Stasiun cuaca merupakan proyek populer untuk bereksperimen dengan berbagai sensor lingkungan, dan anemometer cangkir sederhana serta penunjuk arah angin biasanya dipilih untuk menentukan kecepatan dan arah angin. Untuk QingStation milik Jianjia Ma, ia memutuskan untuk membangun jenis sensor angin yang berbeda: anemometer ultrasonik.
Anemometer ultrasonik tidak memiliki bagian yang bergerak, tetapi kekurangannya adalah peningkatan kompleksitas elektronik yang signifikan. Anemometer ini bekerja dengan mengukur waktu yang dibutuhkan pulsa suara ultrasonik untuk dipantulkan ke penerima pada jarak tertentu. 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 tepat memerlukan desain penguat analog yang cermat di sisi penerima dan pemrosesan sinyal yang ekstensif untuk mengekstrak sinyal yang tepat dari gema sekunder, propagasi multipath, dan semua derau yang disebabkan oleh lingkungan. Desain dan prosedur eksperimen telah didokumentasikan dengan baik. Karena [Jianjia] tidak dapat menggunakan terowongan angin untuk pengujian dan kalibrasi, ia memasang anemometer sementara di atap mobilnya dan pergi. Nilai yang dihasilkan sebanding dengan kecepatan GPS mobil, tetapi 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, kelembapan, dan suhu. Jianjia berencana menggunakan QingStation pada kapal otonom, sehingga ia juga menambahkan IMU, kompas, GPS, dan mikrofon untuk suara sekitar.
Berkat kemajuan sensor, elektronik, dan teknologi prototipe, membangun stasiun cuaca pribadi kini lebih mudah dari sebelumnya. Ketersediaan modul jaringan berbiaya rendah memungkinkan kami memastikan bahwa perangkat IoT ini dapat mengirimkan informasinya ke basis data publik, sehingga menyediakan data cuaca yang relevan bagi masyarakat setempat di lingkungan mereka.
Manolis Nikiforakis sedang berupaya membangun Piramida Cuaca, sebuah perangkat pengukur cuaca yang sepenuhnya solid-state, bebas perawatan, dan mandiri dalam hal energi dan komunikasi, 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, arah, dan curah hujan angin biasanya memerlukan suatu bentuk perangkat elektromekanis.
Desain sensor semacam itu rumit dan menantang. Saat merencanakan penerapan skala besar, Anda juga perlu memastikan bahwa sensor tersebut hemat biaya, mudah dipasang, dan tidak memerlukan perawatan rutin. Menghilangkan semua masalah 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 untuk mengatasi masalah ini. Ia berencana untuk merekam kecepatan dan arah angin dari akselerometer, giroskop, dan kompas dalam unit sensor inersia (IMU) (kemungkinan MPU-9150). Rencananya adalah melacak pergerakan sensor IMU saat berayun bebas pada kabel, seperti pendulum. Ia telah melakukan beberapa perhitungan di serbet dan tampaknya yakin bahwa perhitungan tersebut akan memberikan hasil yang ia butuhkan saat menguji prototipe. Penginderaan curah hujan akan dilakukan menggunakan sensor kapasitif dengan sensor khusus seperti MPR121 atau fungsi sentuh bawaan pada ESP32. Desain dan lokasi jalur elektroda sangat penting untuk pengukuran curah hujan yang akurat dengan mendeteksi tetesan air hujan. Ukuran, bentuk, dan distribusi berat rumah tempat sensor dipasang juga penting karena memengaruhi jangkauan, resolusi, dan akurasi instrumen. Manolis sedang mengerjakan beberapa ide desain yang rencananya akan ia coba sebelum memutuskan apakah seluruh stasiun cuaca akan berada di dalam rumah putar atau hanya sensornya saja.
Karena minatnya 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 diarahkan ke utara, selatan, timur, dan barat untuk mendeteksi kecepatan angin. Dengan mengukur waktu tempuh pulsa ultrasonik di antara sensor-sensor di dalam ruangan dan menguranginya dengan pengukuran medan, kami memperoleh waktu tempuh untuk setiap sumbu dan dengan demikian kecepatan angin.
Ini adalah demonstrasi solusi rekayasa yang mengesankan, disertai dengan laporan desain yang sangat terperinci.
Waktu posting: 19-Apr-2024