અલ્ટ્રાસોનિક એનિમોમીટર

વિવિધ પર્યાવરણીય સેન્સર સાથે પ્રયોગ કરવા માટે હવામાન મથકો એક લોકપ્રિય પ્રોજેક્ટ છે, અને પવનની ગતિ અને દિશા નક્કી કરવા માટે સામાન્ય રીતે એક સરળ કપ એનિમોમીટર અને હવામાન વેન પસંદ કરવામાં આવે છે. જિયાનજિયા માના કિંગસ્ટેશન માટે, તેમણે એક અલગ પ્રકારનો પવન સેન્સર બનાવવાનું નક્કી કર્યું: એક અલ્ટ્રાસોનિક એનિમોમીટર.
અલ્ટ્રાસોનિક એનિમોમીટરમાં કોઈ ગતિશીલ ભાગો હોતા નથી, પરંતુ ટ્રેડ-ઓફ ઇલેક્ટ્રોનિક જટિલતામાં નોંધપાત્ર વધારો છે. તેઓ જાણીતા અંતરે રીસીવર પર અલ્ટ્રાસોનિક ધ્વનિ પલ્સ પ્રતિબિંબિત થવા માટે લાગતા સમયને માપીને કાર્ય કરે છે. પવનની દિશાની ગણતરી બે જોડી અલ્ટ્રાસોનિક સેન્સરથી એકબીજાને લંબરૂપ ગતિ વાંચન લઈને અને સરળ ત્રિકોણમિતિનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક એનિમોમીટરના યોગ્ય સંચાલન માટે પ્રાપ્તકર્તા છેડે એનાલોગ એમ્પ્લીફાયરની કાળજીપૂર્વક ડિઝાઇન અને ગૌણ પડઘા, મલ્ટીપાથ પ્રચાર અને પર્યાવરણને કારણે થતા તમામ અવાજમાંથી યોગ્ય સિગ્નલ કાઢવા માટે વ્યાપક સિગ્નલ પ્રોસેસિંગની જરૂર છે. ડિઝાઇન અને પ્રાયોગિક પ્રક્રિયાઓ સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત છે. [જિયાંજિયા] પરીક્ષણ અને માપાંકન માટે પવન ટનલનો ઉપયોગ કરવામાં અસમર્થ હોવાથી, તેણે અસ્થાયી રૂપે તેની કારની છત પર એનિમોમીટર સ્થાપિત કર્યું અને ચાલ્યો ગયો. પરિણામી મૂલ્ય કારની GPS ગતિના પ્રમાણસર છે, પરંતુ થોડું વધારે છે. આ ગણતરીની ભૂલો અથવા પરીક્ષણ વાહન અથવા અન્ય રોડ ટ્રાફિકમાંથી પવન અથવા હવા પ્રવાહમાં ખલેલ જેવા બાહ્ય પરિબળોને કારણે હોઈ શકે છે.
અન્ય સેન્સરમાં ઓપ્ટિકલ રેઈન સેન્સર, લાઇટ સેન્સર, લાઇટ સેન્સર અને હવાનું દબાણ, ભેજ અને તાપમાન માપવા માટે BME280નો સમાવેશ થાય છે. જિયાનજિયા કિંગસ્ટેશનનો ઉપયોગ સ્વાયત્ત બોટ પર કરવાની યોજના ધરાવે છે, તેથી તેમણે એમ્બિયન્ટ સાઉન્ડ માટે IMU, હોકાયંત્ર, GPS અને માઇક્રોફોન પણ ઉમેર્યા છે.
સેન્સર, ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને પ્રોટોટાઇપિંગ ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિને કારણે, વ્યક્તિગત હવામાન સ્ટેશન બનાવવું પહેલા કરતાં વધુ સરળ બન્યું છે. ઓછા ખર્ચે નેટવર્ક મોડ્યુલ્સની ઉપલબ્ધતા અમને ખાતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે કે આ IoT ઉપકરણો તેમની માહિતી જાહેર ડેટાબેઝમાં ટ્રાન્સમિટ કરી શકે છે, સ્થાનિક સમુદાયોને તેમની આસપાસના વિસ્તારના સંબંધિત હવામાન ડેટા પ્રદાન કરી શકે છે.
મેનોલિસ નિકિફોરાકિસ એક વેધર પિરામિડ બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે, જે સંપૂર્ણપણે ઘન-સ્થિતિ, જાળવણી-મુક્ત, ઊર્જા- અને સંદેશાવ્યવહાર-સ્વાયત્ત હવામાન માપન ઉપકરણ છે જે મોટા પાયે જમાવટ માટે રચાયેલ છે. સામાન્ય રીતે, હવામાન મથકો સેન્સરથી સજ્જ હોય છે જે તાપમાન, દબાણ, ભેજ, પવનની ગતિ અને વરસાદને માપે છે. જ્યારે આમાંના મોટાભાગના પરિમાણો ઘન-સ્થિતિ સેન્સરનો ઉપયોગ કરીને માપી શકાય છે, પવનની ગતિ, દિશા અને વરસાદ નક્કી કરવા માટે સામાન્ય રીતે કોઈ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ ઉપકરણની જરૂર પડે છે.
આવા સેન્સરની ડિઝાઇન જટિલ અને પડકારજનક છે. મોટા ડિપ્લોયમેન્ટનું આયોજન કરતી વખતે, તમારે એ પણ સુનિશ્ચિત કરવાની જરૂર છે કે તે ખર્ચ-અસરકારક, ઇન્સ્ટોલ કરવામાં સરળ અને વારંવાર જાળવણીની જરૂર ન પડે. આ બધી સમસ્યાઓ દૂર કરવાથી વધુ વિશ્વસનીય અને ઓછા ખર્ચાળ હવામાન સ્ટેશનોનું નિર્માણ થઈ શકે છે, જે પછી દૂરના વિસ્તારોમાં મોટી સંખ્યામાં ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે.
આ સમસ્યાઓનો ઉકેલ લાવવા માટે મનોલિસ પાસે કેટલાક વિચારો છે. તેઓ ઇનર્શિયલ સેન્સર યુનિટ (IMU) (કદાચ MPU-9150) માં એક્સીલેરોમીટર, ગાયરોસ્કોપ અને હોકાયંત્રમાંથી પવનની ગતિ અને દિશા કેપ્ચર કરવાની યોજના ધરાવે છે. આ યોજના IMU સેન્સરની ગતિને ટ્રેક કરવાની છે કારણ કે તે કેબલ પર મુક્તપણે ફરે છે, જેમ કે લોલક. તેમણે નેપકિન પર કેટલીક ગણતરીઓ કરી છે અને તેમને વિશ્વાસ છે કે પ્રોટોટાઇપનું પરીક્ષણ કરતી વખતે તેઓ તેમને જરૂરી પરિણામો આપશે. MPR121 જેવા સમર્પિત સેન્સર અથવા ESP32 માં બિલ્ટ-ઇન ટચ ફંક્શનનો ઉપયોગ કરીને કેપેસિટીવ સેન્સરનો ઉપયોગ કરીને વરસાદની સંવેદના કરવામાં આવશે. વરસાદના ટીપાં શોધીને યોગ્ય વરસાદ માપન માટે ઇલેક્ટ્રોડ ટ્રેકની ડિઝાઇન અને સ્થાન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. સેન્સર જે હાઉસિંગમાં માઉન્ટ થયેલ છે તેનું કદ, આકાર અને વજન વિતરણ પણ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે સાધનની શ્રેણી, રિઝોલ્યુશન અને ચોકસાઈને અસર કરે છે. મનોલિસ ઘણા ડિઝાઇન વિચારો પર કામ કરી રહ્યા છે જેને તેઓ નક્કી કરતા પહેલા અજમાવવાની યોજના ધરાવે છે કે શું આખું હવામાન સ્ટેશન ફરતા હાઉસિંગની અંદર હશે કે ફક્ત સેન્સર અંદર હશે.
હવામાનશાસ્ત્રમાં રસ હોવાથી, [કાર્લે] એક હવામાન મથક બનાવ્યું. આમાંનું સૌથી નવું અલ્ટ્રાસોનિક વિન્ડ સેન્સર છે, જે પવનની ગતિ નક્કી કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સના ઉડાન સમયનો ઉપયોગ કરે છે.
કાર્લાનું સેન્સર પવનની ગતિ શોધવા માટે ઉત્તર, દક્ષિણ, પૂર્વ અને પશ્ચિમ દિશામાં ચાર અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરે છે. ઓરડામાં સેન્સર વચ્ચે અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સ મુસાફરી કરવા માટે લાગતા સમયને માપીને અને ક્ષેત્ર માપનને બાદ કરીને, આપણે દરેક ધરી માટે ઉડાનનો સમય અને તેથી પવનની ગતિ મેળવીએ છીએ.
આ એન્જિનિયરિંગ સોલ્યુશન્સનું પ્રભાવશાળી પ્રદર્શન છે, જેની સાથે અદભુત વિગતવાર ડિઝાઇન રિપોર્ટ પણ છે.