अल्ट्रासोनिक अॅनिमोमीटर

विविध पर्यावरणीय सेन्सर्ससह प्रयोग करण्यासाठी हवामान केंद्रे हा एक लोकप्रिय प्रकल्प आहे आणि वाऱ्याचा वेग आणि दिशा निश्चित करण्यासाठी सामान्यतः एक साधा कप अॅनिमोमीटर आणि वेदर वेन निवडला जातो. जियानजिया मा यांच्या किंगस्टेशनसाठी, त्यांनी वेगळ्या प्रकारचा वारा सेन्सर तयार करण्याचा निर्णय घेतला: एक अल्ट्रासोनिक अॅनिमोमीटर.
अल्ट्रासोनिक अॅनिमोमीटरमध्ये कोणतेही हालचाल करणारे भाग नसतात, परंतु तडजोड ही इलेक्ट्रॉनिक जटिलतेमध्ये लक्षणीय वाढ आहे. ते ज्ञात अंतरावर रिसीव्हरवर अल्ट्रासोनिक ध्वनी पल्स परावर्तित होण्यासाठी लागणारा वेळ मोजून कार्य करतात. एकमेकांना लंब असलेल्या अल्ट्रासोनिक सेन्सर्सच्या दोन जोड्यांमधून गती वाचन घेऊन आणि साध्या त्रिकोणमिती वापरून वाऱ्याची दिशा मोजता येते. अल्ट्रासोनिक अॅनिमोमीटरच्या योग्य ऑपरेशनसाठी रिसीव्हिंग एंडवर अॅनालॉग अॅम्प्लिफायरची काळजीपूर्वक रचना आणि दुय्यम प्रतिध्वनी, मल्टीपाथ प्रसार आणि वातावरणामुळे होणाऱ्या सर्व आवाजातून योग्य सिग्नल काढण्यासाठी विस्तृत सिग्नल प्रक्रिया आवश्यक आहे. डिझाइन आणि प्रायोगिक प्रक्रिया चांगल्या प्रकारे दस्तऐवजीकरण केलेल्या आहेत. [जियानजिया] चाचणी आणि कॅलिब्रेशनसाठी पवन बोगदा वापरू शकत नसल्यामुळे, त्याने तात्पुरते त्याच्या कारच्या छतावर अॅनिमोमीटर स्थापित केला आणि निघून गेला. परिणामी मूल्य कारच्या GPS गतीच्या प्रमाणात आहे, परंतु थोडे जास्त आहे. हे गणना त्रुटींमुळे किंवा चाचणी वाहन किंवा इतर रस्त्यावरील रहदारीमधून वारा किंवा वायुप्रवाहातील अडथळा यासारख्या बाह्य घटकांमुळे असू शकते.
इतर सेन्सर्समध्ये ऑप्टिकल रेन सेन्सर्स, लाईट सेन्सर्स, लाईट सेन्सर्स आणि हवेचा दाब, आर्द्रता आणि तापमान मोजण्यासाठी BME280 यांचा समावेश आहे. जियानजिया यांनी किंगस्टेशनचा वापर स्वायत्त बोटीवर करण्याची योजना आखली आहे, म्हणून त्यांनी सभोवतालच्या ध्वनीसाठी IMU, कंपास, GPS आणि मायक्रोफोन देखील जोडला.
सेन्सर्स, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि प्रोटोटाइपिंग तंत्रज्ञानातील प्रगतीमुळे, वैयक्तिक हवामान केंद्र बांधणे आता पूर्वीपेक्षा सोपे झाले आहे. कमी किमतीच्या नेटवर्क मॉड्यूल्सची उपलब्धता आम्हाला हे सुनिश्चित करण्यास अनुमती देते की हे आयओटी डिव्हाइस त्यांची माहिती सार्वजनिक डेटाबेसमध्ये प्रसारित करू शकतात, ज्यामुळे स्थानिक समुदायांना त्यांच्या सभोवतालच्या हवामानाचा संबंधित डेटा मिळतो.
मॅनोलिस निकिफोराकिस हे वेदर पिरॅमिड तयार करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत, जे मोठ्या प्रमाणात तैनातीसाठी डिझाइन केलेले पूर्णपणे घन-अवस्थेतील, देखभाल-मुक्त, ऊर्जा- आणि संप्रेषण-स्वायत्त हवामान मापन उपकरण आहे. सामान्यतः, हवामान केंद्रे तापमान, दाब, आर्द्रता, वाऱ्याचा वेग आणि पर्जन्य मोजणारे सेन्सर्सने सुसज्ज असतात. जरी यापैकी बहुतेक पॅरामीटर्स घन-अवस्थेतील सेन्सर्स वापरून मोजता येतात, तरी वाऱ्याचा वेग, दिशा आणि पर्जन्य निश्चित करण्यासाठी सामान्यतः काही प्रकारचे इलेक्ट्रोमेकॅनिकल उपकरण आवश्यक असते.
अशा सेन्सर्सची रचना गुंतागुंतीची आणि आव्हानात्मक असते. मोठ्या प्रमाणात तैनातींचे नियोजन करताना, ते किफायतशीर, स्थापित करणे सोपे आणि वारंवार देखभालीची आवश्यकता नसल्याची खात्री करणे देखील आवश्यक आहे. या सर्व समस्या दूर केल्याने अधिक विश्वासार्ह आणि कमी खर्चाचे हवामान केंद्रे बांधता येतील, जी नंतर दुर्गम भागात मोठ्या संख्येने स्थापित केली जाऊ शकतात.
या समस्या कशा सोडवायच्या याबद्दल मॅनोलिसकडे काही कल्पना आहेत. तो इनर्शियल सेन्सर युनिट (IMU) (कदाचित MPU-9150) मध्ये अ‍ॅक्सेलेरोमीटर, जायरोस्कोप आणि कंपासमधून वाऱ्याचा वेग आणि दिशा कॅप्चर करण्याची योजना आखत आहे. IMU सेन्सर केबलवर पेंडुलमप्रमाणे मुक्तपणे फिरत असताना त्याच्या हालचालीचा मागोवा घेण्याची योजना आहे. त्याने नॅपकिनवर काही गणना केली आहे आणि प्रोटोटाइपची चाचणी करताना ते त्याला आवश्यक असलेले निकाल देतील असा विश्वास आहे. MPR121 सारख्या समर्पित सेन्सरचा वापर करून किंवा ESP32 मधील बिल्ट-इन टच फंक्शनचा वापर करून कॅपेसिटिव्ह सेन्सर वापरून पर्जन्यमान संवेदना केली जाईल. पावसाचे थेंब शोधून योग्य पर्जन्य मोजण्यासाठी इलेक्ट्रोड ट्रॅकची रचना आणि स्थान खूप महत्वाचे आहे. सेन्सर ज्या हाऊसिंगमध्ये बसवले आहे त्या हाऊसिंगचा आकार, आकार आणि वजन वितरण देखील महत्त्वाचे आहे कारण ते उपकरणाच्या श्रेणी, रिझोल्यूशन आणि अचूकतेवर परिणाम करतात. मॅनोलिस अनेक डिझाइन कल्पनांवर काम करत आहे ज्या तो संपूर्ण हवामान स्टेशन फिरत्या हाऊसिंगमध्ये असेल की फक्त सेन्सर्स आत असेल हे ठरवण्यापूर्वी वापरून पाहण्याची योजना आखत आहे.
हवामानशास्त्रात रस असल्यामुळे, [कार्ल] ने एक हवामान केंद्र बांधले. यातील सर्वात नवीन म्हणजे अल्ट्रासोनिक विंड सेन्सर, जो वाऱ्याचा वेग निश्चित करण्यासाठी अल्ट्रासोनिक पल्सच्या उड्डाण वेळेचा वापर करतो.
कार्लाचा सेन्सर वाऱ्याचा वेग शोधण्यासाठी उत्तर, दक्षिण, पूर्व आणि पश्चिमेकडे असलेल्या चार अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरचा वापर करतो. खोलीतील सेन्सर्समध्ये अल्ट्रासोनिक पल्स प्रवास करण्यासाठी लागणारा वेळ मोजून आणि फील्ड मापन वजा करून, आपण प्रत्येक अक्षासाठी उड्डाणाचा वेळ आणि त्यामुळे वाऱ्याचा वेग मिळवतो.
हे अभियांत्रिकी उपायांचे एक प्रभावी प्रात्यक्षिक आहे, त्यासोबत एक आश्चर्यकारक तपशीलवार डिझाइन अहवाल आहे.