Anemometru de la un șoarece. „dezvoltarea timpurie a copilăriei” – atelier – realizarea de meserii cu copiii
Contor de viteză a vântului DIY
A apărut sarcina de a asambla un anemometru pentru un proiect, astfel încât datele să poată fi preluate pe un computer printr-o interfață USB. Acest articol se va concentra mai mult pe anemometrul în sine decât pe sistemul de procesare a datelor din acesta:
1. Componente
Deci, pentru fabricarea produsului, au fost necesare următoarele componente:
Mouse cu minge Mitsumi - 1 buc.
Minge de ping-pong - 2 buc.
O bucată de plexiglas de mărime potrivită
Sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 2,5 mm2 - 3 cm
Rezervă stilou - 1 buc.
Baton de bomboane Chupa Chups - 1 buc.
Clip de cablu - 1 buc.
Butoi tubular din alamă 1 buc.
2. Fabricarea rotorului
Pe butoiul de alamă au fost lipite 3 bucăți fir de cupru 1 cm lungime fiecare la un unghi de 120 de grade. Am lipit un suport de la un jucător chinez cu un fir la capăt în orificiul butoiului.
Am tăiat tubul de bomboane în 3 bucăți de aproximativ 2 cm lungime.
Am tăiat 2 bile în jumătate și, folosind șuruburi mici de la același jucător și lipici din polistiren (cu un pistol de lipici), am atașat jumătățile de bile de tuburile de acadea.
Am așezat tuburile cu jumătățile mingii pe bucăți de sârmă lipite și am fixat totul deasupra cu lipici.
3. Fabricarea piesei principale
Elementul de susținere al anemometrului este o tijă metalică dintr-un pix. Am introdus un disc de mouse (encoder) în partea inferioară a tijei (unde a fost introdus mufa). În designul mouse-ului în sine, partea inferioară a codificatorului s-a sprijinit de corpul mouse-ului pentru a forma un lagăr punctual acolo, astfel încât codificatorul se rotește cu ușurință. Dar a fost necesar să se fixeze partea superioară a tijei, pentru aceasta am selectat o bucată de plastic potrivită cu un orificiu exact cu diametrul tijei (o astfel de bucată a fost tăiată din sistemul de ejectare a căruciorului CD-ROMa). A ramas de rezolvat problema de a se asigura ca tija cu encoder nu a cazut din lagarul punctual, asa ca am lipit cateva picaturi de lipit pe tija direct in fata elementului de sustinere. Astfel, tija s-a rotit liber în structura de susținere, dar nu a căzut din rulment.
Motivul pentru care a fost ales un circuit cu encoder este următorul: toate articolele despre anemometrele de casă de pe Internet au descris fabricarea acestora pe baza unui motor DC de pe un player, CD-ROM sau alt produs. Problema cu astfel de dispozitive este, în primul rând, calibrarea lor și precizia scăzută la viteze scăzute ale vântului și, în al doilea rând, caracteristica neliniară a vitezei vântului în raport cu tensiunea de ieșire, adică. Există anumite probleme în transferul de informații către un computer, trebuie să calculați legea modificărilor de tensiune sau curent în funcție de viteza vântului. Când utilizați un encoder, nu există o astfel de problemă, deoarece dependența este liniară. Precizia este cea mai mare, deoarece encoderul dă aproximativ 50 de impulsuri pe rotație a axei anemometrului, dar circuitul convertor este ceva mai complicat, care conține un microcontroler care numără numărul de impulsuri pe secundă pe unul dintre porturi și emite această valoare. la portul USB.
4. Testare și calibrare
Pentru calibrare a fost folosit un anemometru de laborator
A apărut sarcina de a asambla un anemometru pentru un proiect, astfel încât datele să poată fi preluate pe un computer printr-o interfață USB. Acest articol se va concentra mai mult pe anemometrul în sine decât pe sistemul de procesare a datelor din acesta:
1. Componente
Deci, pentru fabricarea produsului, au fost necesare următoarele componente:- Mouse cu minge Mitsumi - 1 buc.
- Minge de ping-pong - 2 buc.
- O bucată de plexiglas de mărime potrivită
- Sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 2,5 mm2 - 3 cm
- Rezervă stilou - 1 buc.
- Baton de bomboane Chupa Chups - 1 buc.
- Clip de cablu - 1 buc.
- Butoi tubular din alamă 1 buc.
2. Fabricarea rotorului
3 bucăți de sârmă de cupru, fiecare de 1 cm lungime, au fost lipite pe butoiul de alamă la un unghi de 120 de grade. În orificiul butoiului am lipit un suport de la un jucător chinez cu un fir la capăt.
Am tăiat tubul de bomboane în 3 bucăți de aproximativ 2 cm lungime.
Am tăiat 2 bile în jumătate și, folosind șuruburi mici de la același jucător și lipici din polistiren (cu un pistol de lipici), am atașat jumătățile de bile de tuburile de acadea.
Am așezat tuburile cu jumătățile mingii pe bucăți de sârmă lipite și am fixat totul deasupra cu lipici.
3. Fabricarea piesei principale
Elementul de susținere al anemometrului este o tijă metalică dintr-un pix. Am introdus un disc de mouse (encoder) în partea inferioară a tijei (unde a fost introdus mufa). În designul mouse-ului în sine, partea inferioară a codificatorului s-a sprijinit de corpul mouse-ului pentru a forma un lagăr punctual acolo, astfel încât codificatorul se rotește cu ușurință. Dar a fost necesar să se fixeze partea superioară a tijei, pentru aceasta am selectat o bucată de plastic potrivită cu un orificiu exact cu diametrul tijei (o astfel de bucată a fost tăiată din sistemul de ejectare a căruciorului CD-ROMa). A ramas de rezolvat problema de a se asigura ca tija cu encoder nu a cazut din lagarul punctual, asa ca am lipit cateva picaturi de lipit pe tija direct in fata elementului de sustinere. Astfel, tija s-a rotit liber în structura de susținere, dar nu a căzut din rulment.
Motivul pentru care a fost ales un circuit cu un encoder este următorul: toate articolele despre anemometrele de casă de pe Internet au descris fabricarea acestora pe baza unui motor DC de la un player, CD-ROM sau alt produs. Problema cu astfel de dispozitive este, în primul rând, calibrarea lor și precizia scăzută la viteze scăzute ale vântului și, în al doilea rând, caracteristica neliniară a vitezei vântului în raport cu tensiunea de ieșire, adică. Există anumite probleme în transferul de informații către un computer, trebuie să calculați legea modificărilor de tensiune sau curent în funcție de viteza vântului. Când utilizați un encoder, nu există o astfel de problemă, deoarece dependența este liniară. Precizia este cea mai mare, deoarece encoderul dă aproximativ 50 de impulsuri pe rotație a axei anemometrului, dar circuitul convertor este ceva mai complicat, care conține un microcontroler care numără numărul de impulsuri pe secundă pe unul dintre porturi și emite această valoare. la portul USB.
4. Testare și calibrare
Pentru calibrare a fost folosit un anemometru de laborator
Întregul proces este clar vizibil în videoclipuri:
Vă mulțumim pentru atenție
A apărut sarcina de a asambla un anemometru pentru un proiect, astfel încât datele să poată fi preluate pe un computer printr-o interfață USB. Acest articol se va concentra mai mult pe anemometrul în sine decât pe sistemul de procesare a datelor din acesta:
1. Componente
Deci, pentru fabricarea produsului, au fost necesare următoarele componente:
Mouse cu minge Mitsumi - 1 buc.
Minge de ping-pong – 2 buc.
O bucată de plexiglas de mărime potrivită
Sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 2,5 mm2 - 3 cm
Rezervă stilou - 1 buc.
Baton de bomboane Chupa Chups - 1 buc.
Clemă pentru cablu - 1 buc.
Butoi tubular din alamă 1 buc.
2. Fabricarea rotorului
3 bucăți de sârmă de cupru, fiecare de 1 cm lungime, au fost lipite pe butoiul de alamă la un unghi de 120 de grade. În orificiul butoiului am lipit un suport de la un jucător chinez cu un fir la capăt.
Am tăiat tubul de bomboane în 3 bucăți de aproximativ 2 cm lungime.
Am tăiat 2 bile în jumătate și, folosind șuruburi mici de la același jucător și lipici din polistiren (cu un pistol de lipici), am atașat jumătățile de bile de tuburile de acadea.
Am așezat tuburile cu jumătățile mingii pe bucăți de sârmă lipite și am fixat totul deasupra cu lipici.
3. Fabricarea piesei principale
Elementul de susținere al anemometrului este o tijă metalică dintr-un pix. Am introdus un disc de mouse (encoder) în partea inferioară a tijei (unde a fost introdus mufa). În designul mouse-ului în sine, partea inferioară a codificatorului s-a sprijinit de corpul mouse-ului pentru a forma un lagăr punctual acolo, astfel încât codificatorul se rotește cu ușurință. Dar a fost necesar să se fixeze partea superioară a tijei, pentru aceasta am selectat o bucată de plastic potrivită cu un orificiu exact cu diametrul tijei (o astfel de bucată a fost tăiată din sistemul de ejectare a căruciorului CD-ROMa). A ramas de rezolvat problema de a se asigura ca tija cu encoder nu a cazut din lagarul punctual, asa ca am lipit cateva picaturi de lipit pe tija direct in fata elementului de sustinere. Astfel, tija s-a rotit liber în structura de susținere, dar nu a căzut din rulment.
Motivul pentru care a fost ales un circuit cu un encoder este următorul: toate articolele despre anemometrele de casă de pe Internet au descris fabricarea acestora pe baza unui motor DC de la un player, CD-ROM sau alt produs. Problema cu astfel de dispozitive este, în primul rând, calibrarea lor și precizia scăzută la viteze scăzute ale vântului și, în al doilea rând, caracteristica neliniară a vitezei vântului în raport cu tensiunea de ieșire, adică. Există anumite probleme în transferul de informații către un computer, trebuie să calculați legea modificărilor de tensiune sau curent în funcție de viteza vântului. Când utilizați un encoder, nu există o astfel de problemă, deoarece dependența este liniară. Precizia este cea mai mare, deoarece encoderul dă aproximativ 50 de impulsuri pe rotație a axei anemometrului, dar circuitul convertor este ceva mai complicat, care conține un microcontroler care numără numărul de impulsuri pe secundă pe unul dintre porturi și emite această valoare. la portul USB.
4. Testare și calibrare
Pentru calibrare a fost folosit un anemometru de laborator.
Un anemometru este un dispozitiv folosit în meteorologie pentru a indica viteza și direcția valurilor vântului. Componente: Blatul cupei, ferm atașat de axa dispozitivului, este conectat la mecanismul de măsurare. Când fluxul de aer trece prin dispozitiv, cupele sau lamele sunt activate și încep să se rotească în jurul coloanei axiale.
Se proiectează un instrument meteorologic, ținând cont de acțiunea specifică căreia îi va fi destinat. Un anemometru măsoară numărul de rotații ale cupelor sau palelor în jurul centrului axial la un anumit timp, care de obicei este egal cu o distanță, după care se calculează viteza medie a curenților vântului.
În alt caz, lamele sau cupele sunt conectate la un tahometru cu inducție încărcat cu electricitate. Aici, viteza fluxurilor vântului este afișată imediat: nu este nevoie să calculați suplimentar alte cantități și să observați schimbarea vitezei.
Dispozitivul descris mai sus poate fi construit cu ușurință acasă. Articolul de mai jos va spune cititorului cum să facă un anemometru automat Arduino acasă.
Pasul 1: Instrumente și periferice pentru a face un anemometru Arduino
Tabelul de mai jos enumeră toate componentele necesare construcției și caracteristicile acestora.
| Componentă | Particularități |
| Modul MPZ | Toate instrucțiunile indică faptul că suportul total al modulului este de 25 de mii de fragmente de fraze, semnale audio și tonuri melodice. Sunetul descărcat este împărțit în exact 255 de melodii. Există 30 de niveluri încorporate pentru controlul volumului, iar egalizatorul include 6 moduri de procesare. |
| Anemometru „manual”. | Instrumentul este un senzor tactil care este utilizat pentru a monitoriza și a alerta persoana care face acest lucru diverse tipuri sporturi care țin cont de vânt. Există un controler încorporat a cărui sarcină este să filtreze interferențele. În consecință, semnalul de ieșire va fi fiabil și va crește în volum. La o secundă după apariția vântului, senzorul emite un bip și pe senzor apare un indicator. Corpul structurii este complet ascuns de umiditate. Conectorul la care este conectat cablul de alimentare este, de asemenea, învelit în material impermeabil. Dispozitivul în sine este proiectat folosind metal rezistent. Prin urmare, un astfel de senzor nu se teme de condițiile meteorologice nefavorabile în aer liber. |
| Microprocesor Arduino | Componentele unui microprocesor: grup hardware și software. Codul programabil este scris în celebrul limbaj de programare C++, care a fost mult simplificat la Wiring. Microprocesorul are încorporat un mediu liber în care orice utilizator poate da viață programului său folosind cod. Toată lumea acceptă mediul de dezvoltare Arduino sisteme de operare: Windows, Mac OS și Linux. Platforma Arduino „vorbește” cu computerul folosind un cablu USB. Pentru ca microprocesorul să funcționeze în mod autonom, va trebui să achiziționați o sursă de alimentare de până la 12 V. Cu toate acestea, alimentarea platformei Arduino, pe lângă adaptorul USB, poate fi furnizată folosind o baterie. Sursa este determinată automat. Standardul de alimentare a plăcii variază între 6 și 20 V. Trebuie avut în vedere faptul că, dacă tensiunea din rețeaua electrică este mai mică de 7 V, funcționarea microprocesorului devine instabilă: are loc supraîncălzirea, după care apar deteriorări pe bord. Prin urmare, nu ar trebui să aveți încredere în sursa de alimentare specificată în instrucțiuni și să selectați un interval care începe de la 7 V. Memoria flash încorporată în microprocesor este de 32 kB. Cu toate acestea, sunt necesari 2 kB pentru a opera bootloader-ul, care este folosit pentru a flash-ul firmware-ului Arduino folosind un computer și un cablu USB. Scopul memoriei flash în acest caz este de a stoca programe și resurse statice adecvate. Platforma Arduino include și memorie CRAM, care conține 2 kB. Scopul acestui tip de memorie cu microprocesor este de a stoca informații temporare ca variabile utilizate în codurile de program. Acest model poate fi comparat cu memoria RAM a oricărui dispozitiv de calculator. Când platforma este deconectată de la sursa de alimentare, memoria RAM este ștearsă. |
| Difuzor cu putere de până la 3 W | Poate fi achiziționat de la orice magazin de calculatoare. |
| Card de memorie de cel puțin 32 GB | Similar punctului anterior. |
| Rezistor de 220 Ohm, 2 buc | Astfel de rezistențe se disting printr-o putere constantă de 0,5 W și o precizie de până la 5%. Lucrările se efectuează sub o tensiune de cel mult 350 V. |
| Bateria "Krona" | Bateria Krona este realizată pe bază alcalină și funcționează perfect la 9 V. Instrumentul este conceput pentru a controla echipamentele electronice de casă la care sunt conectate dispozitive periferice precum senzori de atingere sau de afișare. „Minunea” acuzată este produsă de o companie din Germania – Ansmann. |
| Cablu de alimentare pentru incarcarea bateriei | Cablul este proiectat pentru a încărca bateriile standard de 9 V Krona O fișă cu un centru pozitiv iese pe o parte și un conector pentru utilizarea bateriei pe cealaltă. |
| Fire pentru conectarea circuitului tată-tată | Aceste fire conectează perfect dispozitivele periferice între ele. |
| Bradboard | Bradboard este o placă specială care a fost creată pentru prototipare. Un astfel de dispozitiv nu va forța un tânăr inginer electronic să realizeze mai multe lipituri, care sunt de obicei necesare pentru proiectarea dispozitivelor electronice. |
| Bloc terminal in cantitate de 3 bucati | Blocul de borne este o cutie mică pentru conectarea unei perechi de contacte. Distanța dintre conectorii de contact este de 2x3 mm. Echipamentul este ușor de instalat pe placa: toate firele de conectare sunt bine fixate și strâns comprimate. |
Pasul 2: Diagrama de conectare
După ce toate componentele au fost achiziționate sau asamblate, trecem la schema de conectare a anemometrului Arduino:
- Conectăm toate componentele de mai sus între ele folosind fire de conectare și blocuri de borne. Încă nu pornim alimentarea.
- Înregistrăm 7 melodii succesive pe o unitate flash și venim cu nume potrivite.
- Conectam unitatea flash la modulul MP3.
- Noi furnizăm energie dispozitivului.
- Secțiunea de mai jos arată codul programului care trebuie transferat la microprocesorul Arduino.
- Să testăm dispozitivul în acțiune.
Pasul 3: Programarea Arduino pentru a citi datele anemometrului
Algoritm de cod pentru funcționarea anemometrului:
#includePasul 4: Mai multe exemple
O altă opțiune de implementare pentru acest dispozitiv a fost demonstrată de colegii de la ForceTronics. Au realizat un videoclip despre cum a avut loc procesul de creare a unui anemometru:
O schiță pentru un microcontroler de la această companie este mai jos:
//******************** Schița anemometrului Arduino**************************** ** const byte interruptPin = 3; // intrare anemometru la pinul digital volatil nesemnat lung sTime = 0; //stochează ora de începere pentru calculul vitezei vântului unsigned long dataTimer = 0; //utilizat pentru a urmări cât de des se comunică datele volatile float pulseTime = 0; //stochează timpul între închiderea unui releu anemometru și următorul float volatil culPulseTime = 0; //stochează timpii de puls cumulativ pentru calcularea mediei volatile bool start = true; //urmează când începe o măsurătoare nouă a anemometrului volatile unsigned int avgWindCount = 0; //stochează numărul releului anemometrului pentru a efectua o plutire a vitezei medii a vântului aSetare = 60,0; //setarea vitezei vântului pentru a semnala alarma void setup() ( pinMode(13, OUTPUT); //setare pin LED pentru a semnala starea alarmei de vânt puternic pinMode(interruptPin, INPUT_PULLUP); //setează pin de întrerupere la intrare pullup attachInterrupt(interruptPin, anemometerISR, RISING //setare întrerupere pe pinul de intrare a anemometrului, întreruperea va apărea ori de câte ori este detectată marginea de scădere dataTimer = millis( //resetează loop timer() (unsigned long rTime = millis();); rTime - sTime) > 2500) pulseTime = 0 //dacă viteza vântului a scăzut sub 1MPH decât setați-o la zero if((rTime - dataTimer) > 1800)( //Vedeți dacă este timpul să transmitInterrupt(interruptPin) ; //Opriți întreruperea măsurării vitezei vântului până la finalizare float aWSpeed = getAvgWindSpeed(culPulseTime,avgWindCount) //calculați viteza medie a vântului if(aWSpeed >= aSetting) digitalWrite(13, HIGH); (13, LOW); //fără alarmă, deci asigurați-vă că LED-ul este stins culPulseTime = 0 //resetați contorul de impulsuri cumulate avgWindCount = 0; //resetarea numărului mediu de vânt float aFreq = 0; //setat la zero inițial dacă(pulseTime > 0.0) aFreq = getAnemometerFreq(pulseTime); //calculați frecvența în Hz a anemometrului, numai dacă timpul pulsului este diferit de zero float wSpeedMPH = getWindMPH(aFreq); //calculați viteza vântului în MPH, rețineți că 2.5 provine din fișa de date a anemometrului Serial.begin(57600); //porniți monitorul serial pentru a comunica datele vântului Serial.println(); 5 provine din fișa de date a anemometrului float getWindMPH(float freq) ( return (frecv.*2.5); ) //folosește valoarea vântului MPH pentru a calcula KPH float getWindKPH(float wMPH) ( return (wMPH*1.61); ) //Calculează vântul mediu viteza pe o anumită perioadă de timp float getAvgWindSpeed(float cPulse,int per) ( if(per) return getWindMPH(getAnemometerFreq((float)(cPulse/per))); altfel returnează 0; //viteza medie a vântului este zero și putem" t împărți la zero ) //Aceasta este rutina de întrerupere a serviciului (ISR) pentru pinul de intrare a anemometrului //este apelată de fiecare dată când este detectată o margine de cădere void anemometerISR() (unsigned long cTime = millis(); //obține ora curentă if(!start) ( //Acesta este nu cel primul puls și nu suntem la 0 MPH așa că calculează timpul dintre impulsuri // test = cTime - sTime;pulseTime = (float)(cTime - sTime)/1000;
culPulseTime += pulseTime; //adăugați măsurătorile timpului pulsului pentru media avgWindCount++; //anemomterul a mers în jur deci record pentru calcularea vitezei medii a vântului ) sTime = cTime; //stochează ora curentă pentru următorul timp de calcul al pulsului start = false; //avem punctul nostru de plecare pentru o măsurare a vitezei vântului) Asta e tot deocamdată. Vă dorim proiecte bune! Puteți lăsa orice dorințe și comentarii în grupul nostru VKontakte. Așa că ați decis să faceți un generator eolian cu propriile mâini. EnergyFuture.RU a scris de mai multe ori despre diverse modele
generatoare eoliene de casăși generatoare de magneti permanenți pe ele, inclusiv faimoasele modele ale lui Hugh Pigot (arhivă completă). Este foarte important să înțelegeți și să determinați practic forța vântului disponibilă în zona dumneavoastră înainte de a începe. Despre asta este de fapt acest articol. Observați, măsurați și înregistrați într-un jurnal pentru statistici. ca la scoala! Viteza vântului- una dintre principalele caracteristici ale fluxului de aer, deoarece determină energia acestuia. Se măsoară în metri pe secundă ( m/sec) și este notat cu litera latină
V . Cu cât viteza vântului este mai mare, cu atât energia conținută în flux este mai mare. Pentru măsurarea vitezei vântului sunt folosite diverse instrumente: giruete, anemometre și altele.
Cel mai simplu aparat pentru a măsura viteza vântului - o giruetă Wild (de fapt, un lucru învechit, are un avantaj - este ușor de construit cu propriile mâini). atașat rigid chila-2, care, atunci când direcția vântului se schimbă, apune placa-3 perpendicular pe direcția curgerii. Placa are capacitatea de a balansa relativ axa-4. În consecință decât vânt mai puternic cu atât este mai mare deformarea plăcii. Determinați puterea vântului folosind indicatorul-5.
Pentru acuratețea măsurării, placa trebuie să aibă o dimensiune de 150 X 300 mm și o greutate de 200 de grame pentru zonele cu vânturi slabe și 800 de grame pentru zonele cu vânturi mai mari de 6 m/sec.
Diviziunile indicatorului au semnificații convenționale, așa că pentru a determina viteza vântului ar trebui să utilizați masă.
Pentru cei care nu sunt interesați de precizia relativă, există o altă modalitate de a determina viteza vântului - prin semne exterioare.
Tabel pentru determinarea vitezei vântului folosind o giruetă Wild.
| valoarea indicatorului | viteza vântului m/sec | |
|---|---|---|
| farfurie 200g | farfurie 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 |
Tabel pentru determinarea vitezei vântului prin semne externe
| modelul vântului | viteza vântului m/sec | semne |
|---|---|---|
| foarte usoara | 0-1 | mișcarea aerului este imperceptibilă |
| 1-3 | mișcarea aerului abia se observă, frunzele foșnesc | |
| uşor | 4-5 | crengile se leagănă ușor, fumul plutește în aer, menținând conturul norilor |
| moderat | 6-7 | ramurile se îndoaie, vântul „linge” fumul din coș și îl amestecă într-o masă omogenă, praful se ridică |
| proaspăt | 8-9 | vârfurile copacilor foșnesc și se leagănă |
| foarte proaspăt | 10-11 | trunchiurile subțiri de copaci se îndoaie, vântul urlă în țevi |
| puternic | 12-14 | frunzele sunt rupte, valuri se formează pe apa stătătoare cu creste răsturnate |
| tăiere | 15-16 | ramurile subțiri se rup, mișcarea împotriva vântului este dificilă |
| furtună | 17-19 | ramurile groase se sparg, rupând acoperișurile |
| furtună puternică | 20-23 | frânghiile subțiri se rup |