Vituo vya hali ya hewa ni mradi maarufu wa kujaribu vitambuzi mbalimbali vya mazingira, na kipimo rahisi cha anemota na vane ya hali ya hewa kwa kawaida huchaguliwa ili kubaini kasi na mwelekeo wa upepo. Kwa QingStation ya Jianjia Ma, aliamua kujenga aina tofauti ya kitambuzi cha upepo: anemota ya ultrasonic.
Vipima-sauti vya Ultrasonic havina sehemu zinazosogea, lakini mabadiliko hayo ni ongezeko kubwa la ugumu wa kielektroniki. Vinafanya kazi kwa kupima muda unaochukua kwa mapigo ya sauti ya ultrasonic kuakisi kwa kipokezi kwa umbali unaojulikana. Mwelekeo wa upepo unaweza kuhesabiwa kwa kuchukua usomaji wa kasi kutoka kwa jozi mbili za vitambuzi vya ultrasonic vilivyo sawa na kila mmoja na kutumia trigonometri rahisi. Uendeshaji sahihi wa anemomita ya ultrasonic unahitaji muundo makini wa amplifier ya analogi upande wa kupokea na usindikaji mkubwa wa mawimbi ili kutoa ishara sahihi kutoka kwa mwangwi wa sekondari, uenezaji wa njia nyingi, na kelele zote zinazosababishwa na mazingira. Ubunifu na taratibu za majaribio zimeandikwa vizuri. Kwa kuwa [Jianjia] hakuweza kutumia handaki la upepo kwa ajili ya upimaji na urekebishaji, aliweka anemomita kwa muda kwenye paa la gari lake na kuondoka. Thamani inayotokana ni sawia na kasi ya GPS ya gari, lakini juu kidogo. Hii inaweza kuwa kutokana na makosa ya hesabu au mambo ya nje kama vile usumbufu wa upepo au mtiririko wa hewa kutoka kwa gari la majaribio au trafiki nyingine ya barabarani.
Vihisi vingine ni pamoja na vitambuzi vya mvua vya macho, vitambuzi vya mwanga, vitambuzi vya mwanga na BME280 kwa ajili ya kupima shinikizo la hewa, unyevunyevu na halijoto. Jianjia anapanga kutumia QingStation kwenye boti inayojiendesha yenyewe, kwa hivyo pia aliongeza IMU, dira, GPS, na maikrofoni kwa sauti ya mazingira.
Shukrani kwa maendeleo katika vitambuzi, vifaa vya elektroniki, na teknolojia ya prototaipu, kujenga kituo cha hali ya hewa cha kibinafsi ni rahisi zaidi kuliko hapo awali. Upatikanaji wa moduli za mtandao za gharama nafuu huturuhusu kuhakikisha kwamba vifaa hivi vya IoT vinaweza kusambaza taarifa zao kwenye hifadhidata za umma, na kuwapa jamii za wenyeji data muhimu ya hali ya hewa katika mazingira yao.
Manolis Nikiforakis anajaribu kujenga Piramidi ya Hali ya Hewa, kifaa cha kupimia hali ya hewa chenye hali imara, kisicho na matengenezo, kinachojitegemea nishati na mawasiliano kilichoundwa kwa ajili ya matumizi makubwa. Kwa kawaida, vituo vya hali ya hewa vina vifaa vya vitambuzi vinavyopima halijoto, shinikizo, unyevunyevu, kasi ya upepo na mvua. Ingawa vigezo hivi vingi vinaweza kupimwa kwa kutumia vitambuzi vya hali imara, kubaini kasi ya upepo, mwelekeo, na mvua kwa kawaida huhitaji aina fulani ya kifaa cha kielektroniki.
Ubunifu wa vitambuzi hivyo ni mgumu na wenye changamoto. Unapopanga uwekaji mkubwa, unahitaji pia kuhakikisha kuwa ni wa gharama nafuu, rahisi kusakinisha, na hauhitaji matengenezo ya mara kwa mara. Kuondoa matatizo haya yote kunaweza kusababisha ujenzi wa vituo vya hali ya hewa vya kuaminika zaidi na vya bei nafuu, ambavyo vinaweza kusakinishwa kwa wingi katika maeneo ya mbali.
Manolis ana mawazo kuhusu jinsi ya kutatua matatizo haya. Anapanga kunasa kasi ya upepo na mwelekeo kutoka kwa kipima kasi, gyroscope na dira katika kitengo cha kipima nguvu (IMU) (labda MPU-9150). Mpango ni kufuatilia mwendo wa kipima nguvu cha IMU kinapozunguka kwa uhuru kwenye kebo, kama pendulum. Amefanya mahesabu kadhaa kwenye leso na anaonekana kuwa na uhakika kwamba yatatoa matokeo anayohitaji wakati wa kujaribu mfano huo. Utambuzi wa mvua utafanywa kwa kutumia vipima nguvu kwa kutumia kipima nguvu maalum kama vile MPR121 au kitendakazi cha mguso kilichojengewa ndani katika ESP32. Ubunifu na eneo la njia za elektrodi ni muhimu sana kwa kipimo sahihi cha mvua kwa kugundua matone ya mvua. Ukubwa, umbo na usambazaji wa uzito wa nyumba ambayo kipima nguvu kimewekwa pia ni muhimu kwani vinaathiri masafa, azimio na usahihi wa kifaa. Manolis anafanyia kazi mawazo kadhaa ya muundo ambayo anapanga kujaribu kabla ya kuamua kama kituo kizima cha hali ya hewa kitakuwa ndani ya nyumba inayozunguka au vipima nguvu tu ndani.
Kwa sababu ya kupendezwa kwake na hali ya hewa, [Karl] alijenga kituo cha hali ya hewa. Kipya zaidi kati ya hivi ni kipima upepo cha ultrasonic, ambacho hutumia muda wa kuruka wa mapigo ya ultrasound kubaini kasi ya upepo.
Kihisi cha Carla hutumia vibadilishaji vinne vya ultrasonic, vinavyoelekezwa kaskazini, kusini, mashariki na magharibi, ili kugundua kasi ya upepo. Kwa kupima muda unaochukua kwa mapigo ya ultrasonic kusafiri kati ya vihisi katika chumba na kutoa vipimo vya uwanja, tunapata muda wa kuruka kwa kila mhimili na kwa hivyo kasi ya upepo.
Huu ni onyesho la kuvutia la suluhisho za uhandisi, likiambatana na ripoti ya usanifu yenye maelezo ya kuvutia.
Muda wa chapisho: Aprili-19-2024