Mae gorsafoedd tywydd yn brosiect poblogaidd ar gyfer arbrofi gyda gwahanol synwyryddion amgylcheddol, ac fel arfer dewisir anemomedr cwpan syml a cheiliog tywydd i bennu cyflymder a chyfeiriad y gwynt. Ar gyfer QingStation Jianjia Ma, penderfynodd adeiladu math gwahanol o synhwyrydd gwynt: anemomedr uwchsonig.
Nid oes gan anemomedrau uwchsonig unrhyw rannau symudol, ond y cyfaddawd yw cynnydd sylweddol mewn cymhlethdod electronig. Maent yn gweithio trwy fesur yr amser y mae'n ei gymryd i guriad sain uwchsonig adlewyrchu i dderbynnydd ar bellter hysbys. Gellir cyfrifo cyfeiriad y gwynt trwy gymryd darlleniadau cyflymder o ddau bâr o synwyryddion uwchsonig sy'n berpendicwlar i'w gilydd a defnyddio trigonometreg syml. Mae gweithrediad priodol anemomedr uwchsonig yn gofyn am ddylunio gofalus o'r mwyhadur analog ar y pen derbyn a phrosesu signal helaeth i echdynnu'r signal cywir o adleisiau eilaidd, lluosogi aml-lwybr, a'r holl sŵn a achosir gan yr amgylchedd. Mae'r gweithdrefnau dylunio ac arbrofol wedi'u dogfennu'n dda. Gan nad oedd [Jianjia] yn gallu defnyddio'r twnnel gwynt ar gyfer profi a graddnodi, gosododd yr anemomedr dros dro ar do ei gar a gadael. Mae'r gwerth canlyniadol yn gymesur â chyflymder GPS y car, ond ychydig yn uwch. Gall hyn fod oherwydd gwallau cyfrifo neu ffactorau allanol fel aflonyddwch gwynt neu lif aer o'r cerbyd prawf neu draffig ffordd arall.
Mae synwyryddion eraill yn cynnwys synwyryddion glaw optegol, synwyryddion golau, synwyryddion golau a BME280 ar gyfer mesur pwysedd aer, lleithder a thymheredd. Mae Jianjia yn bwriadu defnyddio'r QingStation ar gwch ymreolus, felly ychwanegodd hefyd IMU, cwmpawd, GPS, a meicroffon ar gyfer sain amgylchynol.
Diolch i ddatblygiadau mewn synwyryddion, electroneg, a thechnoleg prototeipio, mae adeiladu gorsaf dywydd bersonol yn haws nag erioed. Mae argaeledd modiwlau rhwydwaith cost isel yn caniatáu inni sicrhau y gall y dyfeisiau Rhyngrwyd Pethau hyn drosglwyddo eu gwybodaeth i gronfeydd data cyhoeddus, gan ddarparu data tywydd perthnasol yn eu hamgylchedd i gymunedau lleol.
Mae Manolis Nikiforakis yn ceisio adeiladu Pyramid Tywydd, dyfais mesur tywydd sy'n gwbl gyflwr solid, heb waith cynnal a chadw, sy'n ymreolaethol o ran ynni a chyfathrebu, wedi'i chynllunio ar gyfer ei defnyddio ar raddfa fawr. Fel arfer, mae gorsafoedd tywydd wedi'u cyfarparu â synwyryddion sy'n mesur tymheredd, pwysedd, lleithder, cyflymder y gwynt a glawiad. Er y gellir mesur y rhan fwyaf o'r paramedrau hyn gan ddefnyddio synwyryddion cyflwr solid, mae pennu cyflymder, cyfeiriad a glawiad y gwynt fel arfer yn gofyn am ryw fath o ddyfais electromecanyddol.
Mae dyluniad synwyryddion o'r fath yn gymhleth ac yn heriol. Wrth gynllunio defnyddiau mawr, mae angen i chi hefyd sicrhau eu bod yn gost-effeithiol, yn hawdd i'w gosod, ac nad oes angen cynnal a chadw mynych arnynt. Gallai dileu'r holl broblemau hyn arwain at adeiladu gorsafoedd tywydd mwy dibynadwy a rhatach, y gellid eu gosod wedyn mewn niferoedd mawr mewn ardaloedd anghysbell.
Mae gan Manolis rai syniadau ar sut i ddatrys y problemau hyn. Mae'n bwriadu cipio cyflymder a chyfeiriad y gwynt o'r acceleromedr, y gyrosgop a'r cwmpawd mewn uned synhwyrydd anadweithiol (IMU) (MPU-9150 yn ôl pob tebyg). Y cynllun yw olrhain symudiad y synhwyrydd IMU wrth iddo siglo'n rhydd ar gebl, fel pendil. Mae wedi gwneud rhai cyfrifiadau ar napcyn ac mae'n ymddangos yn hyderus y byddant yn rhoi'r canlyniadau sydd eu hangen arno wrth brofi'r prototeip. Bydd synhwyro glawiad yn cael ei wneud gan ddefnyddio synwyryddion capacitive sy'n defnyddio synhwyrydd pwrpasol fel yr MPR121 neu'r swyddogaeth gyffwrdd adeiledig yn yr ESP32. Mae dyluniad a lleoliad y traciau electrod yn bwysig iawn ar gyfer mesur glawiad yn gywir trwy ganfod diferion glaw. Mae maint, siâp a dosbarthiad pwysau'r tai y mae'r synhwyrydd wedi'i osod ynddo hefyd yn hanfodol gan eu bod yn effeithio ar ystod, datrysiad a chywirdeb yr offeryn. Mae Manolis yn gweithio ar sawl syniad dylunio y mae'n bwriadu eu rhoi ar brawf cyn penderfynu a fydd yr orsaf dywydd gyfan y tu mewn i'r tai cylchdroi neu dim ond y synwyryddion y tu mewn.
Oherwydd ei ddiddordeb mewn meteoroleg, adeiladodd [Karl] orsaf dywydd. Y mwyaf newydd o'r rhain yw'r synhwyrydd gwynt uwchsonig, sy'n defnyddio amser hedfan curiadau uwchsonig i bennu cyflymder y gwynt.
Mae synhwyrydd Carla yn defnyddio pedwar trawsddygiwr uwchsonig, wedi'u cyfeirio i'r gogledd, y de, y dwyrain a'r gorllewin, i ganfod cyflymder y gwynt. Drwy fesur yr amser y mae'n ei gymryd i bwls uwchsonig deithio rhwng y synwyryddion mewn ystafell a thynnu'r mesuriadau maes, rydym yn cael yr amser hedfan ar gyfer pob echel ac felly cyflymder y gwynt.
Mae hwn yn arddangosiad trawiadol o atebion peirianneg, ynghyd ag adroddiad dylunio manwl syfrdanol.
Amser postio: 19 Ebrill 2024