Cамодельный анемометр
Опубликовано 17.09.2013 21:06:00
Автор: roman2205
История такова. Перед тем как тратить деньги на большой проект ветряка решил сначала сделать анемометр, который покажет есть ли у меня ветры. А потом будет как дополнительный датчик для тормозной системы, который будет оповещать, что поднялся сильный ветер.
Должно было получиться что-то вот такое
Этапы изготовления самого датчика:
Корпус сделал так: взял кусок квадратной трубы в ней вырезал окошко, чтобы через него потом смонтировать начинку (кстати окошко вырезал с температурой, но так мне очень хотелось это сделать, что встал и пошел пилить). Затем внутрь приварил пластину (держатель внутреннего подшипника), тогда приварил низ (держатель нижнего подшипника). Когда решил делать верх задумал сделать скатную крышу-для этого вырезал четыре треугольника и аккуратно поприхватывал, а затем проварил полностью и так сделал заостренный козырек. Тогда зажал в тиски и сверлом на 0,5 мм меньше, чем диаметр подшипника просверлил вертикально отверстие в нижние крышке и в средние, оба для подшипников. Чтоб подшипники стали с натяжкой подгонял разверткой. Подшипники встали как родные. Затем в них вставил чуть-чуть подшлифованный гвоздь 100-ку при этом в середине окошка надев на него пластмассовую шаийбу с 4-мя прорезями. На гвозде снизу нарезал резьбу и на нее накрутил крыльчатку.
Крыльчатку изготовил так: к гайке электродом двойкой приварил три гвоздя потом их обрезал и на концах нарезал резьбу которой прикрутил половинки от мячика.
К корпусу приварил держатель- шестигранный пруток из нержавейки. Сам корпус покрасил белой эмалью два раза, чтобы точно не ржавел.
Решил не придумывать велосипед, а сделать так как в компьютерной мышке, есть пластмассовая шайба с четырьмя прорезями на оси вращения, когда крыльчатка крутится то крутится и шайба при этом проемы мелькают над датчиком, который крепится к передней крышки и когда крышка прикручивается, то он как раз становится так что шайба с прорезями крутится и заступает и отступает световой поток от светодиода к фототранзистору. Все… тут вам и импульсы, а их можно посчитать и иметь количество оборотов в секунду.
Светодиодиодно — фототранзисторный датчик выдернул из принтера, там таких навалом.
Сначала сделал из теннисных мячиков
Пришлось немного модифицировать прибор. На крыльчатка от теннисных мячиков он стартовал при ветре 5м/с. были куплены мячики в магазине детских игрушек диаметром 55 мм. Стартует при 2м/с и ведет измерения до 22 м/с, Мне хватаєт.
После того как датчик был готов. Надо было сделать электронику.
Первый вариант был самодельный ЛУТ технология + зеленая маска из Китая, сохнет под ультрафиолетом.
55 на фотографии это оборотов в секунду. Надо было как-то перевести в м/с. Долго думал как, достал даже два анемометры старый еще с СССР и китайский за 50 $, но с поверкой возникли проблемы, потому что ветер порывистый и не дует стабильно.
Поэтому придумал так: в выходной день я с Папой нашли за городом 2 км ровной дороги без машин, без ветра и с обеих сторон посадка деревьев (Папа за рулем а я сидел наполовину за окном) и давай гонять взад вперед. Сначала выставил СССР-кий и китайские анемометры я убедился, что они оба показывают одинаково и правильно, потому что если разделить скорость на спидометре машины на 3,6 то получалась цифра которую показывали анемометры в м/с. Папа ехал с одинаковой скоростью и приборы показывали одинаковый ветер. Таким образом я и проверял свой прибор. Папа добавлял каждый раз +5 км в час, а я записывал новый показатель (оборотов в секунду). Замеры провел трижды. Когда мы ехали более 80 км/ч (22м/с) мой анемометр уже не мог раскрутиться и цифра замирала, потому более 22м/с он не измеряет.
Кстати, Китайский показывал до 28м/с. СССР-кий до 20м/с. Когда установил его в месте с доработанной программой, еще раз сверил с китайским все сошлось.
Сейчас переделывается под Ардуино.
В планах это докрутить в систему умного дома, чтобы можно было со смартфона заходить и управлять нагрузками в доме, смотреть температуру в доме (для меня это актуально, просто порой газ выключают зимой и хорошо видеть какая температура) будет еще датчик газа, и плюс будет отображаться скорость ветра у дома.
Видео работы
Результаты работы за зиму
с-сть — часов за зиму
0 м/с — 511,0
1 м/с — 475,0
2 м/с — 386,5
3 м/с — 321,2
4 м/с — 219,0
5 м/с — 131,5
6 м/с — 63,3
7 м/с — 32,5
8 м/с — 15,4
9 м/с — 9,1
10 м/с — 5,0
11 м/с — 3,5
12 м/с — 2,2
13 м/с — 1,3
14 м/с — 0,8
15 м/с — 0,5
16 м/с — 0,5
17 м/с — 0,2
18 м/с — 0,0
19 м/с — 0,1
По результатам за две зимы я увидел что ветры у меня не сильные и ветряк будет не эффективен, поэтому сделал маленький с лопастями по 50см. мощностью в пику 150 Вт. Сделал просто, чтобы хотя бы одна экономная лампочка светила когда свет пропадет.
Теперь немного о Arduino.
Нашел в Интернете схему работы мышки, она наглядно иллюстрирует как работает моя система.
Отталкиваясь от схемы мышки я сделал следующую схемку.
Импульсы поступают с фототранзистора на Arduino, а он воспринимает их как нажатия кнопки.
Алгоритм работы программы таков: Считаем сколько нажатий кнопки произошло за одну секунду вот и имеем частоту вращения. Для того чтобы эту частоту перевести в м/с. еще когда я делал на Атмел я сделал алгоритм расчета частоты в м / с. Выглядел он так:
int ob_per_sec=0; // Переменная в которую попадает частота оборотов в секунду.
int speed_wind=0; // Сюда будет попадать значение после пересчета частоты в м/с.
int speed_wind_max=0; // Сюда попадает максимальное значение показаний ветра м/с.
int speed_wind_2=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 2 м/с.
int speed_wind_3=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 3 м/с.
int speed_wind_4=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 4 м/с.
int speed_wind_5=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 5 м/с.
int speed_wind_22=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 22 м/с.
if (ob_per_sec >0 && ob_per_sec 4 && ob_per_sec 7 && ob_per_sec 11 && ob_per_sec 15 && ob_per_sec 18 && ob_per_sec 23 && ob_per_sec 27 && ob_per_sec 60 && ob_per_sec speed_wind_max)< speed_wind_max = speed_wind ;>// проверяем и перезаписываем, если максимальное значение больше чем предыдущее записанное.
И выводим на экран значение.
При необходимости можно затем просмотреть сколько минут дул ветер с определенной скоростью, для этого нужно на экран вывести переменную (с необходимым индексом скорости) speed_wind_№ (но разделить ее на 60, чтобы получились минуты.).
Я у себя в программе сделал так: при нажатии определенной кнопки поочередно выводятся все переменные, от speed_wind_1 до speed_wind_22.
А как же комментарии?
В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.
Источник
Делаем анемометр на Arduino для измерения скорости ветра
Анемометром называют устройство, использующиеся в метеорологии для показания скорости и направления ветровых волн. Составляющие компоненты: чашечная верхушка, крепко прицепленная к оси прибора, соединяется с механизмом измерения. Когда воздушный поток проходит сквозь приспособление, чашечки или лопасти активизируются и начинают вращаться вокруг осевого столба.
Конструируют метеорологический инструмент, учитывая, для какого конкретного действия он будет предназначен. Анемометр измеряет количество оборотных действий чашечек или лопастей вокруг осевого центра в определенное время, что обычно равняется расстоянию, после этого считается скорость ветровых потоков в средней величине.
В другом случае лопасти или чашечки присоединяются к индукционному тахометру, заряженному электричеством. Здесь скорость ветровых потоков показывается сразу: не нужно дополнительно просчитывать другие величины и наблюдать за меняющейся скоростью.
Вышеописанный прибор можно с легкостью сконструировать в домашних условиях. Статья ниже расскажет читателю, как сделать автоматический Arduino анемометр в домашних условиях.
Шаг 1: Инструмент и периферия для изготовления анемометра на базе Arduino
В таблице ниже перечислены все необходимые компоненты для конструирования и их особенности.
| Компонент | Особенности |
| Модуль МПЗ | Во всех инструкциях указано, что общая поддержка модуля равняется 25 тысячам фрагментов фраз, звуковых сигналов и мелодичных тонов. Загруженное аудио делится ровно на 255 музыкальных композиций. Встроено 30 уровней для регулирования громкости, а эквалайзер включает в себя 6 режимов обработки. |
| «Ручной» анемометр | Инструмент представляет собой сенсорный датчик, который используется для слежения и оповещения, для человека, занимающегося различными видами спорта, где учитывается дуновение ветра. Внутрь встроен контроллер, работа которого заключается в отсеивании помех. Следовательно, исходящий сигнал будет надежным и увеличенным по громкости. Через секунду с момента появления ветра датчик запиликает, и на сенсоре высветится показатель. Корпус сооружения полностью спрятан от попадания влаги. Разъем, куда присоединен шнур питания, также обмотан водонепроницаемым материалом. Само устройство сконструировано с использованием прочного металла. Поэтому такой сенсор не боится плохих погодных условий под открытым небом. |
| Микропроцессор Ардуино | Составляющие компоненты микропроцессора: аппаратная и программная группа. Программируемый код записан на знаменитом языке программирования С++, который был гораздо упрощен до Wiring. В микропроцессор встроена бесплатная среда, в которой любой пользователь может дать жизнь своей программе с помощью кода. Ардуино-среду разработки поддерживают все операционные системы: Виндовс, Мак ОС и Линукс. Ардуино-платформа «разговаривает» с компьютером с помощью юсб-кабеля. Чтобы микропроцессор работал в автономном режиме, придется приобрести блок питания до 12 В. Однако питание для Ардуино-платформы, кроме юсб адаптера, может осуществляться с помощью батареи. Определение источника производится автоматическим образом. Норма для питания платы варьируется между 6 и 20 В. Следует учитывать, что если напряжение в электрической сети меньше 7 В, работа микропроцессора становится неустойчива: возникает перегрев, после чего на плате появляются повреждения. Поэтому не стоит верить указанной в инструкции норме питания и выбрать диапазон, начиная с 7 В. Встроенная в микропроцессор флеш-память равна 32 кБ. Однако 2 кБ потребуется для работы бутлоадера, с помощью которого осуществляется прошивка Ардуино с использованием компьютера и юсб-кабеля. Предназначение флеш памяти в таком случае – сохранение программ и надлежащих статических ресурсов. В Ардуино платформу также включена СРАМ-память, в которой числится 2 кБ. Предназначение данного вида памяти микропроцессора – сохранение временных сведений в качестве переменных, использующихся в программных кодах. Данную закономерность можно сравнить с оперативной памятью любого компьютерного устройства. Когда платформа отключается от источника питания, оперативная память очищается. |
| Динамик с мощностью до 3-х Вт | Можно купить в любом компьютерном магазине. |
| Карта с памятью не меньше 32 Гб | Аналогично предыдущему пункту. |
| Резистор на 220 Ом в количестве 2 штуки | Такие резисторы отличаются постоянной мощностью в 0,5 ВТ и точностью до 5 процентов. Работа осуществляется под напряжением не более 350 В. |
| Батарея «Крона» | Батарейка «Крона» сделана на алкалайновой основе и отлично работает на 9 В. Инструмент предназначен для управления электронной самодельной аппаратурой, к которой подключаются периферийные устройства наподобие сенсорных или дисплейных датчиков. Выпускает заряженное «чудо» компания из Германии – Ansmann. |
| Кабель питания для подзарядки батареи | Кабель предназначен для того, чтобы заряжать стандартные батарейки «Крона» на 9 В. С одной стороны торчит штекер с плюсовым центром, с другой – разъем для применения батареи. |
| Провода для соединения схемы «папа-папа» | Данные провода отлично соединяют периферийные устройства между собой. |
| Бредбоард | Бредбоард – специальная дощечка, которая создана для прототипирования. Такое устройство не заставит юного электронщика делать множественные спайки, которые обычно требуются для конструирования электронных устройств. |
| Клеммник в количестве 3 штуки | Клеммник – небольшая коробочка для присоединения пары контактов. Расстояние между разъемами контактов равняется 2х3 мм. Оборудование легко установить на макетной плате: все соединительные провода плотно фиксируются и крепко сжимаются. |
Шаг 2: Схема подключения
После того, как все компоненты куплены или собраны, переходим к схеме подключения ардуино анемометра:
- Соединяем все вышеперечисленные компоненты выше между собой, используя при этом соединительные провода и клеммники. Питание пока не включаем.
- Записываем на флешку 7 поочередных мелодий, придумываем соответствующие названия.
- Флешку подключаем к МП3-модулю.
- Подаем в устройство питание.
- В разделе ниже приведен код программы, которую нужно перенести на Ардуино микропроцессор.
- Испытываем прибор в действии.
Шаг 3: Программирование Arduino для считывания данных с анемометра
Алгоритм кода для осуществления работы анемометра:
Шаг 4: Дополнительные примеры
Еще один вариант реализации этого устройства продемонстрировали коллеги из компании ForceTronics. Они сделали видео о том как происходил процесс создания анемометра:
Скетч для микроконтроллера от этой компании ниже:
На этом пока всё. Желаем вам хороших проектов! Любые пожелания и комментарии вы можете оставить в нашей группе ВКонтакте.
Источник