Eguraldi estazioak proiektu ezagunak dira ingurumen-sentsoreekin esperimentatzeko, eta normalean kopa-anemometro soil bat eta haize-orratz bat aukeratzen dira haizearen abiadura eta norabidea zehazteko. Jianjia Ma-ren QingStation-erako, haize-sentsore mota desberdin bat eraikitzea erabaki zuen: anemometro ultrasoniko bat.
Anemometro ultrasonikoek ez dute mugitzen den piezarik, baina alde txarra konplexutasun elektronikoaren igoera nabarmena da. Ultrasoinu-soinu pultsu batek distantzia ezagun batean dagoen hartzaile batera islatzeko behar duen denbora neurtuz funtzionatzen dute. Haizearen norabidea kalkula daiteke elkarren artean perpendikularrak diren bi sentsore ultrasoniko bikoteetatik abiadura-irakurketak eginez eta trigonometria sinplea erabiliz. Anemometro ultrasoniko baten funtzionamendu egokiak hartzailearen muturreko anplifikadore analogikoaren diseinu zaindua eta seinaleen prozesamendu zabala eskatzen ditu bigarren mailako oihartzunetatik, bide anitzeko hedapenetik eta inguruneak eragindako zarata guztietatik seinale zuzena ateratzeko. Diseinua eta prozedura esperimentalak ondo dokumentatuta daude. [Jianjia]-k ezin izan zuenez haize-tunela erabili probak eta kalibrazioa egiteko, anemometroa aldi baterako instalatu zuen bere autoaren teilatuan eta alde egin zuen. Emaitza den balioa autoaren GPS abiadurarekiko proportzionala da, baina apur bat handiagoa. Kalkulu-erroreen edo kanpoko faktoreen ondorioz izan daiteke, hala nola haizearen edo proba-ibilgailuaren edo beste errepide-trafikoaren aire-fluxuaren asaldurak.
Beste sentsore batzuen artean, euri-sentsore optikoak, argi-sentsoreak eta aire-presioa, hezetasuna eta tenperatura neurtzeko BME280 daude. Jianjiak QingStation itsasontzi autonomo batean erabiltzeko asmoa du, beraz, IMU bat, iparrorratza, GPS bat eta mikrofono bat ere gehitu ditu giro-soinurako.
Sentsoreen, elektronikaren eta prototipoen teknologiaren aurrerapenei esker, inoiz baino errazagoa da eguraldi-estazio pertsonal bat eraikitzea. Kostu baxuko sare-moduluen eskuragarritasunak aukera ematen digu IoT gailu hauek beren informazioa datu-base publikoetara transmititu ahal izatea ziurtatzeko, tokiko komunitateei inguruko eguraldi-datu garrantzitsuak emanez.
Manolis Nikiforakis Eguraldi Piramide bat eraikitzen saiatzen ari da, egoera solidoko, mantentze-lanik gabeko, energia eta komunikazio autonomoko eguraldi neurketa gailu bat, eskala handiko hedapenerako diseinatua. Normalean, eguraldi estazioek tenperatura, presioa, hezetasuna, haizearen abiadura eta prezipitazioa neurtzen dituzten sentsoreak dituzte. Parametro horietako gehienak egoera solidoko sentsoreak erabiliz neur daitezkeen arren, haizearen abiadura, norabidea eta prezipitazioa zehazteko, normalean, gailu elektromekaniko motaren bat behar da.
Sentsore horien diseinua konplexua eta erronka handikoa da. Hedapen handiak planifikatzerakoan, ziurtatu behar duzu kostu-eraginkorrak direla, erraz instalatzen direla eta ez dutela mantentze-lan maizrik behar. Arazo horiek guztiak ezabatzeak eguraldi-estazio fidagarriagoak eta merkeagoak eraikitzea ekar lezake, eta horiek gero kopuru handian instalatu ahal izango lirateke urruneko eremuetan.
Manolisek baditu arazo hauek konpontzeko ideia batzuk. Haizearen abiadura eta norabidea azelerometrotik, giroskopiotik eta iparrorratzetik jasotzeko asmoa du inertzia-sentsore unitate (IMU) batean (ziurrenik MPU-9150 bat). Plana da IMU sentsorearen mugimendua jarraitzea kable batean libreki kulunkatzen den heinean, pendulu baten antzera. Kalkulu batzuk egin ditu zapi batean eta ziur dago prototipoa probatzean behar dituen emaitzak emango dizkiotela. Euriaren detekzioa sentsore kapazitiboak erabiliz egingo da, MPR121 bezalako sentsore dedikatu bat edo ESP32-an integratutako ukipen-funtzioa erabiliz. Elektrodo-bideen diseinua eta kokapena oso garrantzitsuak dira prezipitazioa behar bezala neurtzeko, euri-tantak detektatuz. Sentsorea muntatzen den karkasaren tamaina, forma eta pisuaren banaketa ere kritikoak dira, tresnaren irismenean, bereizmenean eta zehaztasunean eragina baitute. Manolisek hainbat diseinu-ideia lantzen ari da, eta eguraldi-estazio osoa karkasa birakariaren barruan egongo den edo barruko sentsoreak bakarrik egongo diren erabaki aurretik probatu nahi ditu.
Meteorologian zuen interesa zela eta, [Karlek] eguraldi-estazio bat eraiki zuen. Horien artean berriena haize-sentsorea da, ultrasoinu-pultsuen hegaldi-denbora erabiltzen duena haizearen abiadura zehazteko.
Carlaren sentsoreak lau transduktore ultrasoniko erabiltzen ditu, iparraldera, hegoaldera, ekialdera eta mendebaldera orientatuta, haizearen abiadura detektatzeko. Ultrasoinu pultsu batek gela bateko sentsoreen artean bidaiatzeko behar duen denbora neurtuz eta eremuaren neurketak kenduz, ardatz bakoitzaren hegaldi-denbora eta, beraz, haizearen abiadura lortzen dugu.
Ingeniaritza-irtenbideen erakustaldi ikusgarria da hau, diseinu-txosten harrigarriro zehatz batekin lagunduta.
Argitaratze data: 2024ko apirilaren 19a