అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్

వాతావరణ స్టేషన్లు వివిధ పర్యావరణ సెన్సార్‌లతో ప్రయోగాలు చేయడానికి ఒక ప్రసిద్ధ ప్రాజెక్ట్, మరియు గాలి వేగం మరియు దిశను నిర్ణయించడానికి సాధారణంగా ఒక సాధారణ కప్ ఎనిమోమీటర్ మరియు వాతావరణ వేన్‌లను ఎంపిక చేస్తారు.జియాంజియా మా యొక్క క్వింగ్‌స్టేషన్ కోసం, అతను వేరే రకమైన విండ్ సెన్సార్‌ను నిర్మించాలని నిర్ణయించుకున్నాడు: అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్.
అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్‌లకు కదిలే భాగాలు లేవు, అయితే ట్రేడ్-ఆఫ్ ఎలక్ట్రానిక్ సంక్లిష్టతలో గణనీయమైన పెరుగుదల.అల్ట్రాసోనిక్ సౌండ్ పల్స్ తెలిసిన దూరం వద్ద ఉన్న రిసీవర్‌కి ప్రతిబింబించడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా అవి పని చేస్తాయి.రెండు జతల అల్ట్రాసోనిక్ సెన్సార్‌ల నుండి ఒకదానికొకటి లంబంగా మరియు సాధారణ త్రికోణమితిని ఉపయోగించి వేగం రీడింగ్‌లను తీసుకోవడం ద్వారా గాలి దిశను లెక్కించవచ్చు.అల్ట్రాసోనిక్ ఎనిమోమీటర్ యొక్క సరైన ఆపరేషన్‌కు రిసీవింగ్ ఎండ్‌లో అనలాగ్ యాంప్లిఫైయర్‌ను జాగ్రత్తగా డిజైన్ చేయడం మరియు సెకండరీ ఎకోలు, మల్టీపాత్ ప్రచారం మరియు పర్యావరణం వల్ల కలిగే అన్ని శబ్దాల నుండి సరైన సిగ్నల్‌ను సేకరించేందుకు విస్తృతమైన సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ అవసరం.డిజైన్ మరియు ప్రయోగాత్మక విధానాలు చక్కగా నమోదు చేయబడ్డాయి.[జియాంజియా] టెస్టింగ్ మరియు క్రమాంకనం కోసం విండ్ టన్నెల్‌ని ఉపయోగించలేకపోయినందున, అతను తాత్కాలికంగా తన కారు పైకప్పుపై ఎనిమోమీటర్‌ను అమర్చి వెళ్లిపోయాడు.ఫలిత విలువ కారు GPS వేగానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, కానీ కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది.ఇది గణన లోపాలు లేదా పరీక్ష వాహనం లేదా ఇతర రహదారి ట్రాఫిక్ నుండి గాలి లేదా వాయు ప్రవాహ 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 కేంద్రాన్ని నిర్మించడం గతంలో కంటే సులభం.తక్కువ-ధర నెట్‌వర్క్ మాడ్యూల్‌ల లభ్యత, ఈ IoT పరికరాలు తమ సమాచారాన్ని పబ్లిక్ డేటాబేస్‌లకు ప్రసారం చేయగలవని నిర్ధారించుకోవడానికి మమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది, స్థానిక కమ్యూనిటీలకు వారి పరిసరాలలో సంబంధిత వాతావరణ డేటాను అందిస్తుంది.
మనోలిస్ నికిఫోరాకిస్ వెదర్ పిరమిడ్‌ని నిర్మించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు, ఇది అన్ని ఘన-స్థితి, నిర్వహణ-రహిత, శక్తి- మరియు కమ్యూనికేషన్‌ల-స్వయంప్రతిపత్త వాతావరణ కొలత పరికరాన్ని పెద్ద-స్థాయి విస్తరణ కోసం రూపొందించబడింది.సాధారణంగా, వాతావరణ స్టేషన్లు ఉష్ణోగ్రత, పీడనం, తేమ, గాలి వేగం మరియు అవపాతం కొలిచే సెన్సార్లతో అమర్చబడి ఉంటాయి.ఈ పారామితులలో చాలా వరకు సాలిడ్-స్టేట్ సెన్సార్‌లను ఉపయోగించి కొలవవచ్చు, గాలి వేగం, దిశ మరియు అవపాతం నిర్ణయించడానికి సాధారణంగా కొన్ని రకాల ఎలక్ట్రోమెకానికల్ పరికరం అవసరం.
అటువంటి సెన్సార్ల రూపకల్పన సంక్లిష్టమైనది మరియు సవాలుగా ఉంటుంది.పెద్ద విస్తరణలను ప్లాన్ చేస్తున్నప్పుడు, అవి ఖర్చుతో కూడుకున్నవి, సులభంగా ఇన్‌స్టాల్ చేయడం మరియు తరచుగా నిర్వహణ అవసరం లేదని మీరు నిర్ధారించుకోవాలి.ఈ సమస్యలన్నింటినీ తొలగించడం వలన మరింత విశ్వసనీయమైన మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన వాతావరణ స్టేషన్ల నిర్మాణానికి దారి తీయవచ్చు, తర్వాత వాటిని మారుమూల ప్రాంతాల్లో పెద్ద సంఖ్యలో వ్యవస్థాపించవచ్చు.
ఈ సమస్యలను ఎలా పరిష్కరించాలో మనోలిస్‌కు కొన్ని ఆలోచనలు ఉన్నాయి.అతను యాక్సిలరోమీటర్, గైరోస్కోప్ మరియు దిక్సూచి నుండి గాలి వేగం మరియు దిశను సంగ్రహించాలని ప్లాన్ చేస్తాడు (IMU) (బహుశా MPU-9150).IMU సెన్సార్ ఒక లోలకం లాగా కేబుల్‌పై స్వేచ్ఛగా స్వింగ్ అవుతున్నప్పుడు దాని కదలికను ట్రాక్ చేయడం ప్లాన్.అతను నాప్‌కిన్‌పై కొన్ని లెక్కలు చేసాడు మరియు ప్రోటోటైప్‌ను పరీక్షించేటప్పుడు అవి తనకు అవసరమైన ఫలితాలను ఇస్తాయని నమ్మకంగా ఉన్నాడు.MPR121 లేదా ESP32లో అంతర్నిర్మిత టచ్ ఫంక్షన్ వంటి ప్రత్యేక సెన్సార్‌ని ఉపయోగించి కెపాసిటివ్ సెన్సార్‌లను ఉపయోగించి వర్షపాతం సెన్సింగ్ చేయబడుతుంది.వర్షపు చుక్కలను గుర్తించడం ద్వారా సరైన అవపాతం కొలత కోసం ఎలక్ట్రోడ్ ట్రాక్‌ల రూపకల్పన మరియు స్థానం చాలా ముఖ్యమైనవి.పరికరం యొక్క పరిధి, రిజల్యూషన్ మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేసే సెన్సార్ మౌంట్ చేయబడిన హౌసింగ్ యొక్క పరిమాణం, ఆకారం మరియు బరువు పంపిణీ కూడా కీలకం.మనోలిస్ అనేక డిజైన్ ఆలోచనలపై పని చేస్తున్నాడు, మొత్తం వాతావరణ కేంద్రం తిరిగే హౌసింగ్ లోపల ఉంటుందా లేదా లోపల సెన్సార్‌లు మాత్రమే ఉన్నాయా అని నిర్ణయించే ముందు ప్రయత్నించాలని యోచిస్తున్నాడు.
వాతావరణ శాస్త్రంలో అతని ఆసక్తి కారణంగా, [కార్ల్] వాతావరణ స్టేషన్‌ను నిర్మించాడు. వీటిలో సరికొత్తది అల్ట్రాసోనిక్ విండ్ సెన్సార్, ఇది గాలి వేగాన్ని నిర్ణయించడానికి అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్ యొక్క విమాన సమయాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.
కార్లా యొక్క సెన్సార్ గాలి వేగాన్ని గుర్తించడానికి నాలుగు అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఉత్తరం, దక్షిణం, తూర్పు మరియు పడమర వైపుగా ఉంటుంది.ఒక గదిలోని సెన్సార్‌ల మధ్య అల్ట్రాసోనిక్ పల్స్ ప్రయాణించడానికి పట్టే సమయాన్ని కొలవడం ద్వారా మరియు ఫీల్డ్ కొలతలను తీసివేయడం ద్వారా, మేము ప్రతి అక్షం కోసం విమాన సమయాన్ని మరియు గాలి వేగాన్ని పొందుతాము.
ఇది ఇంజినీరింగ్ సొల్యూషన్స్ యొక్క అద్భుతమైన ప్రదర్శన, దానితో పాటు అద్భుతమైన వివరణాత్మక డిజైన్ నివేదిక.