեքը համաչափ է մեքենայի GPS արագությանը, բայց մի փոքր ավելի բարձր:Դա կարող է պայմանավորված լինել հաշվարկների սխալներով կամ արտաքին գործոններով, ինչպիսիք են քամին կամ օդի հոսքի խանգարումները փորձնական մեքենայից կամ այլ ճանապարհային երթևեկությունից:
Այլ սենսորները ներառում են օպտիկական անձրևի տվիչներ, լույսի սենսորներ, լույսի սենսորներ և BME280 օդի ճնշումը, խոնավությունը և ջերմաստիճանը չափելու համար:Jianjia-ն նախատեսում է օգտագործել QingStation-ը ինքնավար նավակի վրա, ուստի նա նաև ավելացրել է IMU, կողմնացույց, GPS և խոսափող՝ շրջապատող ձայնի համար:
Սենսորների, էլեկտրոնիկայի և նախատիպերի տեխնոլոգիայի առաջընթացի շնորհիվ անհատական ​​եղանակային կայանի կառուցումն ավելի հեշտ է, քան երբևէ:Ցանցային էժան մոդուլների առկայությունը թույլ է տալիս մեզ ապահովել, որ այս IoT սարքերը կարող են փոխանցել իրենց տեղեկատվությունը հանրային տվյալների բազաներին՝ տեղական համայնքներին տրամադրելով համապատասխան եղանակային տվյալներ իրենց շրջակայքում:
Մանոլիս Նիկիֆորակիսը փորձում է ստեղծել Եղանակի բուրգ՝ ամբողջովին պինդ վիճակում, առանց սպասարկման, էներգիայի և հաղորդակցության ինքնավար եղանակի չափման սարք, որը նախատեսված է լայնածավալ տեղակայման համար:Սովորաբար եղանակային կայանները հագեցված են սենսորներով, որոնք չափում են ջերմաստիճանը, ճնշումը, խոնավությունը, քամու արագությունը և տեղումները:Թեև այս պարամետրերից շատերը կարող են չափվել պինդ վիճակի սենսորների միջոցով, քամու արագությունը, ուղղությունը և տեղումների քանակը որոշելը սովորաբար պահանջում է էլեկտրամեխանիկական սարքի որոշակի ձև:
Նման սենսորների դիզայնը բարդ է և դժվար:Խոշոր տեղակայումներ պլանավորելիս դուք նաև պետք է համոզվեք, որ դրանք ծախսարդյունավետ են, հեշտ տեղադրվող և հաճախակի սպասարկում չեն պահանջում:Այս բոլոր խնդիրների վերացումը կարող է հանգեցնել ավելի հուսալի և էժան եղանակային կայանների կառուցմանը, որոնք այնուհետև կարող են մեծ քանակությամբ տեղադրվել հեռավոր վայրերում:
Մանոլիսը որոշ գաղափարներ ունի, թե ինչպես լուծել այս խնդիրները:Նա նախատեսում է ֆիքսել քամու արագությունը և ուղղությունը արագացուցիչից, գիրոսկոպից և կողմնացույցից իներցիոն սենսորային միավորում (IMU) (հավանաբար MPU-9150):Ծրագիրն է հետևել IMU սենսորի շարժմանը, երբ այն ազատորեն ճոճվում է մալուխի վրա, ինչպես ճոճանակը:Նա որոշ հաշվարկներ է կատարել անձեռոցիկի վրա և կարծես վստահ է, որ դրանք կտան այն արդյունքները, որոնք իրեն անհրաժեշտ են նախատիպի փորձարկման ժամանակ։Անձրևի հայտնաբերումը կիրականացվի կոնդենսիվ սենսորների միջոցով՝ օգտագործելով հատուկ սենսոր, ինչպիսին է MPR121-ը կամ ներկառուցված հպման գործառույթը ESP32-ում:Էլեկտրոդների գծերի դիզայնը և տեղադրությունը շատ կարևոր են տեղումների ճիշտ չափման համար՝ անձրևի կաթիլները հայտնաբերելու միջոցով:Չափը, ձևը և քաշի բաշխվածությունը, որում տեղադրված է սենսորը, նույնպես կարևոր են, քանի որ դրանք ազդում են գործիքի տիրույթի, լուծման և ճշգրտության վրա:Մանոլիսն աշխատում է մի քանի դիզայներական գաղափարների վրա, որոնք նա նախատեսում է փորձել նախքան որոշել՝ ամբողջ եղանակային կայանը կլինի պտտվող բնակարանի ներսում, թե միայն սենսորների ներսում:
Օդերեւութաբանության նկատմամբ իր հետաքրքրության պատճառով [Կարլը] կառուցեց եղանակային կայան: Դրանցից ամենաթարմը ուլտրաձայնային քամու ցուցիչն է, որն օգտագործում է ուլտրաձայնային իմպուլսների թռիչքի ժամանակը քամու արագությունը որոշելու համար:
Carla-ի սենսորն օգտագործում է չորս ուլտրաձայնային փոխարկիչներ՝ ուղղված հյուսիս, հարավ, արևելք և արևմուտք՝ քամու արագությունը հայտնաբերելու համար:Չափելով սենյակի տվիչների միջև ուլտրաձայնային զարկերակին անցնելու ժամանակը և հանելով դաշտի չափումները, մենք ստանում ենք թռիչքի ժամանակը յուրաքանչյուր առանցքի համար և հետևաբար քամու արագությունը:
Սա ինժեներական լուծումների տպավորիչ ցուցադրություն է, որն ուղեկցվում է ապշեցուցիչ մանրամասն նախագծային զեկույցով: