अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर

मौसम स्टेशन विभिन्न पर्यावरण सेंसर के साथ प्रयोग करने के लिए एक लोकप्रिय परियोजना है, और हवा की गति और दिशा निर्धारित करने के लिए आमतौर पर एक साधारण कप एनीमोमीटर और मौसम वेन को चुना जाता है।जियानजिया मा के किंगस्टेशन के लिए, उन्होंने एक अलग प्रकार का पवन सेंसर बनाने का निर्णय लिया: एक अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर।
अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर में कोई गतिशील भाग नहीं होता है, लेकिन इसके कारण इलेक्ट्रॉनिक जटिलता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।वे एक अल्ट्रासोनिक ध्वनि पल्स को एक ज्ञात दूरी पर रिसीवर को प्रतिबिंबित करने में लगने वाले समय को मापकर काम करते हैं।हवा की दिशा की गणना एक दूसरे के लंबवत अल्ट्रासोनिक सेंसर के दो जोड़े से गति रीडिंग लेकर और सरल त्रिकोणमिति का उपयोग करके की जा सकती है।अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर के उचित संचालन के लिए प्राप्त छोर पर एनालॉग एम्पलीफायर के सावधानीपूर्वक डिजाइन और माध्यमिक गूँज, मल्टीपाथ प्रसार और पर्यावरण के कारण होने वाले सभी शोर से सही सिग्नल निकालने के लिए व्यापक सिग्नल प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है।डिज़ाइन और प्रायोगिक प्रक्रियाएं अच्छी तरह से प्रलेखित हैं।चूँकि [जियानजिया] परीक्षण और अंशांकन के लिए पवन सुरंग का उपयोग करने में असमर्थ था, उसने अस्थायी रूप से अपनी कार की छत पर एनीमोमीटर स्थापित किया और चला गया।परिणामी मान कार की जीपीएस गति के समानुपाती है, लेकिन थोड़ा अधिक है।यह गणना त्रुटियों या बाहरी कारकों जैसे परीक्षण वाहन या अन्य सड़क यातायात से हवा या वायु प्रवाह में गड़बड़ी के कारण हो सकता है।
अन्य सेंसर में हवा के दबाव, आर्द्रता और तापमान को मापने के लिए ऑप्टिकल रेन सेंसर, लाइट सेंसर, लाइट सेंसर और BME280 शामिल हैं।जियानजिया ने एक स्वायत्त नाव पर किंगस्टेशन का उपयोग करने की योजना बनाई है, इसलिए उन्होंने परिवेशीय ध्वनि के लिए एक आईएमयू, कंपास, जीपीएस और माइक्रोफोन भी जोड़ा है।
सेंसर, इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी में प्रगति के लिए धन्यवाद, व्यक्तिगत मौसम स्टेशन बनाना पहले से कहीं अधिक आसान है।कम लागत वाले नेटवर्क मॉड्यूल की उपलब्धता हमें यह सुनिश्चित करने की अनुमति देती है कि ये IoT डिवाइस अपनी जानकारी सार्वजनिक डेटाबेस तक पहुंचा सकते हैं, जिससे स्थानीय समुदायों को उनके आसपास के प्रासंगिक मौसम डेटा प्रदान किए जा सकते हैं।
मैनोलिस निकिफोराकिस एक मौसम पिरामिड बनाने की कोशिश कर रहा है, जो बड़े पैमाने पर तैनाती के लिए डिज़ाइन किया गया एक पूर्ण-ठोस-अवस्था, रखरखाव-मुक्त, ऊर्जा और संचार-स्वायत्त मौसम माप उपकरण है।आमतौर पर, मौसम स्टेशन सेंसर से लैस होते हैं जो तापमान, दबाव, आर्द्रता, हवा की गति और वर्षा को मापते हैं।जबकि इनमें से अधिकांश मापदंडों को सॉलिड-स्टेट सेंसर का उपयोग करके मापा जा सकता है, हवा की गति, दिशा और वर्षा का निर्धारण करने के लिए आमतौर पर किसी प्रकार के इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस की आवश्यकता होती है।
ऐसे सेंसर का डिज़ाइन जटिल और चुनौतीपूर्ण है।बड़ी तैनाती की योजना बनाते समय, आपको यह भी सुनिश्चित करना होगा कि वे लागत प्रभावी हों, स्थापित करने में आसान हों और उन्हें बार-बार रखरखाव की आवश्यकता न हो।इन सभी समस्याओं को दूर करने से अधिक विश्वसनीय और कम खर्चीले मौसम स्टेशनों का निर्माण हो सकता है, जिन्हें बाद में दूरदराज के इलाकों में बड़ी संख्या में स्थापित किया जा सकता है।
मैनोलिस के पास इन समस्याओं को हल करने के बारे में कुछ विचार हैं।वह एक जड़त्वीय सेंसर इकाई (आईएमयू) (संभवतः एक एमपीयू-9150) में एक्सेलेरोमीटर, जायरोस्कोप और कंपास से हवा की गति और दिशा को पकड़ने की योजना बना रहा है।योजना आईएमयू सेंसर की गति को ट्रैक करने की है क्योंकि यह एक पेंडुलम की तरह केबल पर स्वतंत्र रूप से घूमता है।उन्होंने एक नैपकिन पर कुछ गणनाएँ की हैं और उन्हें विश्वास है कि प्रोटोटाइप का परीक्षण करते समय वे आवश्यक परिणाम देंगे।MPR121 या ESP32 में अंतर्निहित टच फ़ंक्शन जैसे समर्पित सेंसर का उपयोग करके कैपेसिटिव सेंसर का उपयोग करके वर्षा संवेदन किया जाएगा।वर्षा की बूंदों का पता लगाकर सही वर्षा माप के लिए इलेक्ट्रोड ट्रैक का डिज़ाइन और स्थान बहुत महत्वपूर्ण हैं।जिस आवास में सेंसर लगाया गया है उसका आकार, आकार और वजन वितरण भी महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे उपकरण की सीमा, रिज़ॉल्यूशन और सटीकता को प्रभावित करते हैं।मैनोलिस कई डिज़ाइन विचारों पर काम कर रहा है, जिसे वह यह तय करने से पहले आज़माने की योजना बना रहा है कि क्या पूरा मौसम स्टेशन घूमने वाले आवास के अंदर होगा या सिर्फ सेंसर अंदर होंगे।
मौसम विज्ञान में अपनी रुचि के कारण, [कार्ल] ने एक मौसम स्टेशन बनाया। इनमें से सबसे नया अल्ट्रासोनिक पवन सेंसर है, जो हवा की गति निर्धारित करने के लिए अल्ट्रासोनिक पल्स के उड़ान समय का उपयोग करता है।
हवा की गति का पता लगाने के लिए कार्ला का सेंसर उत्तर, दक्षिण, पूर्व और पश्चिम की ओर उन्मुख चार अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करता है।एक कमरे में सेंसरों के बीच अल्ट्रासोनिक पल्स की यात्रा में लगने वाले समय को मापकर और क्षेत्र माप को घटाकर, हम प्रत्येक अक्ष के लिए उड़ान का समय और इसलिए हवा की गति प्राप्त करते हैं।
यह आश्चर्यजनक रूप से विस्तृत डिज़ाइन रिपोर्ट के साथ इंजीनियरिंग समाधानों का एक प्रभावशाली प्रदर्शन है।