DIY anemometr myši. "raný vývoj dětí" - dílna - děláme řemesla společně s dětmi

DIY měřič rychlosti větru

Úkolem bylo sestavit anemometr pro jeden projekt tak, aby bylo možné pořizovat data v počítači přes USB rozhraní. Článek se zaměří spíše na samotný anemometr než na systém zpracování dat z něj:

1. Komponenty

Takže pro výrobu produktu byly zapotřebí následující komponenty:
Kuličková myš Mitsumi - 1 ks.
Pingpongový míček - 2 ks.
Kus plexiskla správné velikosti
Měděný drát o průřezu 2,5 mm2 - 3 cm
Náplň do kuličkového pera - 1 ks.
Tyčinka Chupa-chups - 1 ks.
Kabelová spona - 1 ks.
1 ks dutý mosazný soudek

2. Výroba oběžného kola

Na mosaznou hlaveň byly pod úhlem 120 stupňů připájeny 3 kusy měděného drátu o délce 1 cm. Do otvoru v hlavni jsem připájel závitový stojan na čínské hráče.

Trubičku od cukroví jsem rozřízla na 3 díly dlouhé asi 2 cm.

2 kuličky jsem rozpůlil a pomocí malých šroubků ze stejného přehrávače a lepidla na polystyren (lepicí pistolí) jsem půlky kuličky připevnil na trubičky od lízátka.

Trubičky s půlkami koule jsem nasadil na připájené kousky drátu, vše navrch zafixoval lepidlem.

3. Výroba hlavního dílu

Nosným prvkem anemometru je kovová tyč z kuličkového pera. Do spodní části tyče (kam byla zasunuta zástrčka) jsem vložil disk od myši (kodér). V samotné konstrukci myši se spodní část kodéru opírala o tělo myši a tvořila bodové ložisko, byla tam mastnota, takže se kodér snadno otáčel. Bylo ale potřeba zafixovat horní část tyče, k tomu jsem vybral vhodný kus plastu s otvorem přesně v průměru tyče (takový kus byl vyříznut ze systému prodlužování vozíku CD-ROM). Zbývalo vyřešit problém, aby tyč s enkodérem nevypadla z ložiska hrotu, tak jsem na tyč těsně před přídržný prvek připájel pár kapek pájky. Tyč se tedy volně protáčela v přidržovací konstrukci, ale nevypadla z ložiska.

Důvod pro výběr obvodu s kodérem je následující: všechny články o domácích anemometrech na internetu popisovaly jejich výrobu na bázi stejnosměrného motoru z přehrávače, CD-ROM nebo jiného produktu. Problém takových zařízení je za prvé v jejich kalibraci a malé přesnosti při nízké rychlosti větru a za druhé v nelineární charakteristice rychlosti větru ve vztahu k výstupnímu napětí, tzn. pro přenos informací do počítače existují určité problémy, je nutné vypočítat zákon změny napětí nebo proudu z rychlosti větru. Při použití kodéru žádný takový problém neexistuje, protože závislost je lineární. Přesnost je nejvyšší, protože kodér dává asi 50 impulsů na otáčku osy anemometru, ale obvod převodníku je poněkud komplikovaný, ve kterém je mikrokontrolér, který počítá počet impulsů za sekundu na jednom z portů a vydává toto hodnotu do USB portu.

4. Testování a kalibrace

Ke kalibraci byl použit laboratorní anemometr.

1. Komponenty

Takže pro výrobu produktu byly zapotřebí následující komponenty:

Kuličková myš Mitsumi - 1 ks.
Pingpongový míček - 2 ks.
Kus plexiskla správné velikosti
Měděný drát o průřezu 2,5 mm2 - 3 cm
Náplň do kuličkového pera - 1 ks.
Tyčinka Chupa-chups - 1 ks.
Kabelová spona - 1 ks.
1 ks dutý mosazný soudek

2. Výroba oběžného kola

Na mosaznou hlaveň byly pod úhlem 120 stupňů připájeny 3 kusy měděného drátu o délce 1 cm. Do otvoru v hlavni jsem připájel závitový stojan na čínské hráče.

Trubičku od cukroví jsem rozřízla na 3 díly dlouhé asi 2 cm.

2 kuličky jsem rozpůlil a pomocí malých šroubků ze stejného přehrávače a lepidla na polystyren (lepicí pistolí) jsem půlky kuličky připevnil na trubičky od lízátka.

Trubičky s půlkami koule jsem nasadil na připájené kousky drátu, vše navrch zafixoval lepidlem.

3. Výroba hlavního dílu

4. Testování a kalibrace

Ke kalibraci byl použit laboratorní anemometr.

Celý proces je jasně viditelný na válcích:

Děkuji za pozornost

1. Komponenty

2. Výroba oběžného kola

Na mosaznou hlaveň byly pod úhlem 120 stupňů připájeny 3 kusy měděného drátu o délce 1 cm. Do otvoru v hlavni jsem připájel závitový stojan na čínské hráče.

Trubičku od cukroví jsem rozřízla na 3 díly dlouhé asi 2 cm.

2 kuličky jsem rozpůlil a pomocí malých šroubků ze stejného přehrávače a lepidla na polystyren (lepicí pistolí) jsem půlky kuličky připevnil na trubičky od lízátka.

Trubičky s půlkami koule jsem nasadil na připájené kousky drátu, vše navrch zafixoval lepidlem.

3. Výroba hlavního dílu

4. Testování a kalibrace

Ke kalibraci byl použit laboratorní anemometr.

Anemometr je zařízení používané v meteorologii k indikaci rychlosti a směru vln větru. Komponenty: Víko šálku, pevně spojené s osou přístroje, je spojeno s měřicím mechanismem. Jak proud vzduchu prochází nástavcem, kalíšky nebo lopatky se aktivují a začnou se otáčet kolem axiálního sloupku.

Meteorologický přístroj je navržen s ohledem na to, pro jakou konkrétní akci bude určen. Anemometr měří počet rotujících pohybů misek nebo lopatek kolem axiálního středu v určitém čase, který se obvykle rovná vzdálenosti, po které se uvažuje průměrná rychlost větru.

Alternativně jsou lopatky nebo misky připojeny k elektricky nabitému indukčnímu tachometru. Zde se okamžitě zobrazí rychlost proudění větru: není třeba dodatečně počítat další hodnoty a sledovat měnící se rychlost.

Výše uvedené zařízení lze snadno zkonstruovat doma. Níže uvedený článek čtenáři prozradí, jak si doma vyrobit automatický anemometr Arduino.

Krok 1: Nástroj a periferie pro výrobu anemometru Arduino

Níže uvedená tabulka uvádí všechny potřebné komponenty pro stavbu a jejich vlastnosti.

Komponent	Zvláštnosti
modul MPZ	Všechny pokyny naznačují, že celková podpora modulu se rovná 25 tisícům fragmentů frází, zvukových signálů a melodických tónů. Stažené audio je rozděleno do přesně 255 skladeb. Vestavěných 30 úrovní pro ovládání hlasitosti a ekvalizér zahrnuje 6 režimů zpracování.
"Manuální" anemometr	Nástroj je dotykový senzor, který se používá pro sledování a upozornění pro zúčastněnou osobu různé druhy sporty, kde se počítá s větrem. Uvnitř je zabudován ovladač, jehož úkolem je odfiltrovat rušení. Proto bude odchozí signál spolehlivý a hlasitý. Sekundu poté, co se objeví vítr, se senzor natočí a na senzoru se zobrazí indikátor. Tělo konstrukce je zcela skryto před pronikáním vlhkosti. Vodotěsným materiálem je obalen i konektor, kam se připojuje napájecí kabel. Samotné zařízení je vyrobeno z odolného kovu. Proto se takový senzor nebojí špatných povětrnostních podmínek pod širým nebem.
Mikroprocesor Arduino	Základní komponenty mikroprocesoru: skupina hardwaru a softwaru. Programovatelný kód je napsán ve slavném programovacím jazyce C++, který byl značně zjednodušen na Wiring. V mikroprocesoru je zabudováno bezplatné prostředí, ve kterém může každý uživatel oživit svůj program prostřednictvím kódu. Vývojové prostředí Arduino je podporováno všemi OS: Windows, Mac OS a Linux. Platforma Arduino „mluví“ s počítačem pomocí USB kabelu. Aby mikroprocesor fungoval v samostatném režimu, budete si muset pořídit napájecí jednotku do 12 V. Napájení pro platformu Arduino je však kromě USB adaptéru možné dodat i s baterií. Zdroj je určen automaticky. Norma pro napájení desky se pohybuje mezi 6 a 20 V. Je třeba mít na paměti, že pokud je napětí v elektrické síti nižší než 7 V, provoz mikroprocesoru se stává nestabilním: dochází k přehřátí, po kterém se na desce objeví poškození. prkno. Proto nevěřte napájecímu zdroji uvedenému v návodu a zvolte rozsah od 7 V. Vestavěná flash paměť v mikroprocesoru má 32 kB. Pro práci bootloaderu, kterým se Arduino flashuje pomocí počítače a USB kabelu, jsou ale potřeba 2 kB. Účelem flash paměti je v tomto případě ukládat programy a správné statické zdroje. Součástí platformy Arduino je také paměť CPAM, která obsahuje 2 kB. Účelem tohoto typu paměti mikroprocesoru je ukládat dočasné informace jako proměnné používané v programových kódech. Tento vzor lze porovnat s pamětí s náhodným přístupem jakéhokoli počítačového zařízení. Když je platforma odpojena od zdroje napájení, paměť RAM se vymaže.
Reproduktor s výkonem až 3 W	Lze zakoupit v každém obchodě s počítači.
Karta s pamětí alespoň 32 GB	Podobně jako v předchozím bodě.
Rezistor 220 Ohm v počtu 2 kusů	Takové odpory se vyznačují konstantním výkonem 0,5 W a přesností až 5 procent. Práce se provádějí pod napětím nejvýše 350 V.
Baterie "Krona"	Baterie "Krona" je vyrobena na alkalické bázi a funguje perfektně při 9 V. Nástroj je určen pro ovládání elektronických domácích zařízení, ke kterým jsou připojena periferní zařízení jako dotykové nebo zobrazovací senzory. Nabitý „zázrak“ vyrábí firma z Německa – Ansmann.
Napájecí kabel pro dobíjení baterie	Kabel je určen pro nabíjení standardních 9V baterií Krona.Na jedné straně je zástrčka s kladným středem, na druhé - konektor pro použití baterie.
Spojovací dráty táta-táta	Tyto vodiče dokonale propojují periferní zařízení navzájem.
Bradboard	Bradboard je speciální deska určená pro prototypování. Takové zařízení nebude nutit mladého elektrotechnika, aby dělal mnohonásobné špičky, které jsou obvykle vyžadovány pro návrh elektronických zařízení.
Svorkovnice v počtu 3 kusů	Svorkovnice - malá krabička pro připojení dvojice kontaktů. Vzdálenost mezi konektory kontaktů je 2x3 mm. Zařízení se snadno instaluje na prkénko: všechny spojovací vodiče jsou pevně upevněny a pevně stisknuty.

Krok 2: Schéma zapojení

Po zakoupení nebo montáži všech součástí přejděte na schéma zapojení anemometru arduino:

Všechny výše uvedené komponenty spojujeme k sobě pomocí propojovacích vodičů a svorkovnic. Ještě nezapínejte napájení.
Na USB flash disk zapíšeme 7 po sobě jdoucích melodií, vymyslíme příslušné názvy.
USB klíčenku připojíme k MP3 modulu.
Dodáváme energii do zařízení.
Níže uvedená část obsahuje kód programu, který je třeba přenést do mikroprocesoru Arduino.
Testujeme zařízení v akci.

Krok 3: Naprogramování Arduina pro čtení dat z anemometru

Algoritmus kódu pro provoz anemometru:

#zahrnout mp3TF mp3tf = mp3TF (); unsigned int rychlost; unsigned char prev_speed; unsigned int speed_change_counter = 0; boolean speed_changed = false; void setup () (mp3tf.init (& Serial); Serial.begin (9600);) unsigned int measureSpeed () (return analogRead (A0);) void saySpeed () (unsigned char pseudospeed = rychlost / 40 ; if (pseudospeed = = 0) mp3tf.stop (); else if (pseudospeed> 6) mp3tf.play (7); else mp3tf.play (pseudospeed);) void loop () (speed = measureSpeed (); if (abs (speed-prev_speed )> 40 && speed / 40! = Prev_speed / 40) (speed_change_counter = 0; speed_changed = true; prev_speed = speed;) else (if (speed_changed) (if (++ speed_change_counter == 10) (speed_changed = false; saySpeed ();))) zpoždění (100);)

Krok 4: Další příklady

Kolegové z firmy ForceTronics předvedli další variantu implementace tohoto zařízení. Natočili video o tom, jak probíhal proces vytváření anemometru:

Náčrt pro mikrokontrolér od této společnosti je níže:

// ***************** Náčrt anemometru Arduino ****************************** * * const byte interruptPin = 3; // anemometr vstup na digitální pin volatilní unsigned long sTime = 0; // start ukládá čas pro výpočet rychlosti větru unsigned long dataTimer = 0; // používá se ke sledování toho, jak často sdělovat data volatilní float pulseTime = 0; // ukládání času mezi sepnutím relé anemometru a dalším těkavým plovákem culPulseTime = 0; // cum storageulative pulsetimes pro zprůměrování těkavých bool start = true; // sleduje, kdy začíná nové měření anemometru volatile unsigned int avgWindCount = 0; // ukládá počty relé anemometru pro provádění průměrné rychlosti větru float aSetting = 60.0; // nastavení rychlosti větru pro signalizaci alarmu void setup () (pinMode (13, OUTPUT); // nastavení pinu LED pro signalizaci stavu alarmu silného větru pinMode (interruptPin, INPUT_PULLUP); // nastavení pinu přerušení na vstup pullup attachmentInterrupt (interruptPin, anemometerISR, RISING); // přerušení nastavení na vstupním kolíku anemometru, přerušení nastane vždy, když je detekována sestupná hrana dataTimer = milis (); // reset časovače smyčky) void loop () (dlouhé bez znaménka rTime = milis (); if (( rTime - sTime)> 2500) pulseTime = 0; // pokud rychlost větru klesla pod 1 mph, nastavte ji na nulu if ((rTime - dataTimer)> 1800) (// Podívejte se, zda je čas vysílat unlockInterrupt (interruptPin) ; // vypněte měření rychlosti větru, dokud není dokončena komunikace float aWSpeed = getAvgWindSpeed (culPulseTime, avgWindCount); // vypočítejte průměrnou rychlost větru, pokud (aWSpeed> = aSetting) digitalWrite (13, HIGH); // vysoká rychlost detekován vítr, takže zapněte LED diodu, jinak digitalWrite (13, LOW); // žádný alarm, takže se ujistěte, že LED nesvítí culPulseTime = 0; // reset cumulati ve čítač pulsů avgWindCount = 0; // reset průměrného počtu větru float aFreq = 0; // počáteční nastavení na nulu if (pulseTime> 0.0) aFreq = getAnemometerFreq (pulseTime); // výpočet frekvence v Hz anemometru, pouze pokud je doba pulzu nenulová float wSpeedMPH = getWindMPH (aFreq); // výpočet rychlosti větru v MPH, všimněte si, že 2,5 pochází z datového listu anemometru Serial.begin (57600); // spuštění sériového monitoru pro komunikaci dat větru Serial.println (); Serial.println ("..................................."); Serial.print ("Rychlost anemometru v Hz"); Serial.println (aFreq); Serial.print ("Aktuální rychlost větru je"); Serial.println (wSpeedMPH); Serial.print ("Aktuální průměrná rychlost větru je"); Serial.println (aWSpeed); Serial.end (); // serial používá přerušení, takže ho chceme vypnout, než znovu zapneme přerušení měření větru start = true; // reset start proměnných v případě, že jsme propásli data větru při komunikaci aktuálních dat out attachmentInterrupt (digitalPinToInterrupt (interruptPin), anemometerISR, RISING); // zapnout přerušení zpět dataTimer = millis (); // reset časovače smyčky)) // pomocí času mezi pulsy anemometru vypočítat frekvenci plováku anemometru getAnemometerFreq (float pTime) (návrat (1 / pTime);) // Použijte frekvenci anemometru k výpočtu rychlosti větru v MPH, poznámka 2. 5 pochází z datového listu anemometru float getWindMPH (float freq) (návrat (freq * 2,5);) // pro výpočet KPH používá hodnotu MPH větru getWindKPH (float wMPH) (návrat (wMPH * 1,61);) // Vypočítá průměrný vítr rychlost za dané časové období float getAvgWindSpeed (float cPulse, int per) (if (za) return getWindMPH (getAnemometerFreq ((float) (cPulse / per))); jinak návrat 0; // průměrná rychlost větru je nula a my can " t dělit nulou) // Toto je servisní rutina přerušení (ISR) pro vstupní pin anemometru // volá se vždy, když je detekována sestupná hrana void anemometerISR () (dlouhé bez znaménka cTime = milis (); // get aktuální čas if (! start) (// This is ne první puls a nejsme na 0 MPH, takže vypočítejte čas mezi pulsy // test = cTime - sTime; pulseTime = (float) (cTime - sTime) / 1000; culPulseTime + = pulseTime; // sečtení měření doby pulzu pro průměrování avgWindCount ++; // anemometr obešel, takže záznam pro výpočet průměrné rychlosti větru) sTime = cTime; // uložení aktuálního času pro další výpočet doby impulsu start = false; // máme výchozí bod pro měření rychlosti větru)

To je prozatím vše. Přejeme vám dobré projekty! V naší skupině VKontakte můžete zanechat svá přání a komentáře.

Takže jste se rozhodli vyrobit větrný generátor vlastníma rukama. EnergyFuture.RU psalo o různá provedení domácí větrné turbíny a na nich generátory s permanentními magnety, včetně slavných návrhů Hugha Pigota (úplný archiv). Před startem je velmi důležité porozumět a prakticky určit dostupnou sílu větru ve vaší oblasti. Tohle je vlastně ten článek. Pozorujte, měřte a logujte pro statistiky. jako ve škole!

Rychlost větru- jedna z hlavních charakteristik proudění vzduchu, protože určuje jeho energii. Měří se v metrech za sekundu ( m/sec) a označuje se latinským písmenem PROTI... Čím vyšší je rychlost větru, tím větší je energie obsažená v proudění.

K měření rychlosti větru se používají různá zařízení: korouhvička, anemometry a další. Nejjednodušším zařízením na měření rychlosti větru je Wildova korouhvička (vlastně zastaralá věc, jediná výhoda je, že se dá snadno postavit vlastníma rukama).

NA zásoba-1 pevně připevněné kýl-2, který při změně směru větru zapadne deska-3 kolmo ke směru proudění. Talíř má schopnost relativně se houpat osa-4... V souladu s tím, čím silnější je vítr, tím větší je průhyb desky. Určete sílu větru pomocí ukazatel-5.

Pro přesnost měření by deska měla mít rozměr 150 x 300 mm a hmotnost 200 gramů pro oblasti se slabým větrem a 800 gramů pro oblasti s větrem nad 6 m/s.

Indexové dělení mají konvenční význam, proto pro určení rychlosti větru použijte stůl.

Pro ty, kteří se nezajímají o relativní přesnost, existuje další způsob, jak určit rychlost větru - navenek.

Tabulka pro určení rychlosti větru pomocí větrné korouhvičky Wild.

hodnota ukazatele	rychlost větru m/s
hodnota ukazatele	talíř 200gr	talíř 800gr
1	0	0
1-2	1	2
2	2	4
2-3	3	6
3	4	8
3-4	5	10
4	6	12
4-5	7	14
5	8	16
5-6	9	18
6	10	20
6-7	12	24
7	14	28
7-8	17	34
8	20	40

Tabulka pro určení rychlosti větru vnějšími znaky

vzor větru	rychlost větru m/s	znamení
velmi světlý	0-1	pohyb vzduchu je nepostřehnutelný
velmi světlý	1-3	pohyb vzduchu je sotva znatelný, listy šustí
světlo	4-5	větve se mírně pohupují, kouř se vznáší ve vzduchu a drží obrysy palic
mírný	6-7	větve se ohýbají, vítr "olizuje" kouř z komína a mísí jej do homogenní hmoty, stoupá prach
čerstvý	8-9	koruny stromů šumí a houpou se
velmi svěží	10-11	tenké kmeny stromů se ohýbají, vítr kvílí v potrubí
silný	12-14	listy se odlamují, ve stojaté vodě se tvoří vlny s převrácenými hřebeny
řezání	15-16	tenké větve se lámou, těžko se pohybuje proti větru
bouřka	17-19	silné větve se lámou, strhávají střešní krytiny
prudká bouře	20-23	tenká lana se přetrhnou

Líbil se vám článek? Sdílej to

Vytisknout článek