అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్

వివిధ పర్యావరణ సెన్సార్లతో ప్రయోగాలు చేయడానికి వాతావరణ కేంద్రాలు ఒక ప్రసిద్ధ ప్రాజెక్ట్, మరియు గాలి వేగం మరియు దిశను నిర్ణయించడానికి సాధారణంగా ఒక సాధారణ కప్ ఎనిమోమీటర్ మరియు వాతావరణ వేన్‌ను ఎంచుకుంటారు. జియాంజియా మా యొక్క క్వింగ్‌స్టేషన్ కోసం, అతను వేరే రకమైన విండ్ సెన్సార్‌ను నిర్మించాలని నిర్ణయించుకున్నాడు: అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్.
అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్లకు కదిలే భాగాలు లేవు, కానీ ట్రేడ్-ఆఫ్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ సంక్లిష్టతలో గణనీయమైన పెరుగుదల. తెలిసిన దూరంలో ఉన్న రిసీవర్‌కు అల్ట్రాసోనిక్ సౌండ్ పల్స్ ప్రతిబింబించడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా అవి పనిచేస్తాయి. ఒకదానికొకటి లంబంగా ఉన్న రెండు జతల అల్ట్రాసోనిక్ సెన్సార్ల నుండి వేగ రీడింగ్‌లను తీసుకొని సాధారణ త్రికోణమితిని ఉపయోగించడం ద్వారా గాలి దిశను లెక్కించవచ్చు. అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్ యొక్క సరైన ఆపరేషన్‌కు స్వీకరించే చివరలో అనలాగ్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క జాగ్రత్తగా రూపకల్పన మరియు ద్వితీయ ప్రతిధ్వనులు, మల్టీపాత్ ప్రచారం మరియు పర్యావరణం వల్ల కలిగే అన్ని శబ్దాల నుండి సరైన సిగ్నల్‌ను సంగ్రహించడానికి విస్తృతమైన సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ అవసరం. డిజైన్ మరియు ప్రయోగాత్మక విధానాలు బాగా నమోదు చేయబడ్డాయి. [జియాంజియా] పరీక్ష మరియు క్రమాంకనం కోసం విండ్ టన్నెల్‌ను ఉపయోగించలేకపోయినందున, అతను తాత్కాలికంగా తన కారు పైకప్పుపై ఎనిమోమీటర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేసి వెళ్లిపోయాడు. ఫలిత విలువ కారు యొక్క GPS వేగానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, కానీ కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది గణన లోపాలు లేదా పరీక్ష వాహనం లేదా ఇతర రహదారి ట్రాఫిక్ నుండి గాలి లేదా వాయుప్రసరణ ఆటంకాలు వంటి బాహ్య కారకాల వల్ల కావచ్చు.
ఇతర సెన్సార్లలో ఆప్టికల్ రెయిన్ సెన్సార్లు, లైట్ సెన్సార్లు, లైట్ సెన్సార్లు మరియు గాలి పీడనం, తేమ మరియు ఉష్ణోగ్రతను కొలవడానికి BME280 ఉన్నాయి. జియాంజియా స్వయంప్రతిపత్త పడవలో క్వింగ్‌స్టేషన్‌ను ఉపయోగించాలని యోచిస్తోంది, కాబట్టి అతను పరిసర ధ్వని కోసం IMU, దిక్సూచి, GPS మరియు మైక్రోఫోన్‌ను కూడా జోడించాడు.
సెన్సార్లు, ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ప్రోటోటైపింగ్ టెక్నాలజీలో పురోగతికి ధన్యవాదాలు, వ్యక్తిగత వాతావరణ స్టేషన్‌ను నిర్మించడం గతంలో కంటే సులభం. తక్కువ-ధర నెట్‌వర్క్ మాడ్యూళ్ల లభ్యత ఈ IoT పరికరాలు తమ సమాచారాన్ని పబ్లిక్ డేటాబేస్‌లకు ప్రసారం చేయగలవని నిర్ధారించడానికి అనుమతిస్తుంది, స్థానిక కమ్యూనిటీలకు వారి పరిసరాలలో సంబంధిత వాతావరణ డేటాను అందిస్తుంది.
మనోలిస్ నికిఫోరాకిస్ వాతావరణ పిరమిడ్‌ను నిర్మించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు, ఇది పెద్ద ఎత్తున విస్తరణ కోసం రూపొందించబడిన పూర్తి-ఘన-స్థితి, నిర్వహణ-రహిత, శక్తి- మరియు కమ్యూనికేషన్-స్వయంప్రతిపత్తి వాతావరణ కొలత పరికరం. సాధారణంగా, వాతావరణ కేంద్రాలు ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, తేమ, గాలి వేగం మరియు అవపాతం కొలిచే సెన్సార్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి. ఈ పారామితులలో ఎక్కువ భాగాన్ని ఘన-స్థితి సెన్సార్‌లను ఉపయోగించి కొలవగలిగినప్పటికీ, గాలి వేగం, దిశ మరియు అవపాతం నిర్ణయించడానికి సాధారణంగా ఏదో ఒక రకమైన ఎలక్ట్రోమెకానికల్ పరికరం అవసరం.
అటువంటి సెన్సార్ల రూపకల్పన సంక్లిష్టమైనది మరియు సవాలుతో కూడుకున్నది. పెద్ద విస్తరణలను ప్లాన్ చేసేటప్పుడు, అవి ఖర్చుతో కూడుకున్నవి, ఇన్‌స్టాల్ చేయడం సులభం మరియు తరచుగా నిర్వహణ అవసరం లేదని మీరు నిర్ధారించుకోవాలి. ఈ సమస్యలన్నింటినీ తొలగించడం వలన మరింత విశ్వసనీయమైన మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన వాతావరణ కేంద్రాల నిర్మాణం జరుగుతుంది, తరువాత వాటిని మారుమూల ప్రాంతాలలో పెద్ద సంఖ్యలో ఇన్‌స్టాల్ చేయవచ్చు.
ఈ సమస్యలను ఎలా పరిష్కరించాలో మనోలిస్ కు కొన్ని ఆలోచనలు ఉన్నాయి. అతను యాక్సిలెరోమీటర్, గైరోస్కోప్ మరియు దిక్సూచి నుండి గాలి వేగం మరియు దిశను ఒక ఇనర్షియల్ సెన్సార్ యూనిట్ (IMU) (బహుశా MPU-9150)లో సంగ్రహించాలని యోచిస్తున్నాడు. IMU సెన్సార్ ఒక లోలకం లాగా కేబుల్‌పై స్వేచ్ఛగా ఊగుతున్నప్పుడు దాని కదలికను ట్రాక్ చేయడం ఈ ప్రణాళిక. అతను ఒక రుమాలుపై కొన్ని లెక్కలు చేసాడు మరియు ప్రోటోటైప్‌ను పరీక్షించేటప్పుడు అవి అతనికి అవసరమైన ఫలితాలను ఇస్తాయని నమ్మకంగా ఉన్నాడు. MPR121 లేదా ESP32లోని అంతర్నిర్మిత టచ్ ఫంక్షన్ వంటి ప్రత్యేక సెన్సార్‌ను ఉపయోగించి కెపాసిటివ్ సెన్సార్‌లను ఉపయోగించి వర్షపాత సెన్సింగ్ చేయబడుతుంది. వర్షపు చినుకులను గుర్తించడం ద్వారా సరైన అవపాతం కొలతకు ఎలక్ట్రోడ్ ట్రాక్‌ల రూపకల్పన మరియు స్థానం చాలా ముఖ్యమైనవి. సెన్సార్ అమర్చబడిన హౌసింగ్ యొక్క పరిమాణం, ఆకారం మరియు బరువు పంపిణీ కూడా కీలకం ఎందుకంటే అవి పరికరం యొక్క పరిధి, రిజల్యూషన్ మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి. మొత్తం వాతావరణ కేంద్రం తిరిగే హౌసింగ్ లోపల ఉంటుందా లేదా లోపల సెన్సార్‌లు మాత్రమే ఉంటుందా అని నిర్ణయించే ముందు అతను ప్రయత్నించాలని ప్లాన్ చేస్తున్న అనేక డిజైన్ ఆలోచనలపై మనోలిస్ పని చేస్తున్నాడు.
వాతావరణ శాస్త్రంలో తనకున్న ఆసక్తి కారణంగా, [కార్ల్] ఒక వాతావరణ స్టేషన్‌ను నిర్మించాడు. వీటిలో సరికొత్తది అల్ట్రాసోనిక్ విండ్ సెన్సార్, ఇది గాలి వేగాన్ని నిర్ణయించడానికి అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్‌ల విమాన సమయాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.
కార్లా సెన్సార్ గాలి వేగాన్ని గుర్తించడానికి ఉత్తరం, దక్షిణం, తూర్పు మరియు పడమర వైపు ఉన్న నాలుగు అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. గదిలోని సెన్సార్ల మధ్య అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్ ప్రయాణించడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా మరియు క్షేత్ర కొలతలను తీసివేయడం ద్వారా, మనం ప్రతి అక్షానికి విమాన సమయాన్ని మరియు అందువల్ల గాలి వేగాన్ని పొందుతాము.
ఇది ఇంజనీరింగ్ పరిష్కారాల యొక్క అద్భుతమైన ప్రదర్శన, దానితో పాటు అద్భుతమైన వివరణాత్మక డిజైన్ నివేదిక కూడా ఉంది.