Anemometar "uradi sam" od miša. "rani razvoj djeteta" - radionica - izrada rukotvorina s djecom

Uradi sam mjerač brzine vjetra

Nametnuo se zadatak da se za jedan projekt sastavi anemometar kako bi se podaci mogli preuzimati na računalu preko USB sučelja. Ovaj članak će se više fokusirati na sam anemometar nego na sustav za obradu podataka s njega:

1. Komponente

Dakle, za proizvodnju proizvoda bile su potrebne sljedeće komponente:
Mitsumi loptasti miš - 1 kom.
Ping-pong loptica - 2 kom.
Komad pleksiglasa odgovarajuće veličine
Bakrena žica s presjekom od 2,5 mm2 - 3 cm
Uložak za kemijsku olovku - 1 kom.
Chupa Chups bombon u štapiću - 1 kom.
Stezaljka za kabel - 1 kom.
Šuplja mesingana cijev 1 kom.

2. Izrada impelera

3 komada su zalemljena na mjedenu cijev bakrene žice 1 cm dužine svaki pod kutom od 120 stupnjeva. U rupu cijevi zalemio sam stalak kineskog igrača s navojem na kraju.

Cjevčicu bombona sam izrezala na 3 dijela dužine oko 2 cm.

Prerezao sam 2 loptice na pola i pomoću malih vijaka iz istog igrača i polistirenskog ljepila (s pištoljem za ljepilo) pričvrstio polovice loptica na cijevi lizalice.

Cjevčice s polovicama kuglica stavio sam na zalemljene komade žice i sve pričvrstio na vrhu ljepilom.

3. Izrada glavnog dijela

Nosivi element anemometra je metalna šipka od kemijske olovke. U donji dio šipke (gdje je bio utikač) ubacio sam disk miša (enkoder). U dizajnu samog miša, donji dio enkodera je bio naslonjen na tijelo miša kako bi formirao točkasti ležaj; tamo je bilo maziva, tako da se enkoder lako okretao. Ali bilo je potrebno popraviti gornji dio šipke, za to sam odabrao odgovarajući komad plastike s rupom točno promjera šipke (takav je komad izrezan iz sustava za izbacivanje nosača CD-ROMa). Preostalo je još riješiti problem da šipka s enkoderom ne ispadne iz šiljastog ležaja, pa sam zalemio nekoliko kapi lema na šipku neposredno ispred držača. Dakle, šipka se slobodno okretala u strukturi držanja, ali nije ispala iz ležaja.

Razlog zašto je odabran krug s enkoderom je sljedeći: svi članci o domaćim anemometrima na Internetu opisuju njihovu proizvodnju na temelju motora istosmjerna struja s playera, CD-ROM-a ili nekog drugog proizvoda. Problem kod ovakvih uređaja je, prvo, njihova kalibracija i mala točnost pri malim brzinama vjetra, a drugo, nelinearna karakteristika brzine vjetra u odnosu na izlazni napon, tj. Postoje određeni problemi u prijenosu informacija na računalo, potrebno je izračunati zakon promjene napona ili struje ovisno o brzini vjetra. Kod korištenja enkodera nema takvog problema, jer je ovisnost linearna. Točnost je najveća jer enkoder daje oko 50 impulsa po okretaju osi anemometra, ali je nešto kompliciraniji sklop pretvarača koji sadrži mikrokontroler koji na jednom od priključaka broji broj impulsa u sekundi i ispisuje tu vrijednost. na USB priključak.

4. Ispitivanje i umjeravanje

Za kalibraciju je korišten laboratorijski anemometar

1. Komponente

Dakle, za proizvodnju proizvoda bile su potrebne sljedeće komponente:

Mitsumi loptasti miš - 1 kom.
Ping-pong loptica - 2 kom.
Komad pleksiglasa odgovarajuće veličine
Bakrena žica s presjekom od 2,5 mm2 - 3 cm
Uložak za kemijsku olovku - 1 kom.
Chupa Chups bombon u štapiću - 1 kom.
Stezaljka za kabel - 1 kom.
Šuplja mesingana cijev 1 kom.

2. Izrada impelera

3 komada bakrene žice, svaki duljine 1 cm, zalemljena su na mjedenu cijev pod kutom od 120 stupnjeva. U rupu cijevi zalemio sam stalak kineskog igrača s navojem na kraju.

Cjevčicu bombona sam izrezala na 3 dijela dužine oko 2 cm.

Prerezao sam 2 loptice na pola i pomoću malih vijaka iz istog igrača i polistirenskog ljepila (s pištoljem za ljepilo) pričvrstio polovice loptica na cijevi lizalice.

Cjevčice s polovicama kuglica stavio sam na zalemljene komade žice i sve pričvrstio na vrhu ljepilom.

3. Izrada glavnog dijela

Razlog zašto je odabran sklop s enkoderom je sljedeći: svi članci o kućnim anemometrima na internetu opisuju njihovu proizvodnju na temelju istosmjernog motora iz playera, CD-ROM-a ili nekog drugog proizvoda. Problem kod ovakvih uređaja je, prvo, njihova kalibracija i mala točnost pri malim brzinama vjetra, a drugo, nelinearna karakteristika brzine vjetra u odnosu na izlazni napon, tj. Postoje određeni problemi u prijenosu informacija na računalo, potrebno je izračunati zakon promjene napona ili struje ovisno o brzini vjetra. Kod korištenja enkodera nema takvog problema, jer je ovisnost linearna. Točnost je najveća jer enkoder daje oko 50 impulsa po okretaju osi anemometra, ali je nešto kompliciraniji sklop pretvarača koji sadrži mikrokontroler koji na jednom od priključaka broji broj impulsa u sekundi i ispisuje tu vrijednost. na USB priključak.

4. Ispitivanje i umjeravanje

Za kalibraciju je korišten laboratorijski anemometar

Cijeli proces je jasno vidljiv na videu:

Hvala vam na pažnji

1. Komponente

Dakle, za proizvodnju proizvoda bile su potrebne sljedeće komponente:
Mitsumi loptasti miš - 1 kom.
Ping-pong loptica – 2 kom.
Komad pleksiglasa odgovarajuće veličine
Bakrena žica s presjekom od 2,5 mm2 - 3 cm
Uložak za kemijsku olovku - 1 kom.
Chupa Chups bombon u štapiću - 1 kom.
Stezaljka za kabel - 1 kom.
Šuplja mesingana cijev 1 kom.

2. Izrada impelera

3 komada bakrene žice, svaki duljine 1 cm, zalemljena su na mjedenu cijev pod kutom od 120 stupnjeva. U rupu cijevi zalemio sam stalak kineskog igrača s navojem na kraju.

Cjevčicu bombona sam izrezala na 3 dijela dužine oko 2 cm.

Prerezao sam 2 loptice na pola i pomoću malih vijaka iz istog igrača i polistirenskog ljepila (s pištoljem za ljepilo) pričvrstio polovice loptica na cijevi lizalice.

Cjevčice s polovicama kuglica stavio sam na zalemljene komade žice i sve pričvrstio na vrhu ljepilom.

3. Izrada glavnog dijela

4. Ispitivanje i umjeravanje

Za kalibraciju je korišten laboratorijski anemometar.

Anemometar je uređaj koji se koristi u meteorologiji za označavanje brzine i smjera valova vjetra. Komponente: Vrh čaše, čvrsto pričvršćen na os uređaja, povezan je s mjernim mehanizmom. Kada protok zraka prolazi kroz uređaj, čašice ili lopatice se aktiviraju i počinju se okretati oko aksijalnog stupa.

Meteorološki instrument se dizajnira uzimajući u obzir specifično djelovanje za koje će biti namijenjen. Anemometar mjeri broj okretaja čašica ili lopatica oko središta osi u određenom vremenu, koje je obično jednako udaljenosti, nakon čega se izračunava prosječna brzina strujanja vjetra.

U drugom slučaju, oštrice ili čašice spojene su na indukcijski tahometar napunjen električnom energijom. Ovdje se odmah prikazuje brzina strujanja vjetra: nema potrebe dodatno izračunavati druge veličine i promatrati promjenu brzine.

Gore opisani uređaj može se lako konstruirati kod kuće. Članak u nastavku reći će čitatelju kako napraviti automatski Arduino anemometar kod kuće.

Korak 1: Alati i periferije za izradu Arduino anemometra

Donja tablica navodi sve potrebne komponente za izgradnju i njihove karakteristike.

komponenta	Osobitosti
MPZ modul	Sve upute pokazuju da je ukupna podrška modula 25 tisuća fragmenata fraza, audio signala i melodijskih tonova. Preuzeti audio zapis podijeljen je na točno 255 glazbenih zapisa. Ugrađeno je 30 razina za kontrolu glasnoće, a ekvilajzer uključuje 6 načina obrade.
"Ručni" anemometar	Alat je senzor za dodir koji se koristi za nadzor i upozoravanje osobe koja radi različite vrste sportovi koji uzimaju u obzir vjetar. Ugrađen je kontroler čija je zadaća filtriranje smetnji. Posljedično, odlazni signal bit će pouzdan i pojačan. Sekundu nakon pojave vjetra, senzor se oglasi zvučnim signalom i na senzoru se pojavi indikator. Tijelo strukture potpuno je skriveno od vlage. Konektor na koji je spojen kabel za napajanje također je omotan vodootpornim materijalom. Sam uređaj izrađen je od izdržljivog metala. Stoga se takav senzor ne boji loših vremenskih uvjeta na otvorenom.
Mikroprocesor Arduino	Komponente mikroprocesora: hardverska i programska skupina. Programabilni kod je napisan u poznatom programskom jeziku C++, koji je uvelike pojednostavljen u Wiring. Mikroprocesor ima ugrađeno besplatno okruženje u kojem svaki korisnik može dati život svom programu pomoću koda. Svi podržavaju Arduino razvojno okruženje OS: Windows, Mac OS i Linux. Arduino platforma "razgovara" s računalom pomoću USB kabela. Da bi mikroprocesor radio u autonomnom načinu rada, morat ćete kupiti napajanje do 12 V. Međutim, napajanje za Arduino platformu, osim USB adaptera, može se osigurati pomoću baterije. Izvor se određuje automatski. Standard za napajanje ploče varira između 6 i 20 V. Treba uzeti u obzir da ako je napon u električnoj mreži manji od 7 V, rad mikroprocesora postaje nestabilan: dolazi do pregrijavanja, nakon čega se pojavljuju oštećenja na odbor. Stoga ne biste trebali vjerovati napajanju navedenom u uputama i odabrati raspon počevši od 7 V. Flash memorija ugrađena u mikroprocesor je 32 kB. Međutim, 2 kB je potrebno za rad bootloadera, koji se koristi za flash Arduino firmware-a pomoću računala i USB kabela. Svrha flash memorije u ovom slučaju je pohranjivanje programa i odgovarajućih statičkih resursa. Arduino platforma uključuje i CRAM memoriju koja sadrži 2 kB. Svrha ove vrste memorije mikroprocesora je pohranjivanje privremenih informacija kao varijabli koje se koriste u programskim kodovima. Ovaj uzorak se može usporediti s RAM-om bilo kojeg računalnog uređaja. Kada je platforma isključena iz izvora napajanja, RAM se briše.
Zvučnik snage do 3 W	Može se kupiti u bilo kojoj trgovini računalima.
Memorijska kartica od najmanje 32 GB	Slično prethodnoj točki.
Otpornik 220 Ohma, 2 komada	Takvi se otpornici odlikuju konstantnom snagom od 0,5 W i točnošću do 5 posto. Rad se izvodi pod naponom ne većim od 350 V.
Baterija "Krona"	Baterija Krona izrađena je na alkalnoj bazi i savršeno radi na 9 V. Alat je dizajniran za kontrolu kućne elektroničke opreme na koju su povezani periferni uređaji poput senzora za dodir ili zaslon. Napunjeno "čudo" proizvodi tvrtka iz Njemačke - Ansmann.
Strujni kabel za punjenje baterije	Kabel je namijenjen za punjenje standardnih Krona baterija od 9 V. S jedne strane strši utikač s pozitivnim središtem, a s druge strane konektor za korištenje baterije.
Žice za spajanje muško-muškog kruga	Ove žice savršeno međusobno povezuju periferne uređaje.
Bradboard	Bradboard je posebna ploča koja je stvorena za izradu prototipova. Takav uređaj neće natjerati mladog elektroničara na izradu višestrukih lemova, koji su obično potrebni za projektiranje elektroničkih uređaja.
Terminalni blok u količini od 3 komada	Terminalni blok je mala kutija za spajanje para kontakata. Razmak između kontaktnih spojnica je 2x3 mm. Opremu je jednostavno instalirati na matičnu ploču: sve spojne žice su čvrsto učvršćene i čvrsto stisnute.

Korak 2: Dijagram povezivanja

Nakon što su sve komponente kupljene ili sastavljene, prelazimo na dijagram povezivanja Arduino anemometra:

Sve gore navedene komponente međusobno povezujemo pomoću spojnih žica i terminalnih blokova. Još ne uključujemo struju.
Snimamo 7 uzastopnih melodija na flash pogon i smišljamo odgovarajuće nazive.
Spojimo flash pogon na MP3 modul.
Napajamo uređaj.
Odjeljak ispod prikazuje kod programa koji je potrebno prenijeti na Arduino mikroprocesor.
Isprobajmo uređaj na djelu.

Korak 3: Programiranje Arduina za čitanje podataka anemometra

Algoritam koda za rad anemometra:

#uključi mp3TF mp3tf = mp3TF(); unsigned int brzina; unsigned char prethodna_brzina; unsigned int speed_change_counter = 0; boolean brzina_promijenjena = netočno; void setup() ( mp3tf.init(&Serial); Serial.begin(9600); ) unsigned int measureSpeed() ( return analogRead(A0); ) void saySpeed() ( unsigned char pseudospeed = speed/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 && brzina/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( ); ) ) ) kašnjenje(100); )

Korak 4: Više primjera

Drugu mogućnost implementacije ovog uređaja demonstrirali su kolege iz ForceTronics. Napravili su video o tome kako je tekao proces stvaranja anemometra:

Skica za mikrokontroler ove tvrtke je ispod:

//*****************Skica Arduino anemometra**************************** ** const byte interruptPin = 3; //anemomter ulaz u digitalni pin volatile unsigned long sTime = 0; //pohranjuje vrijeme početka za izračun brzine vjetra unsigned long dataTimer = 0; //koristi se za praćenje koliko često treba komunicirati podatke volatile float pulseTime = 0; //pohranjuje vrijeme između jednog zatvaranja releja anemomtera i sljedećeg nepostojanog pomicanja culPulseTime = 0; //pohranjuje kumulativna vremena pulsa za izračunavanje prosjeka volatile bool start = true; //prati kada započne novo mjerenje anemometrom volatile unsigned int avgWindCount = 0; //pohranjuje brojače releja anemometra za izvođenje prosječne brzine vjetra float aSetting = 60.0; //postavka brzine vjetra za signaliziranje alarma void setup() ( pinMode(13, OUTPUT); //postavljanje LED pina za signaliziranje stanja alarma za jak vjetar pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP); //postavljanje pina prekida za ulaz pullup attachInterrupt(interruptPin, anemometerISR, RISING); //postavljanje prekida na ulaznom pinu anemometra, prekid će se dogoditi kad god se detektira padajući rub dataTimer = millis(); //poništavanje mjerača vremena petlje ) void loop() ( unsigned long rTime = millis(); if(( rTime - sTime) > 2500) pulseTime = 0; //ako je brzina vjetra pala ispod 1MPH onda je postavite na nulu if((rTime - dataTimer) > 1800)( //Pogledajte je li vrijeme za slanje detachInterrupt(interruptPin) ; //isključi prekid mjerenja brzine vjetra dok se komunikacija ne završi float aWSpeed = getAvgWindSpeed(culPulseTime,avgWindCount); //izračunaj prosječnu brzinu vjetra if(aWSpeed >= aSetting) digitalWrite(13, HIGH); // velika brzina otkriven vjetar pa uključite LED diodu else digitalWrite(13, LOW); //nema alarma pa osigurajte da je LED isključen culPulseTime = 0; //resetirajte kumulativni brojač pulsa avgWindCount = 0; //resetiranje prosječnog broja vjetra float aFreq = 0; //postavi na nulu inicijalno if(pulseTime > 0.0) aFreq = getAnemometerFreq(pulseTime); //izračunaj frekvenciju anemometra u Hz, samo ako je vrijeme pulsa različito od nule float wSpeedMPH = getWindMPH(aFreq); //izračunajte brzinu vjetra u MPH, imajte na umu da 2,5 dolazi iz podatkovne tablice anemometra Serial.begin(57600); //pokreni serijski monitor za komunikaciju podataka o vjetru Serial.println(); Serial.println(".................................."); Serial.print("Brzina anemometra u Hz "); Serial.println(aFreq); Serial.print("Trenutna brzina vjetra je "); Serial.println(wSpeedMPH); Serial.print("Trenutna prosječna brzina vjetra je "); Serial.println(aWSpeed); Serial.end(); //serial koristi prekide pa ga želimo isključiti prije nego što vratimo prekide mjerenja vjetra na početak = true; //resetirajte početnu varijablu u slučaju da smo propustili podatke o vjetru dok smo komunicirali trenutne podatke out attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), anemometerISR, RISING); //vrati prekid na dataTimer = millis(); //poništi mjerač vremena petlje ) ) //upotrebom vremena između impulsa anemometra izračunaj frekvenciju plovka anemometra getAnemometerFreq(float pTime) ( return (1/pTime); ) //Upotrijebi frekvenciju anemometra za izračunavanje brzine vjetra u MPH, bilješka 2. 5 dolazi iz podataka o anemometru float getWindMPH(float freq) ( return (freq*2.5); ) //koristi vrijednost vjetra MPH za izračun KPH float getWindKPH(float wMPH) ( return (wMPH*1.61); ) //Izračunava prosječni vjetar brzina u zadanom vremenskom razdoblju float getAvgWindSpeed(float cPulse,int per) ( if(per) return getWindMPH(getAnemometerFreq((float)(cPulse/per))); else return 0; //prosječna brzina vjetra je nula i možemo" t podijeliti s nulom ) //Ovo je rutina usluge prekida (ISR) za ulazni pin anemometra //poziva se kad god se detektira padajući rub void anemometerISR() ( unsigned long cTime = millis(); //dobijte trenutno vrijeme if(!start) ( //Ovo je ne ono prvi puls i nismo na 0 MPH pa izračunajte vrijeme između impulsa // test = cTime - sTime; pulseTime = (float)(cTime - sTime)/1000; culPulseTime += pulseTime; //zbrajanje mjerenja vremena pulsa za usrednjavanje avgWindCount++; //anemomter je išao okolo pa zabilježi za izračunavanje prosječne brzine vjetra ) sTime = cTime; //pohrani trenutno vrijeme za sljedeći izračun vremena pulsa start = false; //imamo početnu točku za mjerenje brzine vjetra)

To je sve za sada. Želimo vam dobre projekte! Sve želje i komentare možete ostaviti u našoj VKontakte grupi.

Dakle, odlučili ste napraviti generator vjetra vlastitim rukama. EnergyFuture.RU je više puta pisao o tome raznih dizajna domaći generatori vjetra i generatori s permanentnim magnetima na njima, uključujući poznate dizajne Hugha Pigota (cijela arhiva). Vrlo je važno razumjeti i praktično odrediti dostupnu snagu vjetra u vašem području prije početka. O tome je zapravo riječ u ovom članku. Promatrajte, mjerite i bilježite u dnevnik za statistiku. kao u školi!

Brzina vjetra- jedna od glavnih karakteristika strujanja zraka, jer određuje njegovu energiju. Mjeri se u metrima u sekundi ( m/sek) i označava se latiničnim slovom V. Što je veća brzina vjetra, veća je energija sadržana u protoku.

Za mjerenje brzine vjetra koriste se različiti instrumenti: vjetrokaz, anemometar i drugi. Najjednostavniji uređaj za mjerenje brzine vjetra - Wild vjetrokaz (zapravo zastarjela stvar, ima jednu prednost - lako ju je izgraditi vlastitim rukama).

DO šipka-1 kruto pričvršćena kobilica-2, koji pri promjeni smjera vjetra zalazi ploča-3 okomito na smjer strujanja. Ploča ima mogućnost ljuljanja relativno os-4. Shodno tome, što je vjetar jači, to je veći otklon ploče. Odredite snagu vjetra pomoću pokazivač-5.

Za točnost mjerenja ploča bi trebala biti veličine 150 X 300 mm i težine 200 grama za područja sa slabim vjetrovima, odnosno 800 grama za područja s vjetrovima većim od 6 m/s.

Podjele indikatora imaju konvencionalna značenja, pa ih trebate koristiti za određivanje brzine vjetra stol.

Za one koje ne zanima relativna točnost, postoji još jedan način za određivanje brzine vjetra - vanjskim znakovima.

Tablica za određivanje brzine vjetra pomoću Wild vjetrokazice.

vrijednost pokazivača	brzina vjetra m/sek
vrijednost pokazivača	ploča 200g	ploča 800g
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

Tablica za određivanje brzine vjetra vanjskim znakovima

uzorak vjetra	brzina vjetra m/sek	znakovi
vrlo lagana	0-1	kretanje zraka je neprimjetno
vrlo lagana	1-3	kretanje zraka je jedva primjetno, lišće šušti
lako	4-5	grane se lagano njišu, dim lebdi u zraku održavajući obrise oblaka
umjereno	6-7	grane se savijaju, vjetar “liže” dim iz dimnjaka i miješa ga u homogenu masu, diže se prašina
svježe	8-9	krošnje drveća šušte i njišu se
vrlo svježe	10-11	tanka se debla savijaju, vjetar zavija u cijevima
snažna	12-14	lišće se otkida, na stajaćoj vodi stvaraju se valovi s prevrnutim vrhovima
rezanje	15-16	tanke grane se lome, kretanje protiv vjetra je teško
oluja	17-19	debele grane se lome, otkidaju krovne pokrivače
jaka oluja	20-23	tanka užad pukne

Svidio vam se članak? Podijeli

Ispiši ovaj članak