Stasiun cuaca adalah proyek populer untuk bereksperimen dengan berbagai sensor lingkungan, dan anemometer cangkir sederhana serta baling-baling cuaca biasanya dipilih untuk menentukan kecepatan dan arah angin.Untuk QingStation milik Jianjia Ma, dia memutuskan untuk membuat jenis sensor angin yang berbeda: anemometer ultrasonik.
Anemometer ultrasonik tidak memiliki bagian yang bergerak, namun kerugiannya adalah peningkatan kompleksitas elektronik yang signifikan.Mereka bekerja dengan mengukur waktu yang diperlukan pulsa suara ultrasonik untuk dipantulkan ke penerima pada jarak yang diketahui.Arah angin dapat dihitung dengan mengambil pembacaan kecepatan dari dua pasang sensor ultrasonik yang saling tegak lurus dan menggunakan trigonometri sederhana.Pengoperasian anemometer ultrasonik yang benar memerlukan desain penguat analog yang cermat di sisi penerima dan pemrosesan sinyal yang ekstensif untuk mengekstraksi sinyal yang benar dari gema sekunder, propagasi multipath, dan semua kebisingan yang disebabkan oleh lingkungan.Desain dan prosedur eksperimental didokumentasikan dengan baik.Karena [Jianjia] tidak dapat menggunakan terowongan angin untuk pengujian dan kalibrasi, dia memasang anemometer untuk sementara di atap mobilnya dan pergi.Nilai yang dihasilkan sebanding dengan kecepatan GPS mobil, namun sedikit lebih tinggi.Hal ini mungkin disebabkan oleh kesalahan perhitungan atau faktor eksternal seperti gangguan angin atau aliran udara dari kendaraan uji atau lalu lintas jalan lainnya.
Sensor lainnya termasuk sensor hujan optik, sensor cahaya, sensor cahaya dan BME280 untuk mengukur tekanan udara, kelembaban dan suhu.Jianjia berencana menggunakan QingStation pada kapal otonom, jadi dia juga menambahkan IMU, kompas, GPS, dan mikrofon untuk suara sekitar.
Berkat kemajuan dalam sensor, elektronik, dan teknologi pembuatan prototipe, membangun stasiun cuaca pribadi menjadi lebih mudah dari sebelumnya.Ketersediaan modul jaringan berbiaya rendah memungkinkan kami memastikan bahwa perangkat IoT ini dapat mengirimkan informasinya ke database publik, sehingga memberikan data cuaca yang relevan kepada komunitas lokal di lingkungan sekitar mereka.
Manolis Nikiforakis sedang mencoba membangun Piramida Cuaca, perangkat pengukuran cuaca yang sepenuhnya solid-state, bebas perawatan, energi dan komunikasi otonom yang dirancang untuk penerapan skala besar.Biasanya, stasiun cuaca dilengkapi dengan sensor yang mengukur suhu, tekanan, kelembapan, kecepatan angin, dan curah hujan.Meskipun sebagian besar parameter ini dapat diukur menggunakan sensor solid-state, penentuan kecepatan angin, arah, dan curah hujan biasanya memerlukan beberapa bentuk perangkat elektromekanis.
Desain sensor semacam itu rumit dan menantang.Saat merencanakan penerapan dalam jumlah besar, Anda juga perlu memastikan bahwa penerapan tersebut hemat biaya, mudah dipasang, dan tidak memerlukan pemeliharaan yang sering.Menghilangkan semua permasalahan ini dapat mengarah pada pembangunan stasiun cuaca yang lebih andal dan lebih murah, yang kemudian dapat dipasang dalam jumlah besar di daerah terpencil.
Manolis memiliki beberapa ide tentang cara mengatasi masalah ini.Dia berencana untuk menangkap kecepatan dan arah angin dari akselerometer, giroskop, dan kompas dalam unit sensor inersia (IMU) (mungkin MPU-9150).Rencananya adalah melacak pergerakan sensor IMU saat berayun bebas pada kabel, seperti pendulum.Dia telah melakukan beberapa perhitungan pada serbet dan tampaknya yakin bahwa mereka akan memberikan hasil yang dia butuhkan saat menguji prototipe tersebut.Penginderaan curah hujan akan dilakukan menggunakan sensor kapasitif menggunakan sensor khusus seperti MPR121 atau fungsi sentuh bawaan di ESP32.Desain dan lokasi jalur elektroda sangat penting untuk pengukuran curah hujan yang benar dengan mendeteksi tetesan air hujan.Ukuran, bentuk, dan distribusi berat wadah tempat sensor dipasang juga penting karena memengaruhi jangkauan, resolusi, dan keakuratan instrumen.Manolis sedang mengerjakan beberapa ide desain yang rencananya akan dicoba sebelum memutuskan apakah seluruh stasiun cuaca akan berada di dalam rumah berputar atau hanya sensor di dalamnya.
Karena ketertarikannya pada meteorologi, [Karl] membangun stasiun cuaca. Yang terbaru adalah sensor angin ultrasonik, yang menggunakan waktu terbang pulsa ultrasonik untuk menentukan kecepatan angin.
Sensor Carla menggunakan empat transduser ultrasonik yang berorientasi utara, selatan, timur dan barat, untuk mendeteksi kecepatan angin.Dengan mengukur waktu yang dibutuhkan pulsa ultrasonik untuk bergerak antar sensor dalam ruangan dan mengurangkan pengukuran lapangan, kita memperoleh waktu penerbangan untuk setiap sumbu dan juga kecepatan angin.
Ini adalah demonstrasi solusi teknik yang mengesankan, disertai dengan laporan desain yang sangat detail.
Waktu posting: 19 April-2024