Измеритель направления ветра своими руками. Какие бывают виды анемометра, как пользоваться и можно ли сделать своими руками

Сделал измеритель скорости ветра для будущей метеостанции. Не уверен, правда, что будет нормально работать, т.к. опыта в области анемометростроения у меня нет. Зато вдоволь наигрался с оптопарой от шариковой мыши и проверил её возможности в плане измерения скорости (частоты) вращения

Из закормов Родины взял советский шаговый двигатель

Разобрал, вытряхнул из него все лишнее: убрал статор, выпрессовал звездочки и магнит на роторе. Вот сколько всего ненужного получилось

Остался вал ротора, корпус и подшипники. Подшипники промыл бензином чтобы удалить смазку, которая имеет свойство замерзать на морозе. Собрал остатки воедино, это и будет основой механической части. Далее выпилил кусок печатной платы компьютерной мыши с оптопарой. Вал кодирующего колеса через термоусадочную трубку соединил с валом двигателя. Оптопару укрепил на кронштейне

Шпильку подстыковал к другому концу выходного вала и снаружи зафиксировал трубкой.

Трубка одевается на вал втугую, но для надежности дополнительно залил внутрь эпоксидку

Перехожу к ходовым испытаниям. Спаял схему

Написал небольшую программу - тахометр, которая по формуле рассчитывает количество оборотов в соответствии с количеством импульсов, поступающих на вход микроконтроллера за единицу времени. Каждый замер длится 1 секунду. Результаты замеров записываются в массив данных. Затем вычисляются средняя (RPM) и максимальная частота вращения (RPMMAX). Скачать скетч для ардуинки можно

К валу подсоединил двигатель постоянного тока, и покрутил на разных оборотах.

Получилось измерять скорость вращения примерно до 1800 об/мин, что соответствует 30 об/сек. При дальнейшем увеличении частоты вращения, показания резко снижаются. Не понятно что на это влияет - то ли сам алгоритм не успевает считать, то ли не хватает быстродействия фототранзистора. А может и то и другое. В любом случае, в качестве анемометра схема вполне работоспособна.

Чтобы защитить изделие от атмосферных воздействий, нужно поместить это всё в какой нить герметичный корпус. Для этой цели подобрал корпус от неисправного двигателя

Вытряхнул из него внутренности

С мыслью "из чего бы сделать крыльчатку?" прогулялся в магазин детских товаров. Немного побродил и таки нашел нужную погремушку! Купил, принёс домой

Достал 2 больших шарика. Диаметр у них 50 мм

Ну и, как вы уже наверное догадались, распилил каждый пластмассовый шарик на две равные половинки. Половинки цветные, очень хорошо было резать - отлично видно линию распила. Чудеса превращения шариков в крыльчатки:

Стойки, на которых держатся крыльчатки, изготовил из спиц от зонтика. Они лёгкие и прочные. Закрепил стойки к чашечкам с помощью винтов М3, второй конец одел на шпильку вала. Длину стоек выбрал произвольно, около 70 мм. Не знаю много это или мало. Так же непонятно - сколько чашечек нужно? в Интернете находил конструкции с 3 шт, поэтому сделал пока тоже с 3-мя. Изделие в сборе

Получилась довольно внушительная штуковина. Слабый ветер навряд ли будет чувствовать, но на смерчи, ураганы как-то реагировать должна. Испытания покажут. Может у кого нить есть мысли как доработать механическую часть для улучшения характеристик?

Измеритель скорости ветра своими руками

Появилась задача собрать для одного проекта анемометр, чтобы снимать данные можно было на компьютере по интерфейсу USB. В статье речь пойдет больше о самом анемометре, чем о системе обработки данных с него:

1. Компоненты

Итак, для изготовления изделия понадобились следующие компоненты:
Шариковая мышь Mitsumi - 1 шт.
Мячик для пинг-понга - 2 шт.
Кусок оргстекла подходящего размера
Медная проволока сечением 2,5 мм2 - 3 см
Стержень от шариковой ручки - 1 шт.
Палочка от конфеты чупа-чупс - 1 шт.
Клипса для кабеля - 1 шт.
Полый латунный бочонок 1 шт.

2. Изготовление крыльчатки

К латунному бочонку были припаяны 3 куска медной проволоки длиной 1 см каждый под углом 120 градусов. В отверстие бочонка я припаял стойку из китайского плеера с резьбой на конце.

Трубочку от конфеты разрезал на 3 части длиной около 2 см.

Разрезал пополам 2 шарика и с помощью мелких шурупов из того же плеера и полистирольного клея (клеевым пистолетом) прикрепил половинки шарика к трубочкам от чупа-чупса.

Трубочки с половинками шарика надел на припаянные куски проволоки, сверху все закрепил клеем.

3. Изготовление основной части

Несущим элементом анемометра является металлический стержень от шариковой ручки. В нижнюю часть стержня (куда вставлялась пробка) я вставил диск от мышки (энкодер). В конструкции самой мышки нижняя часть энкодера упиралась в корпус мышки образуя точечный подшипник, там была смазка, поэтому энкодер легко крутился. Но нужно было зафиксировать верхнюю часть стержня, для этого я подобрал подходящий кусок пластика с отверстием точно по диаметру стержня (такой кусок был вырезан из системы выдвигания каретки CD-ROMa). Оставалось решить проблему с тем, чтобы стержень с энкодером не выпадал из точечного подшипника, поэтому на стержне непосредственно перед удерживающим элементом я напаял несколько капель припоя. Таким образом, стержень свободно крутился в удерживающей конструкции, но не выпадал из подшипника.

Причина, по которой была выбрана схема с энкодером, следующая: все статьи о самодельных анемометрах в Интернете описывали их изготовление на базе двигателя постоянного тока от плеера, CD-ROMa или еще какого изделия. Проблема с такими устройствами во первых в их калибровке и малой точности при малой скорости ветра, а во вторых - в нелинейной характеристике скорости ветра по отношению к выходному напряжению, т.е. для передачи информации на компьютер есть определенные проблемы, нужно просчитывать закон изменения напряжения или тока от скорости ветра. При использовании энкодера такой проблемы нет, так как зависимость получается линейной. Точность высочайшая, так как энкодер дает около 50 импульсов на один оборот оси анемометра, но несколько усложняется схема преобразователя, в котором стоит микроконтроллер, считающий количество импульсов в секунду на одном из портов и выдающий это значение в порт USB.

4. Испытания и калибровка

Для калибровки был использован лабораторный анемометр

Для изготовления прибора, который измеряет скорость воздушного потока, потребуются подручные средства. К примеру, в качестве лопастей анемометра можно использовать половинки пластиковых пасхальных яиц. Также обязательно потребуется компактный бесщеточный двигатель на постоянных магнитах. Главное, чтобы сопротивление подшипников на валу моторчика было минимальным. Такое требование обусловлено тем, что ветер может быть совсем слабым, и тогда вал двигателя просто не будет проворачиваться. Для создания анемометра сгодится двигатель от старого жесткого диска.

Главная трудность при сборке анемометра заключается в том, чтобы сделать сбалансированный ротор. Двигатель потребуется установить на массивное основание, а на его ротор насадить диск из толстого пластика. Затем из пластиковых яиц нужно аккуратно вырезать три одинаковые полусферы. Они закрепляются на диске при помощи шпилек или стальных стержней. При этом диск предварительно надо разделить на сектора по 120 градусов.

Балансировку рекомендуется проводить в помещении, где полностью отсутствуют всякие движения ветра. Ось анемометра должна находиться в горизонтальном положении. Подгонку веса обычно выполняют с помощью надфилей. Смысл в том, чтобы ротор останавливался в любом положении, а не в одном и том же.

Калибровка прибора

Самодельный прибор обязательно должен быть откалиброван. Для калибровки лучше всего использовать автомобиль. Но понадобится какая-то мачта, чтобы не попал в зону возмущенного воздуха, создаваемого автомобилем. В противном случае показания будут сильно искажены.

Калибровку следует проводить только в безветренный день. Тогда процесс не затянется. Если же будет дуть ветер, придется долго ездить по дороге и вычислять средние значения скорости ветра. Нужно учитывать, что скорость спидометра измеряется в км/ч, а скорость ветра в м/с. Соотношение между ними – 3,6. Это значит, что показания спидометра потребуется разделить на это число.

Некоторые люди в процессе калибровки используют диктофон. Можно просто надиктовать показания спидометра и анемометра на электронное устройство. В вы сможете создать новую шкалу для своего самодельного анемометра. Только с помощью правильно откалиброванного прибора можно получить достоверные данные о ветровой обстановке в необходимой зоне.

Возможно, тебе никогда не доводилось встречаться с ураганными ветрами, но где бы ты ни жил, тебе, наверняка, приходилось наблюдать как тихие, так и ветреные дни. Изготовь анемометр - простейший прибор для измерения скорости ветра, и записывай значения силы ветра в своей местности в ветреный день.

Тебе понадобятся:

Толстый деревянный штырь
тонкие деревянные стержни
веревка и отвес
стаканчик из-под йогурта
клейкая лента (водонепроницаемая)
чертежные кнопки
цветной картон
медная трубка
клей
ножницы

1. Возьми толстый деревянный штырь и плотно вставь его в медную трубку. Это будет стойка анемометра.

2. Попроси взрослых помочь просверлить дырку сквозь стойку. Диаметр отверстия должен соответствовать толщине одного из тонких стержней. Сделай прорезь на одном из концов этого тонкого стержня. Вставь его в стойку и закрепи, как показано на рисунке.

3. Вырежи из картона наконечник и оперение стрелы и закрепи на концах тонкого стержня.

4. Вырежи четверть круга из цветного картона и прикрепи его к стреле при помощи клейкой ленты.

5. Возьми большой стаканчик из-под йогурта. Приклей его к одному концу второго тонкого деревянного стержня.

6. Попроси взрослых помочь тебе просверлить маленькую дырочку на другом конце второго стержня, а затем прикрепи его булавкой или прибей гвоздиком к верхушке стойки. Убедись, что стержень в состоянии свободно вращаться.

7. Выбери подходящее место для наблюдения на улице. Вбей медную трубку в землю, а затем вставь в нее стойку. Закрепи стойку в нужном положении при помощи чертежной кнопки. Установи стойку строго вертикально, подвесив к стрелке отвес (в качестве отвеса можно использовать гайку). Веревка отвеса должна висеть строго параллельно стойке.

Ветер поворачивает стрелку анемометра так, что она указывает направление, откуда дует ветер.
Стаканчик из-под йогурта и стержень вместе с ним будут подниматься вверху. Чем сильнее ветер, тем выше поднимается стержень указатель.

Шкала Бофорта

Это шкала для измерения скорости ветра, в основе которой лежат наблюдения за природой. Шкала была изобретена английским адмиралом сэром Френсисом Бофортом почти 200 лет назад.

Скорость ветра на картах погоды указываются числом штрихов на значке силы ветра.

Появилась задача собрать для одного проекта анемометр, чтобы снимать данные можно было на компьютере по интерфейсу USB. В статье речь пойдет больше о самом анемометре, чем о системе обработки данных с него:

1. Компоненты

Итак, для изготовления изделия понадобились следующие компоненты:
Шариковая мышь Mitsumi — 1 шт.
Мячик для пинг-понга — 2 шт.
Кусок оргстекла подходящего размера
Медная проволока сечением 2,5 мм2 — 3 см
Стержень от шариковой ручки — 1 шт.
Палочка от конфеты чупа-чупс — 1 шт.
Клипса для кабеля — 1 шт.
Полый латунный бочонок 1 шт.

2. Изготовление крыльчатки

К латунному бочонку были припаяны 3 куска медной проволоки длиной 1 см каждый под углом 120 градусов. В отверстие бочонка я припаял стойку из китайского плеера с резьбой на конце.

Трубочку от конфеты разрезал на 3 части длиной около 2 см.

Разрезал пополам 2 шарика и с помощью мелких шурупов из того же плеера и полистирольного клея (клеевым пистолетом) прикрепил половинки шарика к трубочкам от чупа-чупса.

Трубочки с половинками шарика надел на припаянные куски проволоки, сверху все закрепил клеем.

3. Изготовление основной части

Несущим элементом анемометра является металлический стержень от шариковой ручки. В нижнюю часть стержня (куда вставлялась пробка) я вставил диск от мышки (энкодер). В конструкции самой мышки нижняя часть энкодера упиралась в корпус мышки образуя точечный подшипник, там была смазка, поэтому энкодер легко крутился. Но нужно было зафиксировать верхнюю часть стержня, для этого я подобрал подходящий кусок пластика с отверстием точно по диаметру стержня (такой кусок был вырезан из системы выдвигания каретки CD-ROMa). Оставалось решить проблему с тем, чтобы стержень с энкодером не выпадал из точечного подшипника, поэтому на стержне непосредственно перед удерживающим элементом я напаял несколько капель припоя. Таким образом, стержень свободно крутился в удерживающей конструкции, но не выпадал из подшипника.

Причина, по которой была выбрана схема с энкодером, следующая: все статьи о самодельных анемометрах в Интернете описывали их изготовление на базе двигателя постоянного тока от плеера, CD-ROMa или еще какого изделия. Проблема с такими устройствами во первых в их калибровке и малой точности при малой скорости ветра, а во вторых — в нелинейной характеристике скорости ветра по отношению к выходному напряжению, т.е. для передачи информации на компьютер есть определенные проблемы, нужно просчитывать закон изменения напряжения или тока от скорости ветра. При использовании энкодера такой проблемы нет, так как зависимость получается линейной. Точность высочайшая, так как энкодер дает около 50 импульсов на один оборот оси анемометра, но несколько усложняется схема преобразователя, в котором стоит микроконтроллер, считающий количество импульсов в секунду на одном из портов и выдающий это значение в порт USB.

4. Испытания и калибровка

Для калибровки был использован лабораторный анемометр.