Pašdarinātie anemometri (sagatavošanas grupas bērniem). Pašdarināts anemometrs

Bija uzdevums vienam projektam salikt anemometru, lai varētu pa USB interfeisu paņemt datus datorā. Rakstā vairāk uzmanības tiks pievērsts pašam anemometram, nevis datu apstrādes sistēmai no tā:

1. Sastāvdaļas

Tātad produkta ražošanai bija nepieciešami šādi komponenti:
Mitsumi lodīšu pele — 1 gab.
Ping-ponga bumba - 2 gab.
Pareiza izmēra organiskā stikla gabals
Vara stieple ar šķērsgriezumu 2,5 mm2 - 3 cm
Lodīšu pildspalvas uzpilde — 1 gab.
Chupa Chups konfekšu kociņš - 1 gab.
Kabeļa klips — 1 gab.
Doba misiņa muca 1 gab.

2. Darbrata izgatavošana

Uz misiņa mucas tika pielodēti 3 vara stieples gabali 1 cm garumā katrs 120 grādu leņķī. Mucas bedrē es pielodēju ķīniešu atskaņotāja statīvu ar vītni galā.

No konfektes izgriezu tūbiņu apmēram 2cm garās 3 daļās.

Es pārgriezu 2 bumbiņas uz pusēm un, izmantojot mazās skrūves no tā paša atskaņotāja un polistirola līmi (ar līmes pistoli), piestiprināju bumbiņas pusītes pie konfektes caurulēm.

Caurules ar lodītes pusītēm uzliku uz pielodētajiem stieples gabaliņiem, visu nofiksēju virsū ar līmi.

3. Galvenās daļas izgatavošana

Anemometra nesošais elements ir metāla stienis no lodīšu pildspalvas. Stieņa apakšējā daļā (kur tika ievietots korķis) ievietoju disku no peles (kodētāja). Pašā peles konstrukcijā kodētāja apakšējā daļa balstījās pret peles korpusu, veidojot punktveida gultni, bija smērvielas, tāpēc kodētājs viegli griezās. Bet bija nepieciešams salabot stieņa augšējo daļu, šim nolūkam es paņēmu piemērotu plastmasas gabalu ar caurumu tieši stieņa diametrā (šāds gabals tika izgriezts no CD-ROMa karietes pagarinājuma sistēmas). Atlika atrisināt problēmu, lai devēja stienis neizkristu no punktveida gultņa, tāpēc uz stieņa tieši fiksējošā elementa priekšā pielodēju dažus lodēšanas pilienus. Tādējādi stienis brīvi griezās fiksējošā konstrukcijā, bet neizkrita no gultņa.

Iemesls, kāpēc tika izvēlēta kodētāja shēma, ir šāds: visos rakstos par paštaisītajiem anemometriem internetā ir aprakstīta to izgatavošana, pamatojoties uz līdzstrāvas motoru no atskaņotāja, CD-ROM vai kāda cita izstrādājuma. Problēma ar šādām ierīcēm, pirmkārt, ir to kalibrēšana un zemā precizitāte pie maziem vēja ātrumiem, otrkārt, vēja ātruma nelineārajā raksturlielumā attiecībā pret izejas spriegumu, t.i. lai pārsūtītu informāciju uz datoru, rodas noteiktas problēmas, jāaprēķina sprieguma vai strāvas maiņas likums no vēja ātruma. Izmantojot kodētāju, šādas problēmas nav, jo atkarība ir lineāra. Precizitāte ir visaugstākā, jo kodētājs dod apmēram 50 impulsus uz anemometra ass apgriezienu, bet pārveidotāja ķēde ir nedaudz sarežģītāka, kurā ir mikrokontrolleris, kas vienā no pieslēgvietām un izejām skaita impulsu skaitu sekundē. šo vērtību uz USB portu.

4. Testēšana un kalibrēšana

Kalibrēšanai tika izmantots laboratorijas anemometrs.

Parasta mājsaimniecības firmas vai paštaisīta meteoroloģiskā stacija mēra divas temperatūras-mitrumu (telpā un ārā), atmosfēras spiedienu un papildus ir pulkstenis ar kalendāru. Taču īstā meteoroloģiskā stacijā ir daudz vairāk - saules starojuma sensors, lietus mērītājs un tas viss kopumā ir vajadzīgs tikai profesionāliem nolūkiem, ar vienu izņēmumu. Vēja mērītājs (ātruma un, galvenais, virziena) ir ļoti noderīgs papildinājums lauku mājai. Turklāt zīmola vēja sensori ir diezgan dārgi pat Ali Baba, un ir jēga meklēt mājās gatavotus risinājumus.

Uzreiz jāsaka, ja iepriekš būtu zinājis, cik daudz roku darba un naudas, ko iztērēs eksperimentiem, rezultēsies mana iecere, varbūt es nesāktu. Taču ziņkārība atsvēra, un šī raksta lasītājiem ir iespēja izvairīties no tiem slazdiem, kuriem man nācās paklupt.

Priekš vēja ātruma mērījumi(anemometrija) ir simtiem veidu, no kuriem galvenie ir:

karsta virve,
- mehānisks - ar dzenskrūvi (precīzāk, lāpstiņriteni) vai kausa horizontālo lāpstiņriteni (klasiskais kausa anemometrs) Ātruma mērīšana šajos gadījumos ir līdzvērtīga tās ass ātruma mērīšanai, uz kuras ir fiksēts dzenskrūves vai lāpstiņritenis.
- kā arī ultraskaņa, kas apvieno ātruma un virziena mērījumus.
Priekš virziena mērījumi mazāk veidu:
- minēts ultraskaņas;
- mehāniska vējrādītājs ar elektronisku griešanās leņķa noņemšanu. Ir arī daudz dažādu veidu, kā izmērīt griešanās leņķi: optiskais, pretestības, magnētiskais, induktīvs, mehāniskais. Starp citu, jūs varat vienkārši uzstādīt elektronisko kompasu uz vējrādītāja vārpstas - tas ir tikai uzticami un vienkārši (atkārtošanai "ceļgalā") veidi, kā pārraidīt rādījumus no haotiski rotējošas ass, joprojām būs jāmeklē. Tāpēc mēs tālāk izvēlamies tradicionālo optisko metodi.

Atkārtojot kādu no šīm metodēm patstāvīgi, jāpatur prātā prasības par minimālu enerģijas patēriņu un visu diennakti (vai varbūt visu gadu?) saules un lietus iedarbību. Vēja sensoru nevar novietot zem jumta ēnā - gluži pretēji, tam jābūt pēc iespējas tālāk no visiem traucējošajiem faktoriem un "atvērtam visiem vējiem". Ideāla vieta ir mājas jumta kore vai, sliktākajā gadījumā, šķūnis vai lapene, kas atrodas tālu no citām ēkām un kokiem. Šādas prasības paredz autonomu barošanas avotu un, protams, bezvadu datu pārraides kanālu. Šīs prasības ir saistītas ar dažiem dizaina "zvaniņiem un svilpēm", kas aprakstīti tālāk.

Par minimālo enerģijas patēriņu

Starp citu, cik ir minimālais enerģijas patēriņš? Pamatojoties uz parastajām mājsaimniecības AA baterijām, ķēdes vidējam patēriņam ideālā gadījumā vajadzētu būt ne vairāk kā 1-2 mA. Aprēķiniet paši: kārtīga AA sārma elementa jauda ir aptuveni 2,5-3 Ah, tas ir, ķēde ar norādīto patēriņu no tā darbosies apmēram 1500-2500 stundas jeb 2-3 mēnešus. Principā tas arī nav daudz, bet salīdzinoši pieņemami - jūs nevarat darīt mazāk: vai nu akumulatori sabojājas, vai arī jums būs jāizmanto akumulatori, kas būs jāuzlādē vēl biežāk nekā akumulatoru maiņa. Šī iemesla dēļ, veidojot šādu shēmu, mums ir jānoķer visas drupatas: obligātais enerģijas taupīšanas režīms, rūpīgi pārdomāta shēma un darbību secība programmā. Tālāk mēs redzēsim, ka galīgajā dizainā es joprojām neatbildu nepieciešamajām prasībām un nācās izmantot akumulatora enerģiju.

Informatīvs stāsts par to, kā mēģināju atveidot modernāko un progresīvāko no metodēm - ultraskaņu, un neizdevās, pastāstīšu citreiz. Visas pārējās metodes ietver atsevišķu ātruma un virziena mērīšanu, tāpēc mums bija jābloķē divi sensori. Izpētījis teorētiski karsto stiepļu anemometrus, sapratu, ka gatavu amatieru līmeņa jutīgu elementu (tie ir pieejami Rietumu tirgū!) mēs nevarēsim iegādāties, bet izdomāt pats - iesaistīties nākamajai pētniecībai un attīstībai ar atbilstošu laika un naudas izšķiešanu. Tāpēc, nedaudz pārdomājot, es nolēmu izveidot vienotu abu sensoru dizainu: krūzes anemometru ar optisku griešanās ātruma mērījumu un vējrādītāju ar elektronisku griešanās leņķa nolasījumu, pamatojoties uz kodētāja disku (kodētāju).

Sensoru konstrukcijas

Mehānisko sensoru priekšrocība ir tāda, ka tur nav nepieciešama izpēte un izstrāde, princips ir vienkāršs un skaidrs, un rezultāta kvalitāte ir atkarīga tikai no rūpīgi pārdomātā dizaina precizitātes.

Tā nu teorētiski likās, praktiski tas rezultējās ar čupu mehānisku darbu, no kuriem daļa bija jāpasūta malā, jo pie rokas trūka virpu un frēzmašīnu. Uzreiz jāsaka, ka nekad neesmu nožēlojis, ka jau no paša sākuma paļāvos uz kapitālu pieeju, nevis žogu konstrukcijas no improvizētiem materiāliem.

Vējrādītājam un anemometram nepieciešamas šādas detaļas, kuras bija jāpasūta pie virpotāja un frēzētāja (daudzums un materiāls norādīts abiem sensoriem uzreiz):

Mēs atzīmējam, ka asis obligāti ir pagrieztas uz virpas: gandrīz neiespējami izveidot asi ar galu tieši centrā uz ceļa. Un uzgaļa novietojums tieši pa griešanās asi šeit ir panākumu noteicošais faktors. Turklāt asij jābūt pilnīgi taisnai, nekādas novirzes nav pieļaujamas.

Mehāniskais vēja virziena sensors - elektroniskā vējrādītājs

Vējrādītāja (kā arī zemāk esošā ātruma sensora) pamatā ir U veida kronšteins, kas izgatavots no D-16 duralumīnija, kas parādīts zīmējumā augšējā kreisajā stūrī. Apakšējā padziļinājumā tiek iespiests PTFE gabals, kurā ar 2 un 3 mm urbjiem secīgi tiek izveidots pakāpju padziļinājums. Šajā padziļinājumā ar asu galu tiek ievietota ass (vējrādītājam - no misiņa). No augšas tas brīvi iziet cauri 8 mm caurumam. Virs šī cauruma pie kronšteina ar M2 skrūvēm ir piestiprināts taisnstūrveida gabals no tās pašas fluoroplastmasas, kura biezums ir 4 mm, tā, lai tas pārklātu caurumu. PTFE tika izveidots caurums tieši gar ass diametru 6 mm (atrodas tieši gar caurumu kopējo asi - skatiet montāžas zīmējumu zemāk). Fluoroplastika augšā un apakšā šeit spēlē slīdgultņu lomu.


Asi berzes punktā pret fotoplastmasu var pulēt, un berzes laukumu var samazināt, iegremdējot fluoroplasta caurumu. ( Skatiet par šo tēmu zemāk UPD no 13.09.18. un 06.05.19). Vējrādītājam tas nespēlē īpašu lomu - viņam pat noder zināma “aizturēšana”, un anemometram būs jācenšas samazināt berzi un inerci.

Tagad par griešanās leņķa noņemšanu. Klasiskais 16 pozīciju pelēkais kodētājs mūsu gadījumā izskatās šādi:

Diska izmērs tika izvēlēts, pamatojoties uz nosacījumu, ka emitētāja-uztvērēja pāri ir uzticami optiski izolēti viens no otra. Izmantojot šo konfigurāciju, arī 5 mm platās spraugas ir izvietotas 5 mm attālumā viens no otra, un optiskie pāri ir precīzi 10 mm attālumā. Kronšteina izmēri, pie kuriem piestiprināts vējrādītājs, tika precīzi aprēķināti, pamatojoties uz diska diametru 120 mm. To visu, protams, var samazināt (īpaši, ja izvēlas pēc iespējas mazāka diametra gaismas diodes un fotodetektorus), taču tika ņemta vērā kodētāja izgatavošanas sarežģītība: izrādījās, ka frēznieki tik smalku darbu neuzņemas, tāpēc bija jāgriež manuāli ar adatas vīli. Un šeit, jo lielāks izmērs, jo ticamāks rezultāts un mazāk problēmu.

Iepriekš redzamajā montāžas zīmējumā parādīts, kā disks ir piestiprināts pie ass. Rūpīgi centrēts disks ir piestiprināts ar M2 skrūvēm pie kaprolona uzmavas. Bukse ir novietota uz ass tā, lai atstarpe augšpusē būtu minimāla (1-2 mm) - lai ass brīvi grieztos normālā stāvoklī un, apgriežot, gals neizkristu no ligzdas apakšā. Fotodetektoru un izstarotāju bloki ir piestiprināti pie kronšteina diska augšpusē un apakšā, precīzāk par to dizainu zemāk.

Visa konstrukcija ir ievietota plastmasas (ABS vai polikarbonāta) korpusā 150×150×90 mm. Samontēts (bez vāka un vējrādītāja) virziena sensors izskatās šādi:

Ņemiet vērā, ka izvēlētais ziemeļu virziens ir atzīmēts ar bultiņu un tas būs jāievēro, atkārtoti uzstādot sensoru.

Faktiskais vējrādītājs ir pievienots ass augšpusē. Tas ir izgatavots uz tās pašas misiņa ass bāzes, kuras griezumā strupajā pusē ir pielodēts misiņa loksnes kāts. Asā galā noteiktā garumā tiek nogriezta M6 vītne, un uz tās ar uzgriežņu palīdzību tiek piestiprināts no svina atliets apaļš atsvars-pretsvars:

Krava ir veidota tā, lai smaguma centrs nokristu tieši uz stiprinājuma punktu (pārvietojot to pa vītni, var panākt perfektu līdzsvaru). Vējrādītne tiek piestiprināta pie ass, izmantojot M3 nerūsējošo skrūvi, kas iziet cauri vējrādītāja asī un tiek ieskrūvēta griešanās asī izgrieztajā vītnē (fiksācijas skrūve ir redzama augstāk esošajā fotoattēlā). Precīzai orientācijai rotācijas ass augšpusē ir pusapaļa padziļinājums, kurā atrodas vējrādītāja ass.

Vēja ātruma sensors - dari pats krūzes anemometrs

Kā jūs jau sapratāt, ātruma sensora pamats apvienošanas nolūkos tika izvēlēts tāds pats kā vējrādītam. Bet dizaina prasības šeit ir nedaudz atšķirīgas: lai samazinātu sākuma slieksni, anemometram jābūt pēc iespējas vieglākam. Tāpēc jo īpaši tā ass ir izgatavota no duralumīnija, diska ar caurumiem (griešanās ātruma mērīšanai) diametrs ir samazināts:

Kamēr četru bitu Grey kodētājam ir nepieciešami četri optroni, ātruma sensoram ir nepieciešams tikai viens. Gar diska apkārtmēru tiek izurbti 16 caurumi vienādā attālumā, tāpēc viens diska apgrieziens sekundē ir līdzvērtīgs 16 herciem no optrona nākošās frekvences (iespējams vairāk caurumu, iespējams mazāk - jautājums ir tikai pārrēķina mērogs un enerģijas ietaupījums emitētājiem).

Paštaisīts sensors joprojām izrādīsies diezgan raupjš (sākuma slieksnis ir vismaz pusmetrs sekundē), taču to var samazināt tikai tad, ja tiek radikāli mainīts dizains: piemēram, ielieciet propelleru. kausu grozāmais galds. Krūzes grozāmajā galdā plūsmas pretestības spēku atšķirība, kas nosaka griezes momentu, ir salīdzinoši neliela - tā tiek panākta, tikai un vienīgi pateicoties atšķirīgai virsmas formai, kas saskaras ar pretimnākošo gaisa plūsmu (tāpēc krūzīšu formai jābūt tikpat racionālai kā iespējams - ideālā gadījumā tā ir puse olas vai bumbiņas). Propellerim ir daudz lielāks griezes moments, to var padarīt daudz vieglāku, un, visbeidzot, pati izgatavošana ir vienkāršāka. Bet dzenskrūve ir jāuzstāda gaisa plūsmas virzienā - piemēram, novietojot to tās pašas vējrādītāja galā.

Jautājums par jautājumiem tajā pašā laikā: kā pārsūtīt rādījumus no sensora, kas nejauši griežas ap vertikālo asi? Es to nevarēju atrisināt, un, spriežot pēc tā, ka profesionālie krūzīšu dizaini joprojām ir plaši izplatīti, tas nekādā gadījumā nav atrisināts ar pussitienu (neņemam vērā rokas anemometrus - tie tiek orientēti manuāli atbilstoši gaisam plūsma).

Mana kausa anemometra versija ir balstīta uz lāzera disku. Augšējais un apakšējais skats ir redzams fotoattēlā:

Krūzītes ir izgatavotas no bērnu ūdens pudelīšu "Agusha" dibeniem. Apakšdaļa ir rūpīgi nogriezta, un visas trīs - vienādā attālumā, lai tām būtu vienāds svars, lokāli uzsildītas centrā (nekādā gadījumā nesildiet visu - tas neatgriezeniski deformēsies!) Un aizmugurējā puse koka rokturis no faila izliecas uz āru, lai padarītu to racionālāku. Atkārtosi – krāj lielākas pudeles, no pieciem sešiem gabaliem, iespējams, izdosies izgatavot trīs vairāk vai mazāk vienādas krūzes. Izgatavotajās krūzēs sānos ir izveidota sprauga un tās tiek fiksētas gar diska perimetru 120 ° leņķī viena pret otru, izmantojot ūdensizturīgu līmi-hermētiķi. Disks ir stingri centrēts attiecībā pret asi (es to izdarīju ar pievienotās metāla paplāksnes palīdzību) un ir piestiprināts pie kaprolona uzmavas ar M2 skrūvēm.

Vispārējā sensoru projektēšana un uzstādīšana

Abi sensori, kā jau minēts, ir ievietoti plastmasas korpusos 150×150×90 mm. Korpusa materiāla izvēlei jāpieiet pārdomāti: ABS vai polikarbonātam ir pietiekama laikapstākļu izturība, bet polistirols, organiskais stikls un vēl jo vairāk polietilēns šeit noteikti nederēs (un arī tos būs grūti nokrāsot, lai pasargātu no saules). ). Ja nav iespējams iegādāties zīmola kastīti, labāk ir patstāvīgi pielodēt korpusu no folijas stikla šķiedras un pēc tam krāsot, lai pasargātu to no korozijas un piešķirtu tai estētisku izskatu.

Vāciņā tieši ass izejas vietā tiek izveidots 8-10 mm caurums, kurā ar to pašu līmi-hermētiķi tiek ielīmēts plastmasas konuss, kas izgriezts no snīpja no smidzināšanas balona ar celtniecības hermētiķi vai līmi:

Lai centrētu konusu pa asi, piestipriniet koka gabalu no vāka apakšas ar skavu, atzīmējiet uz tā precīzu centru un nedaudz padziļiniet ar 12 mm lāpstas urbi, izveidojot gredzenveida padziļinājumu ap caurumu. Tur precīzi jāievada konuss, pēc kura to var pārklāt ar līmi. Varat to papildus nostiprināt vertikālā stāvoklī uz sacietēšanas laiku ar M6 skrūvi ar uzgriezni.

Pats ātruma sensors ar šo konusu kā lietussargs pārklāj asi, neļaujot ūdenim iekļūt korpusā. Vējrādītājam virs konusa ir vērts papildus novietot uzmavu, kas no tiešas ūdens plūsmas aizvērtu atstarpi starp asi un konusu (skat. sensoru kopskata fotoattēlu zemāk).

Vadi no optroniem ir savienoti ar atsevišķu D-SUB savienotāju (skatiet virziena sensora fotoattēlu iepriekš). Savienojuma daļa ar kabeli tiek ievietota caur taisnstūra caurumu korpusa pamatnē. Pēc tam caurums tiek pārklāts ar vāku ar kabeļa slotu, kas neļauj savienotājam izkrist. Dural kronšteini ir pieskrūvēti pie korpusa pamatnes, lai tos nostiprinātu vietā. To konfigurācija ir atkarīga no sensoru atrašanās vietas.

Samontēti abi sensori izskatās šādi:

Šeit tie parādīti jau uzstādīti vietā - uz lapenes kores. Lūdzu, ņemiet vērā, ka padziļinājumi skrūvēm, kas nostiprina vāku, ir aizsargāti no ūdens ar mitriem gumijas aizbāžņiem. Sensori ir uzstādīti stingri horizontāli atbilstoši līmenim, kuram bija nepieciešams izmantot oderējumus no linoleja gabaliem.

Elektroniskā daļa

Meteoroloģiskā stacija kopumā sastāv no diviem moduļiem: tālvadības bloka (kas apkalpo gan vēja sensorus, gan arī ņem rādījumus no ārējā temperatūras-mitruma sensora) un galvenā moduļa ar displejiem. Tālvadības bloks ir aprīkots ar bezvadu raidītāju datu nosūtīšanai, kas uzstādīts tajā (antena izceļas no sāniem). Galvenais modulis saņem datus no attālās ierīces (uztvērējs ir novietots uz kabeļa atsevišķā blokā, lai atvieglotu orientāciju), kā arī ņem rādījumus no iekšējā temperatūras-mitruma sensora un parāda to visu displejos. Atsevišķa galvenās ierīces sastāvdaļa ir pulkstenis ar kalendāru, kuru vispārējās stacijas iestatīšanas ērtībai apkalpo atsevišķs Arduino Mini kontrolleris un tam ir savi displeji.

Vēja sensoru tālvadības modulis un mērīšanas ķēde

Par fotoemiteri tika izvēlēti AL-107B IR gaismas diodes. Šīs vintage gaismas diodes, protams, nav labākās savā klasē, taču tām ir miniatūrs korpuss ar diametru 2,4 mm un tās spēj novadīt strāvu līdz 600 mA uz impulsu. Starp citu, pārbaužu laikā izrādījās, ka šīs gaismas diodes paraugam ap 1980. gada izlaidumu (sarkanā korpusā) ir aptuveni divas reizes lielāka efektivitāte (izteikta fotodetektora uzticamas darbības diapazonā) nekā mūsdienu paraugiem, kas iegādāti Chip. -Dziļi (tiem ir caurspīdīgs dzeltenīgi zaļš korpuss). Diez vai kristāli 1980. gadā bija labāki nekā tagad, lai gan kāda velna pēc nejoko? Tomēr, iespējams, problēma ir dažādos izkliedes leņķos abos dizainos.

Caur gaismas diodi ātruma sensorā (150 omu rezistors, ja darbina 5 volti) tika izvadīta aptuveni 20 mA līdzstrāva, bet virziena sensorā - impulsa (meandrs ar darba ciklu 2) strāva aptuveni 65 mA ( tie paši 150 omi, kad to darbina 12 volti). Vidējā strāva caur vienu virziena sensora LED ir aptuveni 33 mA, kopā pa četriem kanāliem - aptuveni 130 mA.

Kā fotodetektori tika izvēlēti L-32P3C fototranzistori iepakojumā ar diametru 3 mm. Signāls tika ņemts no kolektora, kas noslogots ar 1,5 vai 2 kOhm rezistoru no barošanas 5 V. Šie parametri tika izvēlēti tā, lai ~ 20 mm attālumā starp foto emitētāju un uztvērēju, pilna izmēra loģiskais signāls pie 5. -voltu līmeņi bez papildu pastiprinājuma nekavējoties nonāktu kontroliera ieejā. Šeit attēlotās strāvas var šķist nesamērīgi lielas, pamatojoties uz iepriekš minēto minimālo jaudas prasību, taču, kā jūs redzēsit, tās parādās katrā mērījumu ciklā ne ilgāk kā dažas milisekundes, lai kopējais patēriņš paliktu mazs.

Uztvērēju un izstarotāju montāžas pamatā bija kabeļa kanāla posmi (redzami iepriekš sensoru fotoattēlā), kas izgriezti tā, lai pie pamatnes izveidotu “ausis” montāžai uz kronšteina. Katram no šiem griezumiem pie bloķēšanas vāka no iekšpuses tika pielīmēta plastmasas plāksne, kuras platums ir vienāds ar kanāla platumu. Gaismas diodes un fototranzistori tika fiksēti vajadzīgajā attālumā šajā plāksnē izurbtajos caurumos, lai vadi būtu kanāla iekšpusē, un tikai korpusu galos izvirzītie izciļņi izvirzīti ārpusē. Secinājumi ir pielodēti saskaņā ar diagrammu (skatīt zemāk), ārējie secinājumi tiek veikti ar elastīgas daudzkrāsainas stieples griezumiem. Kanāla iekšpusē ir ievietoti arī rezistori virziena sensora emitētājiem, no tiem tiek izdarīts viens vispārīgs secinājums. Pēc atlodēšanas vāciņš nofiksējas vietā, visas spraugas ir aizzīmogotas ar plastilīnu un papildus ar līmlenti, kas arī aizver caurumu no vadiem pretējās puses, un visa konstrukcija ir piepildīta ar epoksīdu. Ārējie secinājumi, kā redzat sensoru fotoattēlā, tiek izvadīti uz spaiļu bloku, kas piestiprināts kronšteina aizmugurē.

ķēdes shēma vēja sensora apstrādes iekārta izskatās šādi:

Par to, no kurienes nāk 12–14 voltu jauda, ​​skatiet tālāk. Papildus diagrammā norādītajām sastāvdaļām tālvadības blokā ir temperatūras-mitruma sensors, kas diagrammā nav parādīts. Sprieguma dalītājs, kas pievienots kontrollera A0 spailei, ir paredzēts barošanas avota sprieguma kontrolei, lai to savlaicīgi nomainītu. Ar tradicionālo 13. tapu (DIP korpusa 19. tapu) pieslēgtais LED ir super spilgts, tā normālam, neapžilbinošam mirdzumam pietiek ar miliampēru strāvas daļu, ko nodrošina neparasti augstā 33 vērtība. kΩ rezistors.

Ķēdē tiek izmantots tukšs Atmega328 kontrolieris DIP pakotnē, kas ieprogrammēts caur Uno un uzstādīts uz kontaktligzdas. Šādi kontrolieri ar jau uzrakstītu Arduino sāknēšanas ielādētāju tiek pārdoti, piemēram, Chip-Dip (vai arī jūs varat pats uzrakstīt sāknēšanas ielādētāju). Šādu kontrolieri ir ērti ieprogrammēt pazīstamā vidē, taču, ja uz tāfeles nav komponentu, tas, pirmkārt, ir ekonomiskāks, un, otrkārt, tas aizņem mazāk vietas. Pilnvērtīgu enerģijas taupīšanas režīmu varētu iegūt, atbrīvojoties arī no bootloader (un vispār visu kodu ierakstot assemblerā :), bet šeit tas nav īpaši aktuāli, un programmēšana ir nevajadzīgi sarežģīta.

Diagrammā pelēki taisnstūri apzīmēja komponentus, kas atsevišķi saistīti ar ātruma un virziena kanāliem. Apsveriet shēmas darbību kopumā.

Kontroliera darbību kopumā kontrolē sargsuņa taimeris WDT, kas ir iespējots zvana pārtraukuma režīmā. WDT pamodina kontrolleri no miega režīma noteiktos intervālos. Gadījumā, ja izsauktajā pārtraukumā taimeris tiek atiestatīts, nav restartēšanas no nulles, visi globālie mainīgie paliek to vērtībās. Tas ļauj uzkrāt datus no pamošanās līdz pamošanās brīdim un kādā brīdī tos apstrādāt – piemēram, aprēķināt vidējo.

Programmas sākumā tiek veiktas šādas bibliotēku un globālo mainīgo deklarācijas (lai nepārblīvētu jau tā apjomīgo piemēru tekstu, šeit tiek izlaists viss, kas saistīts ar temperatūras-mitruma sensoru):

#iekļauts #iekļauts #iekļauts . . . . . #define ledPin 13 //LED pin (PB5 pin 19 ATmega) #define IR_Pin 10 //IRLU tranzistora vadība (PB2 pin 16 Atmega) #define in_3p 9 //Uztvērēja ievades bits 3 #define in_2p 8 //Receiver input bit2 define in_1p 7 //uztvērēja ievades bits 1 #define in_0p 6 //uztvērēja ievades bits 0 #define IR_PINF 5 //(PD5,11) izeja frekvencei IR LED #define IN_PINF 4 //(PD4,6) frekvences noteikšanas ieeja gaistoša neparakstīts ilgs laiks = 0; //Sensora aktivizācijas periods float ff; //ātruma sensora frekvences vērtības char msg vidējās vērtības noteikšanai; //nosūtītās ziņas baitu skaits=0;//skaitītājs int batt; //vidējo akumulatora baitu wDir; // vēja virzienu masīvs baits wind_Gray=0; //vēja virziena koda baits
Lai aktivizētu miega režīmu un WDT (pamosties ik pēc 4 sekundēm), tiek izmantotas šādas procedūras:

// sistēmas pārslēgšana void system_sleep() ( ADCSRA &= ~(1<< ADEN); //экв. cbi(ADCSRA,ADEN); выключим АЦП set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN); // режим сна sleep_mode(); // система засыпает sleep_disable(); // система продолжает работу после переполнения watchdog ADCSRA |= (1 << ADEN); /экв. sbi(ADCSRA,ADEN); включаем АЦП } //**************************************************************** // ii: 0=16ms, 1=32ms,2=64ms,3=128ms,4=250ms,5=500ms // 6=1 sec,7=2 sec, 8=4 sec, 9= 8sec void setup_watchdog(int ii) { byte bb; if (ii >9) ii=9; bb=ii & 7; ja (ii > 7) bb|= (1<<5); //в bb - код периода bb|= (1<Ātruma sensors izvada optiskā kanāla pārtraukuma frekvenci, lieluma secība ir vienības-desmit hercu. Ekonomiskāk un ātrāk ir izmērīt šādu vērtību pēc perioda (par to tika runāts autora publikācijā “Arduino zemo frekvenču mērīšanas metožu novērtējums”). Šeit tiek izvēlēta metode, izmantojot modificētu funkciju pulseInLong(), kas nesaista mērījumu ar noteiktiem kontrollera izvadiem (funkcijas periodInLong() tekstu var atrast norādītajā publikācijā).

Funkcijā setup() tiek deklarēti tapu virzieni, inicializēta 433 MHz raidītāja bibliotēka un sargsuņa taimeris (rindiņa IN_PINF principā ir lieka un ievietota atmiņai):

Void setup() ( pinMode(IR_PINF, OUTPUT); //izvadīt pinMode(IN_PINF, INPUT); //izejas frekvences noteikšana ievadei pinMode(13, OUTPUT); //LED vw_setup(1200); // VirtualWire savienojuma ātrums vw_set_tx_pin(2); //D2, PD2(4) VirtualWire pārsūtīšanas tapa // Serial.begin(9600); // Seriālais ports, kas jāuzrauga, veicot atkļūdošanu setup_watchdog(8); //WDT periods 4 c wdt_reset(); )
Visbeidzot, programmas galvenajā cilpā mēs vispirms nolasām spriegumu katru reizi, kad pamostamies (ik pēc 4 sekundēm) un aprēķinām vēja ātruma sensora frekvenci:

Void loop() ( wdt_reset(); // atiestatiet taimeri digitalWrite(ledPin, HIGH); // ieslēdziet LED, lai kontrolētu batt=analogRead(0); // lasīt un saglabāt pašreizējo akumulatora kodu /*=== frekvence === = */ digitalWrite(IR_PINF, HIGH); //ieslēdziet ātruma sensora pludiņa IR gaismas diodes f=0; //mainīgais frekvencei ttime=periodInLong(IN_PINF, LOW, 250000); //gaidiet 0,25 s // Serial. println(ttime); //kontrolei atkļūdošanas laikā if (ttime!=0) (//ja nav frekvences f = 1000000/float(ttime);) //aprēķināt signāla frekvenci Hz digitalWrite(IR_PINF, LOW); //izslēdziet IR LED ff=f; //saglabājiet aprēķināto vērtību masīvā. . . . .
IR gaismas diodes degšanas laiks (patērē, atgādināšu, 20 mA) šeit, kā redzat, būs maksimālais, ja sensora disks negriežas, un šajā gadījumā ir aptuveni 0,25 sekundes. Tādējādi minimālā izmērāmā frekvence būtu 4 Hz (ceturtdaļa diska apgriezienu sekundē ar 16 caurumiem). Kā izrādījās kalibrējot sensoru (skat. zemāk), tas atbilst aptuveni 0,2 m/s vēja ātruma.. Uzsveram, ka šī ir minimālā izmērāmā vēja ātruma vērtība, bet ne izšķirtspēja un nevis starta slieksnis (kas būs būt daudz augstākam). Frekvences klātbūtnē (tas ir, kad sensors griežas), mērīšanas laiks (un attiecīgi arī LED degšanas laiks, tas ir, strāvas patēriņš) proporcionāli samazināsies, un izšķirtspēja palielināsies.

Seko procedūras, kas tiek veiktas katrā ceturtajā pamošanās reizē (tas ir, ik pēc 16 sekundēm). No uzkrātajām četrām vērtībām mēs pārraidām ātruma sensora frekvences vērtību nevis vidējo, bet maksimālo - kā rāda pieredze, šī ir informatīvāka vērtība. Ērtības un viendabīguma labad katrs no daudzumiem neatkarīgi no tā veida pirms nosūtīšanas tiek pārveidots par pozitīvu veselu skaitli, kura izmērs ir 4 zīmes aiz komata. Skaitīšanas mainīgais seko modināšanas gadījumu skaitam:

//ik pēc 16 sekundēm mēs aprēķinām vidējo akumulatora uzlādes līmeni un no 4 vērtībām nosaka maksimālo //frekvences vērtību: if (count==3)( f=0; //frekvences vērtība (baits i=0; i<4; i++) if (fNākamā ir virziena pelēkā koda definīcija. Šeit, lai samazinātu patēriņu, tā vietā, lai pastāvīgi ieslēgtu IR gaismas diodes, visiem četriem kanāliem vienlaikus tiek piemērota 5 kHz frekvence, izmantojot galveno lauka efekta tranzistoru, izmantojot toņa () funkciju. Frekvences klātbūtnes noteikšana katram ciparam (pins in_0p - in_3p) tiek veikta ar metodi, kas ir līdzīga pretatlēcienam, nolasot nospiestas pogas indikācijas. Vispirms cilpā mēs gaidām, lai redzētu, vai izvade ir augsta, un pēc tam pārbaudām to pēc 100 µs. 100 µs ir puse no 5 kHz frekvences perioda, tas ir, ja ir frekvence vismaz no otrās reizes, mēs atkal nonāksim augstā līmenī (katram gadījumam atkārtosim četras reizes), un tas nozīmē, ka tas noteikti tur ir. Mēs atkārtojam šo procedūru katram no četriem koda bitiem:

/* ===== Vējpelēks ==== */ //virziens: tonis(IR_Pin,5000);//frekvence 5 kHz līdz tranzistoram Būla vērtība jā = false; baits i=0; yet ) pārtraukums; //mēģiniet četras reizes) if (yes) wDir=1; cits wDir=0; jā = nepatiess; i=0; yet ) pārtraukums; //mēģiniet četras reizes) if (yes) wDir=1; cits wDir=0; jā = nepatiess; i=0; yet ) pārtraukums; //mēģiniet četras reizes) if (yes) wDir=1; cits wDir=0; jā = nepatiess; i=0; yet ) pārtraukums; //mēģiniet četras reizes) if (yes) wDir=1; cits wDir=0; noTone(IR_Pin); //izslēgt frekvenci //savākt to baitā pelēkajā kodā: wind_Gray=wDir+wDir*2+wDir*4+wDir*8; // tiešs tulkojums uz bināru. kods int wind_G=wind_Gray*10+1000; //pievienojiet līdz 4 des. izdalījumi. . . . .
Vienas procedūras maksimālais ilgums būs tad, ja uztvērējā nav frekvences, un tas ir vienāds ar 4 × 100 = 400 mikrosekundēm. 4 virzienu gaismas diožu maksimālais degšanas laiks būs tad, kad neviens uztvērējs nav izgaismots, tas ir, 4 × 400 = 1,6 milisekundes. Algoritms, starp citu, darbosies tāpat, ja frekvences vietā, kuras periods ir 100 μs reizinājums, gaismas diodēm vienkārši piemērosiet nemainīgu augstu līmeni. Meklējuma klātbūtnē nemainīga līmeņa vietā mēs vienkārši ietaupām pārtiku uz pusi. Mēs varam ietaupīt vēl vairāk, ja katru IR LED darbinām pa atsevišķu līniju (respektīvi, caur atsevišķu kontroliera izeju ar savu atslēgas tranzistoru), taču tas sarežģī ķēdi, vadu un vadību, kā arī strāvu 130 mA uz 2 ms katru. 16 sekundes - tas, redziet, ir mazliet.

Visbeidzot, bezvadu datu pārraide. Datu pārraidīšanai no sensoru atrašanās vietas uz meteoroloģiskās stacijas displeju tika izvēlēta vienkāršākā, lētākā un uzticamākā metode: raidītāja/uztvērēja pāris ar frekvenci 433 MHz. Piekrītu, ka metode nav visērtākā (tā kā ierīces ir paredzētas bitu secību, nevis veselu baitu pārsūtīšanai, jums ir jābūt izcilam datu konvertēšanā starp nepieciešamajiem formātiem), un esmu pārliecināts, ka daudzi to vēlēsies strīdēties ar mani par tā uzticamību. Atbilde uz pēdējo iebildumu ir vienkārša: "jūs vienkārši nezināt, kā tos pagatavot!".

Noslēpums ir tāds, kas parasti paliek aiz kadra dažādu datu apmaiņas aprakstiem 433 MHz kanālā: tā kā šīs ierīces ir tīri analogas, uztvērēja jauda ir ļoti labi jāattīra no jebkādiem svešiem viļņiem. Uztvērēju nekādā gadījumā nedrīkst darbināt ar Arduino iekšējo 5V regulatoru! Atsevišķa mazjaudas uztvērēja regulatora (LM2931, LM2950 vai līdzīga) uzstādīšana tieši blakus tā izejām ar atbilstošām ieejas un izejas filtrēšanas shēmām ievērojami palielina pārraides diapazonu un uzticamību.

Šajā gadījumā raidītājs strādāja tieši no 12 V baterijas sprieguma, uztvērējs un raidītājs bija aprīkoti ar standarta paštaisītām antenām 17 cm gara stieples gabala veidā.(Atgādināšu, ka tikai vienkodola vads ir piemērots antenām, un ir nepieciešams antenas novietot telpā paralēli viena otrai.) 24 baitus gara informācijas pakete (ņemot vērā mitrumu un temperatūru) bez problēmām tika pārliecinoši pārraidīta ar ātrumu 1200 bps pa diagonāli. dārza gabals 15 akriem (apmēram 40-50 metri) un pēc tam caur trim baļķu sienām telpā (kurā, piemēram, mobilais signāls tiek uztverts ar lielām grūtībām un ne visur). Apstākļi, kas praktiski nav sasniedzami nevienai standarta 2,4 GHz metodei (piemēram, Bluetooth, Zig-Bee un pat amatieru Wi-Fi), neskatoties uz to, ka raidītāja patēriņš šeit ir nožēlojami 8 mA un tikai faktiskās pārraides brīdī, pārējā laikā raidītājs patērē reālus santīmus. Raidītājs ir konstruktīvi novietots tālvadības bloka iekšpusē, antena no sāniem izvirzās horizontāli.

Mēs apvienojam visus datus vienā paketē (reālā stacijā tam tiks pievienota temperatūra un mitrums), kas sastāv no vienādām 4 baitu daļām un pirms tam ir “DAT” paraksts, nosūtām to raidītājam un pabeidzam visus ciklus:

/*=====Raidītājs=====*/ String strMsg="DAT"; //paraksts - dati strMsg+=volt; //pievienojiet 4 ciparu akumulatoru strMsg+=wind_G; //pievienot vēju 4 biti strMsg+=fi; //pievienot frekvenci 4 biti strMsg.toCharArray(msg,16); //virknes tulkošana masīvā // Serial.println(msg); //lai kontrolētu vw_send((uint8_t *)msg, strlen(msg)); // nosūtīt ziņojumu vw_wait_tx(); // pagaidiet, kamēr pārsūtīšana tiks pabeigta - obligāti! kavēšanās(50); //+ katram gadījumam aizkaves skaits=0; //atiestatīt skaitītāju )//beigu skaits==3 cits skaits++; digitalWrite(ledPin, LOW); //izslēdzam signālu LED system_sleep(); //sistēma — gulēt) // beigu cilpa
Pakešu lielumu var samazināt, ja tiek atcelta prasība attēlot katru no dažādajiem vērtību veidiem vienota 4 baitu koda veidā (piemēram, Grey kodam, protams, pietiek ar vienu baitu). Bet universalizācijas labad visu atstāju kā ir.

Tālvadības bloka barošanas avots un dizaina iezīmes. Tālvadības ierīces patēriņš tiek aprēķināts šādi:

20 mA (emiters) + ~20 mA (kontrolieris ar palīgķēdēm) aptuveni 0,25 s ik pēc četrām sekundēm - 40/16 = 2,5 mA vidēji;
- 130 mA (radiatori) + ~20 mA (kontrolieris ar palīgķēdēm) apmēram 2 ms ik pēc 16 sekundēm - 150/16/50 ≈ 0,2 mA vidēji;

Izmantojot šo aprēķinu, kontroliera patēriņu, nolasot datus no temperatūras-mitruma sensora un raidītāja darbības laikā, mēs drosmīgi palielinām vidējo patēriņu līdz 4 mA (ar maksimumu aptuveni 150 mA, ņemiet vērā!). Baterijas (kurām, starp citu, būs vajadzīgas pat 8 gab., lai raidītāju darbinātu ar maksimālo spriegumu!) būs jāmaina pārāk bieži, tāpēc radās doma tālvadības bloku darbināt no 12 voltu baterijām skrūvgriežam - Man bija tikai divi lieki. To ietilpība ir pat mazāka nekā atbilstošajam AA bateriju skaitam – tikai 1,3 A stundas, taču neviens netraucē tās jebkurā brīdī mainīt, turot gatavībā otro uzlādēto. Ar norādīto 4 mA patēriņu ar 1300 mA stundu jaudu pietiek apmēram divām nedēļām, kas nav pārāk apgrūtinoši.

Ņemiet vērā, ka tikko uzlādēta akumulatora spriegums var būt līdz 14 voltiem. Šajā gadījumā tika uzstādīts 12 voltu ieejas stabilizators - lai novērstu pārspriegumus raidītāja barošanā un nepārslogotu galveno piecu voltu stabilizatoru.

Tālvadības bloks piemērotā plastmasas korpusā ir novietots zem jumta, tam pie savienotājiem ir pievienots barošanas kabelis no akumulatora un savienojumi ar vēja sensoriem. Galvenā grūtība ir tā, ka ķēde izrādījās ārkārtīgi jutīga pret gaisa mitrumu: lietainā laikā pēc pāris stundām raidītājs sāk sabojāt, frekvences mērījumi rāda pilnīgu haosu, bet akumulatora sprieguma mērījumi rāda "laiks uz Marsa" .

Tāpēc pēc algoritmu atkļūdošanas un visu savienojumu pārbaudes korpusam jābūt rūpīgi noslēgtam. Visi savienotāji pie ieejas korpusā ir pārklāti ar hermētiķi, tas pats attiecas uz visām skrūvju galviņām, kas izstieptas uz āru, antenas izvadi un strāvas kabeli. Korpusa locītavas ir pārklātas ar plastilīnu (ņemot vērā, ka tās būs jāatdala), un papildus uzlīmētas virsū ar santehnikas lentes sloksnēm. Ieteicams papildus rūpīgi nostiprināt izmantotos savienotājus iekšpusē ar epoksīdu: piemēram, diagrammā norādītais tālvadības modulis DB-15 pats par sevi nav hermētisks, un mitrs gaiss lēnām sūcas starp metāla rāmi un plastmasas pamatni.

Bet visi šie pasākumi paši par sevi dos tikai īslaicīgu efektu – pat ja netiek iesūkts auksts, mitrs gaiss, tad sausais gaiss no telpas viegli pārvēršas mitrā, kad temperatūra ārpus korpusa pazeminās (atcerieties parādību, ko sauc par "kušanas temperatūra").

Lai no tā izvairītos, korpusa iekšpusē ir jāatstāj kārtridžs vai maisiņš ar desikantu - silikagelu (maisiņus ar to dažreiz liek kastēs ar apaviem vai dažos iepakojumos ar elektroniskām ierīcēm). Ja silikagels ir nezināmas izcelsmes un glabāts ilgstoši, pirms lietošanas tas vairākas stundas jākalcinē elektriskā cepeškrāsnī 140-150 grādu temperatūrā. Ja korpuss ir pareizi noslēgts, tad desikants būs jāmaina ne biežāk kā katras vasaras sezonas sākumā.

Galvenais modulis

Galvenajā modulī visas vērtības tiek saņemtas, vajadzības gadījumā dekodētas, konvertētas saskaņā ar kalibrēšanas vienādojumiem un parādītas.

Uztvērējs tiek izņemts no stacijas galvenā moduļa korpusa un ievietots nelielā kastē ar ausīm stiprināšanai. Antena tiek izvilkta caur caurumu vāciņā, visas korpusa atveres ir noslēgtas ar neapstrādātu gumiju. Uztvērēja kontakti tiek novirzīti uz ļoti uzticamu sadzīves RS-4 savienotāju, no uztvērēja puses tas ir savienots ar dubultekrāna AV kabeļa segmentu:

Signāls tiek ņemts no viena kabeļa serdeņa, un strāva tiek piegādāta caur otru "neapstrādātu" 9 voltu veidā no moduļa strāvas adaptera. Stabilizators tipa LM-2950-5.0 kopā ar filtra kondensatoriem ir uzstādīts kastē kopā ar uztvērēju uz atsevišķas plates.

Tika veikti eksperimenti, lai palielinātu kabeļa garumu (katram gadījumam - ja tas nedarbosies cauri sienai?), Kurā izrādījās, ka garumā līdz 6 metriem nekas nemainās.

Ir tikai četri OLED displeji: divi dzelteni nodrošina laikapstākļu datus, divi zaļi pulksteņi un kalendārs. To izvietojums ir parādīts fotoattēlā:

Ņemiet vērā, ka katrā grupā viens no displejiem ir teksts, otrs ir grafisks, ar mākslīgi veidotiem fontiem glifu attēlu veidā. Šeit mēs nekavēsimies pie jautājuma par informācijas attēlošanu displejos turpmāk, lai netiktu uzpūsts jau tā apjomīgais raksta teksts un piemēri: glifu attēlu klātbūtnes dēļ, kas ir jāparāda atsevišķi (bieži vien vienkārši uzskaitot opcijas, izmantojot gadījuma paziņojumu), izvades programmas var būt ļoti apgrūtinošas. Informāciju par to, kā rīkoties ar šiem displejiem, skatiet autora ierakstā "Winstar displeju grafiskais un teksta režīms", kurā ir parādīts vēja datu izvadīšanas displeja piemērs.

Shematiska diagramma. Lai atvieglotu iestatīšanu, pulksteni un tā displejus apkalpo atsevišķs Arduino Mini kontrolleris, un mēs tos šeit neanalizēsim. Shēma komponentu pievienošanai Arduino Nano, kas kontrolē laikapstākļu datu saņemšanu un izvadi, ir šāda:

Šeit, atšķirībā no tālvadības moduļa, ir parādīts laikapstākļu sensoru savienojums - barometrs un iekšējais temperatūras-mitruma sensors. Jāpievērš uzmanība strāvas vadiem – displejus darbina atsevišķs 5 V stabilizators, tips LM1085. Ir arī dabiski no tā barot pulksteņa displejus, tomēr šajā gadījumā pulksteņa kontrolleris ir jābaro arī no tā paša sprieguma un caur 5 V izeju, nevis no Vin (Mini Pro pēdējo sauc par RAW). Ja jūs barojat pulksteņa kontrolieri tāpat kā Nano - ar 9 voltiem caur RAW izeju, tad tā iekšējais regulators konfliktēs ar ārējo 5 voltu spriegumu, un šajā cīņā, protams, uzvarēs spēcīgākais, tas ir, LM1085. , un Mini paliks pilnīgi bez strāvas. Tāpat, lai izvairītos no visādām nepatikšanām, pirms Nano un jo īpaši Mini programmēšanas (tas ir, pirms USB kabeļa pievienošanas), ārējais adapteris ir jāatvieno.

Uz LM1085 stabilizatora, kad ir savienoti visi četri displeji, tiks atbrīvots apmēram vats jaudas, tāpēc tas jāuzstāda uz neliela radiatora apmēram 5-10 cm2 no alumīnija vai vara stūra.

Datu saņemšana un apstrāde. Šeit pavairoju un komentēju tikai ar vēja datiem saistītos programmu fragmentus, par citiem sensoriem dažus vārdus vēlāk.

Lai saņemtu ziņojumu 433 MHz kanālā, mēs izmantojam daudzos avotos aprakstīto standarta metodi. Mēs savienojam bibliotēku un deklarējam mainīgos:

#iekļauts . . . . . intvolts; //akumulatora spriegums nosacītā veselā kodā float batt; //reālā vērtība - akumulatora sprieguma baits wDir; //virziens pelēkajā kodā uint16_t t_time = 0; //uzņemšanas laika intervāls char str; //virkne datiem uint8_t buf; //mainīgais saņemtajam ziņojumam uint8_t buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN; // maksimālais saņemtā ziņojuma garums. . . . .
Bufera bufera izmēram ir viena īpatnība: nepietiek vienreiz programmas sākumā deklarēt tā vērtību (VW_MAX_MESSAGE_LEN). Tā kā šis mainīgais tiek parādīts ar atsauci saņemšanas funkcijā (skatīt zemāk), noklusējuma ziņojuma lielums ir jāatjaunina katru ciklu. Citādi bojātu ziņojumu saņemšanas dēļ buflena vērtība katru reizi tiks saīsināta, līdz datu vietā sāks iegūt muļķības. Piemēros abi šie mainīgie parasti tiek deklarēti lokāli loop() cilpā, tāpēc bufera lielums tiek atjaunināts automātiski, bet šeit mēs vienkārši atkārtosim vajadzīgās vērtības piešķiršanu katras cilpas sākumā.

Iestatīšanas procesā mēs veicam šādus iestatījumus:

Void setup () ( aizkave (500); //lai izslēgtu, tiek parādīts pinMode(16,INPUT_PULLUP); //kontakts pogai vw_setup(1200); //VirtuWire savienojuma ātrums vw_set_rx_pin(17); //A3 VirtualWire uztvērēja tapa. ...
Pirms kaut ko pieņemt, tiek pārbaudīts laika intervāls t_time, kas pagājis kopš pēdējās saņemšanas. Ja tas pārsniedz saprātīgas robežas (piemēram, 48 sekundes - trīs reizes lielāks par ārējās ierīces ziņojumu atkārtošanās laiku), tas tiek uztverts kā sensora zudums un kaut kā tiek parādīts displejā:

Void loop() ( vw_rx_start(); // Gatavs saņemt buflen = VW_MAX_MESSAGE_LEN; // bufera lielums katru reizi no jauna if ((int(millis()) - t_time) > 48000) // ja t_time nav atjaunināts vairāk vairāk nekā 48 sekundes (<отображаем прочерк на дисплее>)//beigu sensors nav atrasts if (vw_have_message()) ( //gaidiet saņemšanu if (vw_get_message(buf, &buflen)) // Ja dati tiek saņemti ( vw_rx_stop(); //uz brīdi pārtrauciet saņemšanu t_time = millis( ); //atjaunināt t_time for (baits i=0;i<3;i++) // Получить первые три байта str[i]= buf[i]; str="\0"; if((str=="D")&&(str=="A")&&(str=="T")) { //сигнатура принята //принимаем данные: for (byte i=3;i<7;i++) // извлечь четыре байта аккумулятора str= buf[i]; // упаковать их в строку volt=atoi(str); //преобразовать в целое число volt=(volt/10)-100; //удаляем добавки до 4-х байт batt=float(volt)/55.5; //преобразуем в реальный вид напряжения в вольтах //и пока храним в глобальной переменной for (byte i=7;i<11;i++) // извлечь четыре байта направления str= buf[i]; // упаковать их в строку int w_Dir=atoi(str); //преобразовать в целое число w_Dir=(w_Dir-1000)/10; //возвращаем к исходному виду wDir=lowByte(w_Dir); //младший байт - код Грея <выводим направление на дисплей через оператор case> . . . . .
Koeficients 55,5 - ADC koda vērtības pārvēršana reālā spriegumā, tā vērtība ir atkarīga no atsauces sprieguma un dalītāja rezistoru vērtībām.

Starp citu, Grey kodam ir viena iezīme: bitu secībai tajā nav nozīmes, kods saglabā visas savas īpašības jebkurai permutācijai. Un tā kā, dekodējot, mēs joprojām izskatām katru gadījumu atsevišķi, bitus var izskatīt jebkurā secībā un pat sajaukt, kad tie ir savienoti. Cita lieta, vai viņi gribēja kaut kā racionalizēt šo lietu - piemēram, izveidojiet virziena vērtību masīvu (“s”, “ss”, “sz”, “ssz”, “z” utt.) katrs variants atsevišķi izvelk apzīmējumus pēc skaita šajā masīvā. Tad būtu jāpārvērš Grey kods sakārtotā binārā, un bitu secībai būtu nozīmīga loma.

Visbeidzot, mēs iegūstam ātruma vērtību un aizveram visus paziņojumus:

For(baits i=19;i<23;i++) // Получить четыре байта частоты str= buf[i]; // упаковать их в строку int wFrq=atoi(str); //преобразовать в целое число wFrq = (wFrq-1000)/10; //удаляем добавки до 4-х байт wFrq=10+0.5*wFrq;//скорость в целом виде с десятыми <отображаем ее на дисплее поразрядно>)//end if str=DAT )//end vw_get_message ) //end vw_have_message(); . . . . .
Šeit 10+0,5*wFrq ir kalibrēšanas vienādojums. 10 dm/s (t.i., 1,0 metri sekundē) ir sākuma slieksnis, un 0,5 ir frekvences un ātruma pārveides koeficients (dm/s). Ar nulles ieejas frekvences vērtību šis vienādojums dod 10 dm / s, tāpēc īpaši jāuzmanās, lai parādītu nevis 1 m / s, bet gan nulles vērtību. Ātruma sensoru var kalibrēt, izmantojot jebkuru no lētākajiem rokas anemometriem un darbvirsmas ventilatoru. Nemēģiniet eksperimentāli noteikt sākuma slieksni - tas būs daudz precīzāk, ja no frekvences F atzīmēsiet divus vai trīs ātruma V kalibrēšanas taisnes punktus: V = Vp + K × F pie dažādiem plūsmas ātrumiem, tad sākuma slieksnis tiks automātiski noteikts kā vērtība Vp (šīs taisnes punkta krustošanās ordināta ar ātruma asi).

Pirms galvenās cilpas aizvēršanas ir jāizdara vēl viena lieta. Mums ir akumulatora spriegums, taču jums tas nav visu laiku jārāda — vienkārši aizņem vietu. Šim nolūkam ir nepieciešama poga Kn1 - noklikšķinot uz tās, mēs īslaicīgi (līdz nākamajam datu atjauninājumam) nomainām ārējo temperatūras-mitruma līniju ar sprieguma vērtību:

Ja (digitalRead(16)==LOW)( //poga nospiesta<выводим напряжение на дисплей, затирая значение температуры-влажности>)//beigu pogas aizkave (500); )//beigas cilpa
Man bija poga, kā redzams no diagrammas, ar pārslēgšanas kontaktu, bet nekas neliedz uzstādīt parasto ar noslēdzošo, pieslēdzot to pie strāvas caur rezistoru. Tam var pievienot arī simbolu mirgošanu displejā gadījumā, ja akumulatora spriegums nokrītas zem, piemēram, 10 voltiem, kā zīmi, ka ir pienācis laiks to mainīt.

Nobeigumā par laika sensoriem. SHT-75 tika izmantots kā āra sensors - vienīgais amatieru sensors, ko atradu, kam nav nepieciešama kalibrēšana un kas parāda reālās temperatūras un mitruma vērtības tieši no kastes (tātad tā augstā cena).

Bibliotēka tās savienošanai var atrast.

SHT-75 ir izstrādāts diezgan stulbi: plāksnes metāla pamatne ļoti labi vada siltumu, tāpēc tā ir pilnībā jāizņem no korpusa. Citādi pietiek tikai ar vienu ATmega328 kontrolieri ar barošanas avota regulatoru slēgtā korpusā, lai sensors uzsildītu pāris grādus cauri plates pamatnei pat tad, ja tā galva tiek izbīdīta ārā. Mana ķēde ar vēja sensoriem ar strāvām 20-130 mA (pat ja strāva ir niecīgas milisekundes) uzsildīja SHT-75 par pieciem grādiem, tāpēc tas tika izņemts un uzstādīts atsevišķi uz plastmasas plāksnes, kas izlīda no korpusa uz sāniem. .

Datus no SHT-75 ņem tas pats kontrolleris kā datus no vēja sensoriem un no tālvadības moduļa nosūta vienā iepakojumā, izmantojot 433 MHz bezvadu kanālu. Tie tiek arī pārveidoti par 4 baitu virkni iepriekšējai pārraidei.

Temperatūras un mitruma mērīšanai telpā tika izvēlēts banālais DHT-22 - tā kā diapazons, salīdzinot ar ielu, ir mazs, nav nozīmes, kuru sensoru izmantot (izņemot, protams, DHT-11, kam nevajadzētu vispār drīkst izmantot jebkuros apstākļos, paredzētajam mērķim, tas vienkārši nav lietojams). DHT-22 temperatūra tika koriģēta pēc mērījumiem ar dzīvsudraba termometru (tie pilnībā sakrita ar SHT-75!), un mitrums tika nedaudz koriģēts salīdzinājumā ar SHT-75. Labojumi tiek ievadīti tieši pirms indikācijas displejā.

Starp citu, DHT-22 arī ir jāpārvieto prom no korpusa ar displejiem - pretējā gadījumā tas neizbēgami uzkarsīs un gulēs. Es to piestiprinu uz plastmasas stiprinājuma korpusa apakšā, desmit milimetru attālumā no tā. Šis apstāklis, starp citu, kā man ir aizdomas, ir viens no iemesliem (ja neskaita individuālās kalibrēšanas trūkumu), ka visas RST un Oregon zīmolu sadzīves meteoroloģiskās stacijas nekaunīgi melo savos rādījumos, izkliedējot pat ar sevi (iekšējais sensors ar ārējo) divus vai trīs grādus un līdz desmit procentiem mitruma.

Barometrs nerada nekādas problēmas, jo gandrīz visas komerciāli pieejamās ir izgatavotas uz viena pamata - BMP180 mikroelektromehāniskās (MEMS) mikroshēmas vai tās modifikācijām. Mana personīgā pieredze ar retāk sastopamo LPS331AP variantu bija negatīva: tai ir grūtāk atrast bibliotēku, turklāt tika atrasts konflikts ar citām I2C kopnes ierīcēm. Barometra rādījumus var nākties koriģēt uzstādīšanas vietā - ik pēc 10-12 metriem augstuma virs jūras līmeņa samazina spiedienu par 1 mm Hg. Art. Tāpēc no rādījumiem būs jāatņem (vai jāpieskaita) noteikta vērtība, lai spiediena vērtība atbilstu oficiālās meteoroloģiskās stacijas rādījumiem šajā rajonā.

Es nesniedzu visas meteoroloģiskās stacijas programmas pilnībā - tās ir diezgan apgrūtinošas, un jūs joprojām nevarēsit atkārtot dizainu viens pret vienu. Ja kas, klauvē pie PM.

UPD, datēts ar 30.06.17. Uzstādīta saules enerģija. Komplekts no šejienes:
saules panelis
kontrolieris
akumulators
Viss kopā + piegāde Maskavā 2,5 tyr. Darbojas nevainojami.
Interesanta metode saules baterijas un akumulatora jaudas aprēķināšanai, ko piedāvā šīs vietnes konsultanti. Piemērs aprēķinam par 3 W enerģijas patēriņu (man ir daudz mazāk), es citēju:
“3W reiz 24h un dalīts ar 6 = 12Ah ir minimālā akumulatora jauda
3W reizināts ar 24h un dalīts ar 3h = 24W ir saules baterijas minimālā jauda.
Bez komentāriem.
Manā gadījumā iegūtā saules elektrostacijas jauda ir desmit reizes lielāka nekā nepieciešama sliktākajos laikapstākļos. Tāpēc sensora kontrollerī jūs nevarat īpaši rūpēties par enerģijas taupīšanu un piemērot visas nepieciešamās nolasīšanas un vidējās frekvences.

UPD, datēts ar 13.09.18. Gandrīz divu sezonu darbības laikā tika atklātas stacijas stiprās un vājās puses. Vājais, pirmkārt, ir tas, ka rādījumu atjaunināšanas cikls 16 sekundes (no četrām mērījumu sērijām), kā tas bija sākotnēji, ir pārāk garš. Saules baterijas uzstādīšana ar buferakumulatoru ļāva nedomāt par enerģijas taupīšanu un spēlēties ar cikla laiku. Rezultātā cikls tika iestatīts uz 8 sekundēm (četri mērījumi divās sekundēs).
No mehāniskajiem uzlabojumiem zem ātruma sensora gala tika ieviests ciets vilces gultnis (jā, mani toreiz brīdināja par tā nepieciešamību, taču es toreiz neizdomāju, kā to izveidot). Pēc kāda laika sensora ass pilnībā izgriezās cauri fluoroplastiskajam atbalstam un strauji palielinājās starta slieksnis (starp citu, vējrādītāja jutīgumu tas nemaz neietekmēja). Tāpēc balsts tika aizstāts ar nerūsējošā tērauda vilces gultni, kurā ar plānu urbi tika izveidots neliels padziļinājums. Man ir priekšstats, ka vēlāk man būs jāizdomā kaut kas cits ar galu, kas, tāpat kā visa ass, ir izgatavots no duralumīna. Bet es to atliku uz brīdi, kad sensors tomēr būs jāpārtaisa: lāzera disks, kas ņemts par pamatu dizainam, divu sezonu laikā no saules kļuva duļķains un sāka plaisāt.

UPD, datēts ar 06.05.19.
Par sensora maiņu (vājrādītājs atstāja to pašu). Ātruma sensoru nācās pārtaisīt gan nodilušas ass, gan nelietojamu kļuvušā lāzera diska dēļ. Pamata dizains paliek nemainīgs, bet jaunais lāzera disks ir apsmidzināts ar zeltainu krāsu. Ass gala risinājums tika atrasts šādā formā. Duralumīnija asī precīzi centrā tika izurbts padziļinājums, un tur uz otrās līmes tika ievietots 3 mm ķīniešu krāna augšdaļas griezums. Krāna augšdaļa ir labi centrēts konuss ar aptuveni 70-80 grādu leņķi, tas tika papildus pulēts ar nulles smilšpapīru un pēc tam ar GOI pastu. Kā pamatu izmantoju nerūsējošās M3 skrūves galvu ar zāģētu spraugu, kurā ar parastu urbi centrā iezīmēts neliels padziļinājums D = 2 mm. Šī skrūve tika ieskrūvēta tieši PTFE padziļinājumā, ko ass izzāģēja agrāk, nekā tika nodrošināta centrēšana.
Ass gals tika ieeļļots ar grafīta smērvielu, lai aizsargātu pret koroziju (jo krāna nerūsējošās īpašības man nav zināmas). Pēc nelielas slīpēšanas sākuma slieksnis samazinājās tik daudz, ka kļuva neiespējami to izmērīt ar patentētu anemometru, kurā slieksnis ir aptuveni 0,3–0,5 cm / s. Saskaņā ar netiešajiem datiem (izbūvējot taisni no diviem punktiem), slieksnis 0,3 m/s tika brīvprātīgi pieņemts, lai gan tas, iespējams, ir nedaudz mazāks.

Galvenās izmaiņas aprēķinu algoritmos attiecas arī uz vēja sensoriem, un man bija noderīgi to ievietot .

Vēji svārstās no vieglām vēsmām līdz pēkšņām, brāzmainām brāzmām, kas nes postu un nāvi. Spēcīgākie vēji ir viesuļvētras. Šie viesuļvētras vēji veidojas virs okeāniem tropos, kad zema spiediena apgabalos tiek iesūktas milzīgas gaisa masas. Negaisa mākoņi bieži riņķo ap viesuļvētras centru (vai aci) ar ātrumu, kas ir lielāks nekā dzelzceļa vilciens.

Iespējams, jūs nekad neesat pieredzējis vētrainu vēju, taču, lai kur jūs dzīvotu, iespējams, esat piedzīvojis gan mierīgas, gan vējainas dienas. Izveidojiet anemometru, vienkāršāko instrumentu vēja ātruma mērīšanai, un reģistrējiet vēja stiprumu savā reģionā vējainā dienā.

Jums būs nepieciešams:

Bieza koka tapa
plāni koka stieņi
virve un svērte
glāze jogurta
līmlente (ūdensizturīga)
īkšķi
krāsains kartons
vara caurule
līmi
šķēres

1. Paņemiet biezu koka tapu un stingri ievietojiet to vara caurulē. Šis būs anemometra statīvs.

2. Palūdziet kādam pieaugušajam palīdzēt izurbt caurumu statīvā. Cauruma diametram jāatbilst viena plāna stieņa biezumam. Šī plānā stieņa vienā galā izveidojiet šķēlumu. Ievietojiet to statīvā un piestipriniet, kā parādīts attēlā.

3. Izgrieziet no kartona bultas uzgali un fletching un piestipriniet to pie tieva stieņa galiem.

4. No krāsaina kartona izgrieziet ceturtdaļu apli un ar līmlenti piestipriniet to pie bultiņas.

5. Paņemiet lielu glāzi jogurta. Līmējiet to otrā plānā koka stieņa vienā galā.

6. Lieciet kādam pieaugušajam palīdzēt izurbt nelielu caurumu otrā stieņa otrā galā, pēc tam piespraudiet vai naglojiet to staba augšpusē. Pārliecinieties, vai stienis var brīvi griezties.

7. Izvēlieties piemērotu vietu vērošanai ārpus telpām. Ieduriet zemē vara cauruli un pēc tam ievietojiet tajā stabu. Piestipriniet statīvu vēlamajā pozīcijā, izmantojot īkšķi. Uzstādiet statīvu stingri vertikāli, piekarinot svērteni pie bultiņas (kā svērteni varat izmantot uzgriezni). Svērtenei vajadzētu karāties stingri paralēli statnei.

Vējš pagriež anemometra adatu tā, lai tā būtu virzienā, no kuras pūš vējš.
Jogurta kauss un kāts pacelsies līdz ar to. Jo stiprāks vējš, jo augstāk paceļas rādītāja stienis.

Boforta skala

Šī ir vēja ātruma mērīšanas skala, kuras pamatā ir dabas novērojumi. Šo svaru gandrīz pirms 200 gadiem izgudroja angļu admirālis sers Frensiss Bofors.

Vēja ātrums laikapstākļu kartēs tiek norādīts ar svītru skaitu vēja spēka ikonā.

Vēja ātrums			Verbālā īpašība	Vēja ātruma noteikšanas pazīmes
jaunkundze	km/h	rezultāts Boforts
0,0-1,5	0,0-1,8	0	Mierīgs	Dūmi paceļas vertikāli vai gandrīz vertikāli, lapas ir nekustīgas
0,6-1,7	1,9-5,1	1	Kluss vējš	Vēja virzienu nosaka dūmi
1,8-3,3	5,2-11,7	2	Viegls vējiņš	Vēja kustība jūtama ar seju, lapas čaukst
3,4-5,2	11,8-18,7	3	vājš vējš	Nemitīgi šūpojas koku lapas un tievie zari, vējš vicina vieglus karogus, jūru klāj nepārtraukts gaismas vilnis.
5,3-7,4	18,8-26,6	4	mērens vējš	Vējš saceļ putekļus, iekustina tievos koku zarus, uz atsevišķiem viļņiem ik pa laikam parādās balti, ātri izzūdoši "jēri"
7,5-9,8	26,7-35,3	5	Svaigs vējiņš	Resnie koku zari šūpojas; "jēri" ir redzami uz katra viļņa
9,9-12,4	35,4-44,0	6	Stiprs vējš	Šūpojas resni koku zari, dūc telegrāfa vadi, "jēri" uz viļņiem ir garāki (5-10 sek.)
12,5-15,2	44,1-54,7	7	stiprs vējš	Koku galotnes šūpojas, lieli zari liecas, ir neērti iet pret vēju. Putojoši viļņi jūrā
15,3-18,2	54,8-66,0	8	Ļoti stiprs vējš	Vējš lauž koku tievos zarus un sausos zarus, apgrūtinot pārvietošanos
18,3-21,5	66,1-77,5	9	Vētra	Vējš gāž skursteņus un jumta dakstiņus. Ir ļoti grūti iet pret vēju.
21,6-25,1	77,6-90,2	10	Spēcīga vētra	Būtiski postījumi, izgāzti koki
25,2-29,0	90,3-104,4	11	Spēcīga vētra	Liela iznīcība: nogāzt telegrāfa stabus, vagonus
Vairāk nekā 29,0	Vairāk nekā 104,4	12	viesuļvētra	Iznīcina mājas, izraisa lielu postu

Mans jaunais anemometrs. Anemometrs izrādījās ne mazs, ģenerators disks, skrūves diametrs 0,5 m.Anemometrs horizontāla tipa ar sešu lāpstiņu dzenskrūvi. Rakstā ir detalizēts apraksts ar fotoattēliem un video

Jauns raksts par tēmu + foto un video - Anemometrs android + mikrofons

Beidzot nonāca pie anemometra. Izgatavojot jau trīs vēja turbīnas, es joprojām nezinu, kāds tieši vējš un cik manas vējdzirnavas dod. Tagad darbojas tikai viens vēja ģenerators, mans visveiksmīgākais, lai gan tas viss ir salikts "uz ceļgala". Es aptuveni iztēlojos vēja stiprumu un varu atšķirt vēju 5 m/s un 10 m/s, bet tomēr gribu precīzāk zināt vēja ātrumu, lai noteiktu vēja ģeneratora jaudu.

Vairākas dienas ik pa laikam izdomāju no kaut kā uztaisīt anemometru, bet pagaidām nekas prātīgs no mājās pieejamajiem atkritumiem nav iznācis. Es atradu divus mazus motorus no DVD atskaņotāja, bet tie ir sāpīgi niecīgi un ir grūti izdomāt asmeņus plānai vārpstai.

Acīs iekrita auto ventilators, tos parasti uzstāda kravas automašīnās. Tas ir tas, kuru es viņu spīdzināju. Izjaukts un noņemts motors. No dzenskrūves nolauzu asmeņus un palika tikai pamatne - centrālā daļa, kas uzlikta uz vārpstas. Tad domāju, kādus asmeņus tai piestiprināt, izmēģināju plastmasas pudeļu un skārdeņu dibenus, bet tas viss man nepatika.

Tad es atradu PVC caurules gabalu ar diametru 5 cm un garumu 50 cm. No tā izveidoju 4 asmeņus, vienkārši sagriezu cauruli gareniski divās daļās, un pusītes, katra divās daļās, sanāca 4 asmeņi. Pamatnē, kas palika no sākotnējās skrūves, es izurbu 4 caurumus asmeņu piestiprināšanai, kā arī asmeņos izveidoju 4 caurumus. Viņš visu sagrieza skrūvēs un ieguva četru lāpstiņu dzenskrūvi - savonius (pirmā "nopietnā" vertikāle).

Nu tad atradu vajadzīgā garuma vadus, saliku 5 metrus antenas kabeli un 8 metrus parasto. Es nekavējoties pievienoju vadus, lai izmērītu parametrus, ņemot vērā vada garumu, jo dati var atšķirties, ja mērījumi tiek veikti uz skaitītāja vada vai 13 m.

Tad atradu kādu apmēram 80-90 cm garu metāla caurules gabalu, salocīju to ar burtu Z un uztinu motoru. Šī caurule piestiprinās anemometru pie masta. Nav nekā sarežģīta, jūs varat izmantot jebkuru materiālu, kas ir pie rokas.

Nu, tad, kad es pilnībā saliku anemometru, es to uzstādīju uz sava motocikla, lai to kalibrētu. Zemāk fotoattēlā var redzēt, kā tas tika darīts, viss ir primitīvi un vienkārši. Uz primātu spoguļa ar elektrisko lenti ziepju mērītājs vispār kaut kā visu salaboja, lai atbrīvotu rokas, lai vadītu motociklu.

Šī rudens diena ir ļoti veiksmīga, pateicoties gandrīz pilnīgam vēja trūkumam, kas, starp citu, kalpoja kā ātra anemometra montāža, šādai dienai nevajadzētu pazust. Es negribēju iet pa asfaltu, jo ar nesaprotamu izdomājumu motocikla priekšā es piesaistīju sev uzmanību, tāpēc nolēmu braukt pa laukiem gar meža stādījumiem.

Braucu šurpu turpu un dažādos virzienos un dažādos ātrumos fiksēju telefonā multimetra rādījumus. Anemometrs darbojās ar ātrumu 7 km/h, un es pamazām slidoju šurpu turpu dažādos ātrumos sākot no 10 km/h un maksimāli 40 km/h, varēja vairāk, bet zemes ceļi ir ļoti nelīdzeni un tu nevar daudz paātrināties.

>

Pēc pokatushek šādi dati tika sastādīti. Multimetrs rādīja pie 10km/s =0.06V, pie 20km/h=0.12V, pie 30km/h=0.20V, pie 40km/h=0.30V.

Pēc tam, izmantojot kalkulatoru, es aprēķināju rādījumus starp vēja ātrumiem.

Volti - vēja ātrums m/s.

Dati virs 11 m/s tika aprēķināti, uz papīra uzzīmējot sprieguma pieauguma grafiku atkarībā no vēja ātruma, kas vienmērīgi turpinājās līdz 15 m/s. Tajā pašā dienā, pareizāk sakot, vakarā es uzstādīju anemometru mastā pie vēja ģeneratora. Viņš nolaida vējdzirnavas un piesēja zemāk anemometru. Cauruli uz laiku uzvilku uz stieples un papildus aptinu ar elektrisko lenti, izrādījās izturīga. Nu tad es visu pacēlu vietā un tagad mastā pie vēja ģeneratora ir anemometrs, kas sāk 3 m/s un regulāri rāda vēja ātrumu.

>

>

Zemāk fotoattēlā ir jau pacelta vēja turbīna ar fiksētu anemometru. Es nefotografēju sīkāk, jo tur nav nekā sarežģīta un nav ko atkārtot. Anemometru var salikt no jebko, gandrīz no jebkura motora. Protams, ērtāk ir kalibrēt ar automašīnu. Tur un ērti, un ērtāk, un spidometrs ir precīzāks. Bet es izlēmu par motociklu, un tas arī likās, ka izdevās, ceru, ja spidometrs melo, tad ne pārāk.

>

Pagaidām tas arī viss, šī ir šī anemometra pirmā versija, un domāju, ka ne pēdējā. Es tikmēr gaidīšu vēju un uzzināšu, ko dod mans vēja ģenerators. Nu es papildināšu šo rakstu ar šiem datiem. Varbūt kaut kas jāpārtaisa...

Papildinājums

Pūta vējš, un es pārbaudīju anemometru. Pirmie vēja stipruma novērojumi un ģeneratora ampērmetra rādījums skaidri parādīja, cik nestabils ir vējš. Šeit lejā, tā kā masts nav augsts, tas galvenokārt sastāv no īsām brāzmām, kuru ilgums nepārsniedz divas vai trīs sekundes, un dažu sekunžu laikā vējš var mainīties.

Nenolādēta anemometra skrūve asi reaģē uz katru brāzmu un vēja ātruma izmaiņām. Un šī vēja ģeneratora noslogotā skrūve joprojām kavējas ar reakcijām, un tāpēc nesinhroni dati rādījumos. Šodien vējš 3-7 m/s, anemometrs tiešām uzķēra pāris brāzmas līdz 10m/s, taču tās izturēja nepilnu sekundi un vēja ģenerators vienkārši nespēja uz tām reaģēt.

Pēc kāda laika novērojumiem pie noteikta vēja tika novilktas dažas vēja ģeneratora strāvas stipruma vidējās vērtības. Skrūve sākas no 3,5-4 m / s, uzlāde 0,5A pie 4m/s, 1A pie 5m/s, 2,5A pie 6m/s, 4A pie 7m/s, 5A pie 8m/s. Šie dati ir aprēķināti vidēji, jo ampērmetrs ir analogais stot, un es varu kļūdīties līdz 0,5A vēja ģeneratora strāvas rādījumos.

Tam vajadzēja būt kaut kam šādam

Paša sensora ražošanas posmi:

Lieta darīja tā: es paņēmu kvadrātveida caurules gabalu un iegriezu tajā logu, lai vēlāk varētu caur to montēt pildījumu (starp citu, es izgriezu logu ar temperatūru, bet es ļoti gribēju to darīt ka es piecēlos un devos zāģēt). Pēc tam sametināja iekšā plāksni (iekšējais gultņa turētājs), tad apakšu (apakšējais gultņa turētājs). Kad nolēmu taisīt virsu, nolēmu uztaisīt slīpo jumtu - šim nolūkam izgriezu četrus trijstūrus un uzmanīgi to satvēru, pēc tam uzvārīju līdz galam un izveidoju smailu vizieri. Tad iespiedu skrūvē un ar 0,5mm mazāku urbi par gultņa diametru izurbu vertikālu caurumu apakšējā vākā un vidējos, gan gultņiem. Tā, ka tērauda gultņi ar stiepi tika noregulēti ar slaucīšanu. Gultņi der tā, kā vajadzētu. Tad viņš tajās ievietoja nedaudz pulētu 100 ku naglu, loga vidū uzliekot plastmasas paplāksni ar 4 spraugām. Es nogriezu diegu naglas apakšā un uzskrūvēju lāpstiņriteni.

Lāpstiņriteni izgatavoju šādi: ar elektrodu piemetināju trīs naglas uz uzgriežņa, tad nogriezu un nogriezu vītnes, kuru galos no lodītes noskrūvēju pusītes.

Korpusam tika piemetināts nerūsējošā tērauda sešstūra stieņa turētājs. Pats korpuss divas reizes nokrāsots ar baltu emalju, lai noteikti nerūsētu.

Nolēmu neizgudrot velosipēdu, bet darīt to kā datorpelē, uz rotācijas ass ir plastmasas paplāksne ar četrām spraugām, kad lāpstiņritenis griežas, tas griežas un paplāksne ņirb virs sensora, kas ir piestiprināts uz priekšējā vāka un, kad vāks ir pieskrūvēts, tas ir kā reiz tas kļūst tā, ka rievotā paplāksne griežas un gaismas plūsma no LED uz fototranzistoru virzās iekšā un ārā. Tas arī viss ... šeit jums ir impulsi, un tos var saskaitīt, un tiem ir apgriezienu skaits sekundē.

Leddiodno - fototranzistora sensors izvilkts no printera, tādi ir vairumā.

Vispirms izgatavots no tenisa bumbiņām

Man nācās nedaudz pārveidot ierīci. Uz tenisa bumbiņu lāpstiņriteņa viņš startēja ar vēju 5m/s. bumbiņas pirktas bērnu rotaļlietu veikalā ar diametru 55 mm. Sākas ar 2m/s un mēra līdz 22m/s, man pietika.

Pēc tam, kad sensors bija gatavs. Mums bija jātaisa elektronika.

Pirmais variants bija paštaisīta LUT tehnoloģija + zaļa maska ​​no Ķīnas, žūst ultravioletajā gaismā.

55 fotoattēlā ir apgriezieni sekundē. Bija nepieciešams kaut kā tulkot m / s. Ilgi domāju kā, dabūju pat divus anemometrus, vecus no PSRS un ķīniešu par 50$, bet bija problēmas ar verifikāciju, jo vējš brāzmains un nepūš stabili.

Tāpēc es izdomāju: brīvā dienā mēs ar tēti atradām 2 km līdzenu ceļu ārpus pilsētas bez automašīnām, bez vēja un koku stādīšanas abās pusēs (tētis brauca un es sēdēju pusceļā aiz loga) un brauksim šurpu turpu. Vispirms uzstādīju PSRS kijas un ķīniešu anemometrus, pārliecinājos, ka abi rāda vienādi un pareizi, jo, ja auto spidometrā ātrumu dala ar 3,6, tad sanāk skaitli, ko anemometri rāda m / s. Tētis brauca ar tādu pašu ātrumu un instrumenti rādīja tādu pašu vēju. Tādā veidā es pārbaudīju savu ierīci. Tētis katru reizi pielika +5 km stundā, un es pierakstīju jaunu rādītāju (rpm). Mērījumi tika veikti trīs reizes. Kad braucām virs 80 km/h (22 m/s), mans anemometrs vairs nevarēja pagriezties un cipars sastinga, jo nemēra vairāk par 22 m/s....

Starp citu, ķīnieši uzrādīja līdz 28m/s. PSRS kija līdz 20m/s. Kad instalēju vietā ar modificētu programmu, kārtējo reizi pārbaudīju ar ķīniešiem viss sanāca.

Tagad tas tiek modificēts Arduino.

Plānos šo ieskrūvēt viedās mājas sistēmā, lai no viedtālruņa var ievadīt un vadīt slodzes mājā, skatīties temperatūru mājā (man tas ir aktuāli, vienkārši dažreiz tiek atslēgta gāze ziema un labi redzēt, kāda temperatūra) būs gāzes sensors, un plus būs redzams vēja ātrums pie mājas.

Video par darbu

Darba rezultāti ziemai

s-st --- stundas ziemai
0 m/s --- 511,0
1 m/s --- 475,0
2 m/s --- 386,5
3 m/s --- 321,2
4 m/s --- 219,0
5 m/s --- 131,5
6 m/s --- 63.3
7 m/s --- 32,5
8 m/s --- 15.4
9 m/s --- 9.1
10 m/s --- 5,0
11 m/s --- 3.5
12 m/s --- 2.2
13 m/s --- 1.3
14 m/s --- 0,8
15 m/s --- 0,5
16 m/s --- 0,5
17 m/s --- 0,2
18 m/s --- 0,0
19 m/s --- 0,1

Pēc divu ziemu rezultātiem redzēju, ka mani vēji nav stipri un vējdzirnavas nebūs efektīvas, tāpēc uztaisīju mazo ar 50cm asmeņiem. maksimālā jauda 150 vati. Tikko pārliecinājos, lai gaismai pazūdot iedegtos vismaz viena ekonomiskā spuldzīte.

Tagad nedaudz par Arduino.

Internetā atradu peles diagrammu, tā skaidri parāda, kā darbojas mana sistēma.

Pamatojoties uz peles diagrammu, es izveidoju šādu shēmu.

Impulsi nāk no fototranzistora uz Arduino, un tas tos uztver kā pogu nospiešanu.

Programmas algoritms ir šāds: Mēs ņemam vērā, cik pogas tika nospiestas vienā sekundē, tāpēc mums ir rotācijas frekvence. Lai pārvērstu šo frekvenci m/s. kad es to darīju vietnē Atmel, es izveidoju algoritmu frekvences aprēķināšanai m / s. Tas izskatījās šādi:

ob_per_sec=0; // Mainīgais, kurā krītas apgriezienu biežums sekundē.

int speed_wind=0; // Vērtība tiks parādīta šeit pēc tam, kad frekvence būs konvertēta uz m/s.

int speed_wind_max=0; // Šeit iet maksimālā vēja rādījuma vērtība m/s.

int ātrums_vēja_2=0; // Sekunžu skaits kopš programmas sākuma ar vēja ātrumu 2 m/s.

int ātrums_vēja_3=0; // Sekunžu skaits kopš programmas sākuma ar vēja ātrumu 3 m/s.

int ātrums_vēja_4=0; // Sekunžu skaits kopš programmas sākuma ar vēja ātrumu 4 m/s.

int ātrums_vēja_5=0; // Sekunžu skaits kopš programmas sākuma ar vēja ātrumu 5 m/s.

…………………………………………………………..

int ātrums_vēja_22=0; // Sekunžu skaits kopš programmas sākuma ar vēja ātrumu 22 m/s.

if (ob_per_sec >0 && ob_per_sec<4) { speed_wind=2; speed_wind_2++;}

if (ob_per_sec > 4 && ob_per_sec<7) { speed_wind=3; speed_wind_3++; }

if (ob_per_sec >7 && ob_per_sec<11) { speed_wind=4; speed_wind_4++; }

if (ob_per_sec >11 && ob_per_sec<15) { speed_wind=5; speed_wind_5++; }

if (ob_per_sec >15 && ob_per_sec<18) { speed_wind=6; speed_wind_6++; }

if (ob_per_sec >18 && ob_per_sec<23) { speed_wind=7; speed_wind_7++; }

if (ob_per_sec >23 && ob_per_sec<27) { speed_wind=8; speed_wind_8++; }

if (ob_per_sec >27 && ob_per_sec<30) { speed_wind=9; speed_wind_9++; }

…………………………………………………………..

if (ob_per_sec > 60 && ob_per_sec<67) { speed_wind=22; speed_wind_22++; }

if (speed_wind> speed_wind_max)( speed_wind_max = speed_wind ;)// pārbaudiet un pārrakstiet, ja maksimālā vērtība ir lielāka par iepriekš rakstīto.

Un parādiet vērtību.

Ja nepieciešams, pēc tam var apskatīties, cik minūtes vējš pūta ar noteiktu ātrumu, šim nolūkam ir jāparāda mainīgais (ar nepieciešamo ātruma indeksu) speed_wind_№ (bet sadaliet to ar 60, lai iegūtu minūtes.).

Es to izdarīju savā programmā: kad tiek nospiesta noteikta poga, visi mainīgie tiek parādīti pēc kārtas, no speed_wind_1 līdz speed_wind_22.