1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Делаем анемометр на Arduino для измерения скорости ветра

Arduino.ru

Arduino и ветер

Есть задача мониторить направление ветра и его скорость.

Пока у меня возникли такие идеи.

1. Направление ветра.

Взять токопроводящий круг, разделить его на 8 секторов, к каждому сектору подсоеденить резисторы разных номиналов. С другой стороны завести все их на аналоговый вход. +5V пустить на щетку, которая будет бегать по секторам в зависимости от направления ветра (простой флюгер). Мониторить периодически напряжение на аналоговом входе и в зависимости от того в какой диапазон попадает, значит щетка находится над тем или иным сектором.

2. Скорость ветра.

Пока ничего лучшего не придумал, кроме: в ертушка крутит цилиндр с прорезью. Внутри цилиндра светодиод, снаружи — фотодиод или фоторезистор. Необходимо каким-то образом посчитать кол-во срабатываний фотодиода в секунду. Собственно, вопрос: как посчитать?

И в правильном ли вообще направлении я думаю по обоим вопросам? Может есть проверенные боле простые или практичные решения?

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

«Всё уже придумано за нас». Да, есть более практичные решения, достаточно вбить в поисковик фразу «arduino wind sensor».

Вот, к примеру, датчик направления ветра (16 направлений), работающий по протоколу One-Wire : http://www.seeedstudio.com/wish/grove-one-wire-wind-of-direction-sensor-p1557

А вот красивейшее решение задачи измерения скорости ветра, принцип действия — просто снимаю шляпу: https://moderndevice.com/product/wind-sensor/

Поищите, почитайте, ну зачем Вам щётки, бегающие по секторам, да цилиндры с прорезью ? Щетка окислится, цилиндр снегом забъётся, не то, ей-богу не то.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Спасибо за информацию!

По поводу направления, получается я на верном пути. Я тоже думал про герконы, но это же дорого. А графитовые щетки не окисляются. Стираются, но это не такая уж и проблема.

Ну, а стоимость в 17$ для одного датчика, это как-то для меня заоблачно. Да у меня на сейчас метеостанция в составе 2560, SD-карты, датчиков температуры, влажности, давления, освещенности и красивого деревянного корпуса в $15 укладывается.

Буду думать над подсчетом кол-ва вращений и попутно читать про анемометры.

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Нет-нет, я не предлагал Вам датчик за $17, я предлагал принцип действия этого датчика использовать. Два датчика температуры и простейший нагреватель — всего лишь (да, утрирую)) ). И никакой механики.

UPD. Герконы/датчики Холла — дорого ??

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ага, с кулером — это интересный вариант. Это была моя первая мысль, ну, не совсем с кулером, а с моторчиком. Но не как датчик холла, а снимать тупо напряжение, ведь моторчик в свободном вращении — это динамо. Но тут вопрос в том, что надо как-то при сильном ветре не дать напряжению вырости выше 5V, а это лишние заморочки. Потом подумал, что можно вращать магнит мимо датчика холла, но вариант с оптопарой мне показался наиболее оптимальным.

Насчет двух датчиков температуры и нагревателя, ну, не знаю. Смущает лишний расход миллиампер, необходимо как-то обеспечить равномерное обдувание, ведь ветер может дуть с любой стороны, т.е. без механики все равно врядли можно обойтись. Я плохо себе представляю такую конструкцию которая обеспечивала бы равномерный обдув со всех сторон и мало зависила от нагрева со стороны того же Солнца. А вот как сделать так, чтобы пыль и влага не попадали в оптопару представляю лучше.

Насчет дороговизный герконов/датчика Холла, ну это я не в абсолютном эквиваленте, а относительно того, что это еще что-то надо где-то заказывать, магазинов тут у нас радиодеталей нет, а вот щетки можно снять с чего-то не рабочего или на крайняк купить в строительном самый дешевые от дрели.

Как сделать анемометр на базе Arduino

Шаг первый. Изготавливаем датчик анемометра
Для изготовления датчика нужно взять кусок квадратной трубы и затем в ней вырезать окошко, через него потом будет происходить установка начинки. Внутри этой трубы нужно приварить металлическую пластину, она будет выступать в качестве держателя подшипника. Потом приваривается еще одна пластина для фиксирования нижнего подшипника.

Верх автор решил сделать в виде скатной крыше. Для этого берется четыре треугольника, сперва прихватывается сваркой, а затем хорошо проваривается.

Читать еще:  Как защитить террасу от комаров

Далее заготовка зажимается в тиски и диаметром сверла на 0.5 мм меньше, чем диаметр подшипника в нижней крышке и середине сверлится отверстие. Оба они нужны для подшипников. Чтобы подшипники встали на места с натяжкой, размер отверстий подгоняется разверткой. После того как подшипники были установлены, в них был вставлен гвоздь 100-ка. В середине окошка на него надевается пластмассовая шайба с четырьмя прорезями. Снизу гвоздя была нарезана резьба и затем на эту ось была накручена крыльчатка.

Шаг второй. Процесс изготовления крыльчатки
Чтобы изготовить крыльчатку нужно взять гайку и приварить к ней электродом на 2мм три гвоздя. Концы гвоздей обрезаются, и на них нарезается резьба. Затем на концы надеваются половинки от мячика.

В качестве держателя к корпусу был приварен шестигранный пруток из нержавеющей стали. А чтобы корпус не ржавел, он был покрыт белой эмалью.


Чтобы датчик мог считывать информацию, нужна шайба с прорезями. Автор достал ее из старой шариковой компьютерной мышки. Когда прорезь проходит перед светодиодно-фототранзисторным датчиком, он посылает сигнал электронике.

Что касается лопастей крыльчатки, то они сперва были изготовлены из теннисных мячиков. При таком размере лопастей крыльчатка заводится при ветре от 5 м/с. Чтобы сделать крыльчатку чувствительнее, были приобретены мячики диметром 55 мм, в таком случае крыльчатка начинает крутится уже при м/с. При этом измерение ведется до 22 м/с.

Шаг третий. Электронная часть
В качестве электронной схемы автор сперва использовал самодельную ЛУТ схему с добавлением зеленой макси из Китая. Но система не могла показывать скорость ветра в метрах/секунду. Она лишь отображала количество оборотов.




На данный момент идет сборка схемы на Arduino. Принцип работы анемометра автора точно такой, как и компьютерной мышки. Нужно теперь лишь соединить две схемы.

Было решено передать импульсы с фототранзистора на Arduino, при этом схема стала воспринимать такие сигналы как нажатия на кнопку. Чтобы получить скорость ветра, нужно просто посчитать, сколько идет нажатий на кнопку в течение определенного времени, скажем, в секунду. Однако не все так просто, чтобы перевести частоту вращения крыльчатки в скорость движения ветра м/с, требуется специальная формула. Ей автор с удовольствием делится.

Как сделать анемометр на базе Arduino

Dmitrij Электроника / Arduino Автор этой самоделки однажды столкнулся с вопросом, как можно определить, есть ли ветер в том месте, где он живет. Такой вопрос возник из-за того, что он хотел поставить ветряк для генерации электричества. С помощью этого хитроумного приспособления можно сделать замеры, как часто бывает ветер, с какой средней скоростью он дует и так далее. В качество основы для сбора и обработки информации лежит плата Arduino. Материалы и инструменты для изготовления анемометра: — кусок квадратной трубы;- болгарка;- сварка;- подшипник;- развертка;- гвозди;- краска;- светодиодиодно-фототранзисторный датчик (можно вытащить из принтера);- схема Arduino;- минимальный набор инструмента. Процесс изготовления: Шаг первый. Изготавливаем датчик анемометра Для изготовления датчика нужно взять кусок квадратной трубы и затем в ней вырезать окошко, через него потом будет происходить установка начинки. Внутри этой трубы нужно приварить металлическую пластину, она будет выступать в качестве держателя подшипника. Потом приваривается еще одна пластина для фиксирования нижнего подшипника. Верх автор решил сделать в виде скатной крыше. Для этого берется четыре треугольника, сперва прихватывается сваркой, а затем хорошо проваривается. Далее заготовка зажимается в тиски и диаметром сверла на 0.5 мм меньше, чем диаметр подшипника в нижней крышке и середине сверлится отверстие. Оба они нужны для подшипников. Чтобы подшипники встали на места с натяжкой, размер отверстий подгоняется разверткой. После того как подшипники были установлены, в них был вставлен гвоздь 100-ка. В середине окошка на него надевается пластмассовая шайба с четырьмя прорезями. Снизу гвоздя была нарезана резьба и затем на эту ось была накручена крыльчатка. Шаг второй. Процесс изготовления крыльчаткиЧтобы изготовить крыльчатку нужно взять гайку и приварить к ней электродом на 2мм три гвоздя. Концы гвоздей обрезаются, и на них нарезается резьба. Затем на концы надеваются половинки от мячика. В качестве держателя к корпусу был приварен шестигранный пруток из нержавеющей стали. А чтобы корпус не ржавел, он был покрыт белой эмалью.Чтобы датчик мог считывать информацию, нужна шайба с прорезями. Автор достал ее из старой шариковой компьютерной мышки. Когда прорезь проходит перед светодиодно-фототранзисторным датчиком, он посылает сигнал электронике.Что касается лопастей крыльчатки, то они сперва были изготовлены из теннисных мячиков. При таком размере лопастей крыльчатка заводится при ветре от 5 м/с. Чтобы сделать крыльчатку чувствительнее, были приобретены мячики диметром 55 мм, в таком случае крыльчатка начинает крутится уже при м/с. При этом измерение ведется до 22 м/с.Шаг третий. Электронная частьВ качестве электронной схемы автор сперва использовал самодельную ЛУТ схему с добавлением зеленой макси из Китая. Но система не могла показывать скорость ветра в метрах/секунду. Она лишь отображала количество оборотов. На данный момент идет сборка схемы на Arduino. Принцип работы анемометра автора точно такой, как и компьютерной мышки. Нужно теперь лишь соединить две схемы. Было решено передать импульсы с фототранзистора на Arduino, при этом схема стала воспринимать такие сигналы как нажатия на кнопку. Чтобы получить скорость ветра, нужно просто посчитать, сколько идет нажатий на кнопку в течение определенного времени, скажем, в секунду. Однако не все так просто, чтобы перевести частоту вращения крыльчатки в скорость движения ветра м/с, требуется специальная формула. Ей автор с удовольствием делится. Вот и все, теперь анемометр можно считать готовым. При необходимости в код можно добавить функцию, которая бы подсчитывала, сколько времени ветер дул с какой-то определенной скоростью. Такая самоделка будет отличным дополнением для тех, кто собирается установить ветряк или пристально следит за погодой. Доставка новых самоделок на почту

Читать еще:  Как собрать 3D-принтер своими руками

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Данная метеостанция выгодно отличается от большинства бытовых метеостанций с выносными модулем наличием флюгера-компаса и анемометра, но вместе с тем все же не дотягивает до полноценной метеостанции базового уровня из-за отсутствия барометра и дождемера, а также невозможности сохранения показаний на внешних устройствах для последующего анализа и обработки. Впрочем, давайте я не буду забегать вперед и расскажу обо все по порядку. Производителем метеостанции WS0232 является Dongguan Meteorology Electronic Technology Co.

Спецификация:

Параметры измерений: Температура (выносной блок): от -40 ℃ до + 60 ℃ Температура (внутренний блок): от 0 + до + 50 ℃ Точность измерения температуры: ± 1,0 ℃ Диапазон измерения влажности: от 20% до 90% Точность измерения влажности: ± 5% Диапазон измерения скорости ветра – от 0 до 50 м/cЭнергопотребление: Внутренний блок: 1.5V 2 x AAA Выносной блок: 1.5V 2 х АА Срок службы батареи: 12 месяцев для внутреннего блокаВнешний датчик: Частота: 433 Mhz Дальность приема: до 100 м. в прямой видимости.Функционал: — «Вечный» календарь, — 12 или 24-часовой формат отображения времени, — подвесное или свободно стоящее размещение внутреннего блока, — внешний блок может быть закреплен горизонтально или вертикально, — настраиваемый часовой пояс, — будильник. — индикатор низкого заряда батареи на базовой станции, — сигнализация при критических значениях температуры и влажности, — эффект ветра и температура точки росы, — отображение относительной влажности внутри и снаружи помещений. — отображение скорости ветра в милях в час, км/ч, м/с, узлах, по шкале Бофорта, отдельно для порывов ветра, — синхронизированный мгновенный прием данных о погоде на улице, — сохранение минимальных и максимальных значений температуры и влажности внутри и снаружи помещения, — отображение направления ветра (N, S, W, E, NE, SE, SW, NW) на ЖК-компасе, — отображение температуры в помещении и на улице в градусах Фаренгейта или Цельсия (по выбору пользователя). — сигнал тревоги по погодным условиям может быть установлен отдельно для каждого параметра, при этом может быть установлено любое значение. Продолжительность сигнала тревоги — 2 минуты, — хранение истории измерений в течении последних 20 дней.

Пришла метеостанция в довольно внушительной красочно оформленной коробке размером 39 x 26 x 13 см. С обратной стороны коробки были перечислены основные характеристики устройства. Интересный момент — указано что диапазон измерения низких температур зависит от типа используемых батареек. При использовании литиевых источников питания он достигает -40 градусов Цельсия, а при использовании обычных солевых только -20. Внутри была форма из прессованного картона с разложенными по секциям деталями метеостанциию Комплект поставки: — внутренний блок, — разобранный на 6 частей внешний блок, — 3 болта с гайками для сборки внешнего блока (болты различаются по длине – два по 22 мм и один – 17 мм.), — крепление внешнего блока (комплект из 4 дюбелей и саморезов), — инструкция на английском языке. Внешний блок состоит из флюгера-компаса и анемометра с их базами, основного блока с электроникой и опоры для крепления. Флюгер-компас и его база: Взаимодействие флюгера и базы осуществляется с помощью магнитов. Так как магнит на флюгере находится со стороны стрелки, а на базе размечены стороны света, установить флюгер следует в направлении на север. Определение направления ветра осуществляется с помощью датчиков внутри базы, расположенных по сторонам света. Под флюгером-компасом расположен чашечный анемометр (прибор для измерения скорости ветра). Он также состоит из двух частей, взаимодействующих с помощью магнита – чашечного колеса и базы. Для передачи показаний приспособлен 2-х парный телефонный кабель, соединяемый последовательно (флюгер-компас – анемометр – база) через разъемы RJ11. Скорость ветра определяется путем подсчета оборотов чашечного колеса, для чего в базу анемометра установлен датчик. Основной блок с электроникой скрыт под защитным кожухом в форме елочки с высотой 21 см (если считать вместе с соединительным переходником). Блок вставлен в пазы внутри защитного кожуха и полностью закрыт им. Для установки батареек и подключения датчиков его необходимо извлечь. На фото видно два порта для подключения датчиков. Левый подписан «RAIN», а правый – «WIND». Так как в конфигурации присутствует только ветровые приборы, разъем подключаем в порт «WIND». Второй порт зарезервирован для более продвинутых конфигураций метеостанции, где используется дождемер. Питание основного блока осуществляется от двух батареек AA. Так как обычные солевые батарейки будут работоспособны при температуре до -20 градусов Цельсия, для более суровых условий рекомендуется литиевые батарейки, которые сохраняют работоспособность при температуре до -40 градусов Цельсия. Такие батарейки стоят существенно дороже и их сложнее найти (на том же Aliexpress предложений не уж так много), но работоспособность прибора при низких температурах думаю того стоит. Опора крепления имеет длину 15 см без учета разъемов для подсоединения. Таких разъемов – два. Так сделано чтобы можно было закрепить основной блок либо вертикально (например, на крышу), либо под углом 90 градусов — на стену. Основание базы – 6 x 6 см. Общий вес внешнего блок без учета батареек – 430 г. Сборка внешнего блока также требует некоторых пояснений. Чтобы визуально не перегружать обзор я убрал их под спойлер.Нюансы сборкиБазы флюгера-компаса и анемометра соединяются между собой штифтом с пазом, и скрепляются винтом через соединительный переходник. Это обеспечивает конструктивно предопределенный промежуток между ними. На фото соединение показано без переходника что бы было визуально понятно. Кабель с анемометра продевается через соединительный переходник и защитный кожух. Кабель с флюгера-компаса подсоединяется к порту на анемометре. Нижняя часть переходника должна крепиться на защитный кожух также с помощью болта (правда, с одной стороны отверстие оказалось не просверлено). Подключаем датчики к основному блоку: Основной блок устанавливается внутрь кожуха, а затем на разъем опоры и скрепляется винтом. Для установки или замены батареек кожух вместе с верхними блоками можно приподнять. Первоначальную установку батареек во внешний блок желательно выполнить в течении 2 минут после установок батарей во внутренний блок, пока идет поиск соединения. Так выглядит внешний блок в сборе. Общая высота – 49 см. Внутренний блок довольно компактный – 12 x 6.5 x 2.5 см. Для питания используются две батарейки AAA. Внутренний блок можно повесить на стену, для чего предусмотрено отверстие, или поставить на стол с помощью откидной подставки. Вес блока без батареек – 94 г. Информация на экране разделена на три раздела: — дата и время, — температура и влажность внутри / снаружи, — направление и скорость ветра. Результаты измерений сохраняются с 30-минутным шагом и их можно в дальнейшем посмотреть. Как видите, все легко читаемо и понимаемо. Однако это не скажешь об отображении дополнительных параметров. Так, единовременно можно отображать либо среднюю скорость ветра, либо скорость его порывов. А для того, чтобы переключиться между ними или просмотреть значения точки росы, охлаждающего эффект ветра, сохранённых максимумов и минимумов показаний необходимо совершить множественные нажатия функциональных кнопок. Примеры таких последовательности приводить не буду, чтобы не перегружать обзор.Но, если хотите, вы можете почитать об этом в инструкции

Читать еще:  Тёрка для сыра, шоколада, имбиря и чеснока Boska Монако 32см, сталь

Источники:

http://arduino.ru/forum/proekty/arduino-i-veter

http://usamodelkina.ru/6756-kak-sdelat-anemometr-na-baze-arduino.html

Как сделать анемометр на базе Arduino

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector