Анемометр своими руками: самая простая схема. "раннее развитие детей" - мастерская -делаем поделки вместе с детьми Прибор для определения 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
Весь процесс наглядно виден на роликах:
Спасибо за внимание
Задумал мой хороший друг поставить себе на участок ветроэлектростанцию. И для принятия решения понадобилось оценить, на какие скоростя ветра можно расчитывать. Попросил меня помочь с изготовлением анемометра из подручных (ну или почти подручных) материалов.
Немного погуглив и помыслив, от идеи флюгера с пропеллером было решено отказаться, а сделать ультразвуковой измеритель. Основная идея - измерение фазового сдвига сингала между приемником и передатчиком. Собственно, теорию желающие могут без проблем нагуглить.
Так, чтобы не сильно раздувать бюджет, было принято решение использовать 3 пьезокерамических приемопередатчика, расположенные в углах равностороннего треугольника. Дальше был поставлен эксперимент, и оказалось, что на дистанции порядка 100мм получаются вполне приемлемые уровни сигнала на приемнике при раскачке передатчика от двух ножек проца, работающих в противофазе с частотой, близкой к резонансной частоте датчиков (40кГц). Это позволило отказаться от какой-либо электроники снаружи проца (под рукой оказалась ATMega8) и выполнить все программным способом. Попутно еще прикручен термометр (для коррекции скорости звука по температуре).
Хотя на данный момент проект до ума не доведен (не сделана запись данных на флешку, а вместо этого данные отдаются по Modbus/RS485 в скада-систему), но кое-что он уже показывает (правда, пока не удалось поднять его на крышу, в результате - болтается на балконе, вынесенный при помощи самой длинной деревянной палки, которая нашлась в хозяйстве).
Ну и фотки....
Настольные работы по отладке софта. Кусок белого ПВХ под датчиками с нарисованными равнобедренными треугольниками - полигон для первого испытания - "а можно ли вообще будет что-то получить"
Отладка продолжается при помощи вентилятора (сам датчик можно поворачивать на куске ПВХ)
Вынос на балкон. Девайс замотан в полиэтиленовый пакет (кстати, из-за этого термометр, который находится в том же пакете, здорово завышает показания, но это уже вопрос конструкции)
Ну и скриншоты со скады, на которых хорошо видно, что погода почти безветренная (средние значения - черная линия, красные - максимальные, синие - минимальные).
Хотя был период длинной примерно час, в котором ветер держался с заметной постоянностью - примерно 10м/с.(Добавленно позже - а вот и фигня. Очень заинтересовал меня этот почти плоский участок. Хорошо, сделал сбор данных не только результрующих, но и промежуточных. Оказалось - отпал один датчик. Датчики были соеденины с платой отрезками пар из UTP, кусок которой валялся без дела. Оказалось, этот кусок валялся без дела не просто так - пары были поломанны и соединение было на честном слове)
Вот такие пироги:) Ах да, измеряемые скорости до 25м/с.
Если вдруг кому-то нужен такой девайс, могу довести до ума.
Анемометром называют прибор, показывающий скорость, с которой движутся воздушные потоки. На сегодняшний день этот прибор в состоянии определять еще и их температуру. Приборы выпускаются промышленностью, но простейшие можно изготовить и самому. Существующие основные виды: анемометр крыльчатый, чашечный и термоанемометр.
Встречаются и другие разновидности данного прибора, но они используются мало и в довольно специфических отраслях.
Вид прибора, называемый крыльчатым
Рассматриваемый ручной анемометр с крыльчаткой порой называют лопастным или вентиляционным, по основной детали, которая похожа на вентилятор. Воздушные массы, попадая на крыльчатку, меняют скорость вращения лопастей. Этим устройством измеряют скорость движения воздуха в трубопроводах и в системах вентиляции. На рисунках показана схема анемометра разных видов. Ветер, попадая на крыльчатку (рисунок «а» №1), приводит в движение зубчатые, которые в свою очередь заставляют работать счетный механизм (рисунок «а» №2).
Виды анемометров
Иногда устройство сравнивают с флюгером, по принципу его работы. Прибор показывает не только скорость ветра, с которой вращается крыльчатка, но и само направление воздушного потока. Это качество, несомненно, является плюсом данного вида анемометра.
Чашечное устройство
Прибор, называемый чашечным ручным анемометром, появился раньше других видов этих приборов. Отличается простотой устройства. Название он получил по виду лопастей крыльчатки, которые напоминают чайные чашки. По скорости их вращения определяется скорость воздушных потоков.
Крыльчатка (рисунок «б» № 1) состоит из четырех лопастей, смотрящих в одну сторону. Счетчик (рисунок «б» №2) спрятан в корпус из пластмассы.
Крыльчатку держит ось из металла, связанная нижним концом со счетчиком. Дужки из крепкой проволоки (рисунок «б» № 3) защищают крыльчатку от механической деформации.
Термоанемометр
Термоанемометр сочетает в себе функции двух устройств
Принцип работы термоанемометра такой же, как и у всех акустических приборов – он измеряет скорость звука, а затем на основании этих данных передает информацию о скорости ветра. Данным прибор является электронным и используется чаще двух первых, к тому же он, работая по принципу акустического термодатчика, показывает температуру воздуха. Это ультразвуковой анемометр и его конструкция достаточно сложна. Поэтому его применяют для контроля микроклимата на рабочих местах в различных промышленных отраслях. В продаже существует много разновидностей портативных цифровых термоанемометров – анемометр тесто и проч.
Кроме трех вышеописанных, выпускается так называемый анемометр ручной индукционный «АРИ-49». В него вмонтирован электрический счетчик (рисунок «в»).
Правила пользования прибором
Пользуются устройством подобным образом: закрепленный на шест прибор поднимают вверх, ориентируя его по ветру. По истечении десяти минут снимают показания. Анемометры с механикой сверяют с поверкой, которая прилагается к устройствам, а индукционные показывает скорость воздушного потока (в метрах на секунду) на циферблате.
Изготовление анемометра своими руками
Приложив немного старания и желания, можно смастерить самодельный анемометр в домашних условиях. Для изготовления устройства понадобится старый видеомагнитофон, вернее, его часть называемая блоком вращения головок. Из него надо удалить все лишнее, оставив каркас из металла вращающейся головки с осью, часть с блоком подшипников и шайбу крепящую двигатель. Устройство будет измерять среднюю и сильную скорость ветра.
Проделываем следующее:
Настройка
Настраивать анемометр лучше по показаниям стандартного. Но за неимением такового можно применить следующий способ. Укрепив прибор к деревянной ручке при движении автомобиля в штиль сверить показания устройства со спидометром машины. Подобрав значение радиуса колеса в миллиметрах, настраиваем прибор.
Подключив установленный вертикально анемометр к велокомпьютеру получаем результаты измерений
Монтаж
Устанавливаем устройство на высокий шест на крышу дома. Рассчитываем, что и в какой последовательности мы будем делать, готовим материалы и инструменты. Модно сделать наметку без устройства, а после его установить. Проводим кабель в дом и включаем прибор. Как он работает можно посмотреть в видео материале.
Таким образом, мы знаем, как сделать анемометр своими руками и что для этого нужно. Неважно, для чего прибор служит – для вентиляции, измерения скорости или температуры. Неважно, каким он является – стационарным, миниатюрным или индукционным. Одно можно сказать точно – он приносит людям пользу.
Анемометр – это измерительный прибор для определения скорости ветра. Сегодня мы с вами сделаем этот прибор для измерения скорости ветра самостоятельно. Наш самодельный анемометр очень прост в изготовлении, но вместе с тем, скорость ветра он измеряет не хуже, чем настоящий анемометр. Вот как ты можешь сделать самодельный анемометр.
Для того чтобы сделать самодельный анемометр нам понадобится:
Транспортир
Спичка
Трубочка для коктейля, шампур или что-либо подобное
Клейкая лента
Хлопчатобумажная швейная нитка или нейлоновая рыболовная леска
Мяч для большого тенниса стандартного веса
Игла
Что нужно делать, чтобы получился самодельный анемометр
1. Иголкой проделай в теннисном мяче два крошечных отверстия одно напротив другого. Проще всего это сделать, нагрев кончик иглы на огне.
2. Продень швейную нитку или рыболовную леску сквозь мячик, оставив с одной стороны, примерно сорок пять сантиметров. Крепко привяжи ее и отрежь излишнюю длину.
3. Привяжи второй конец лески к палочке и обмотай ее ниткой, пока расстояние между палочкой и верхом мяча не достигнет тридцать сантиметров.
4. С помощью клейкой ленты прикрепи палочку к транспортиру. Нитка должна свисать с его наружной стороны из центральной точки.
5. Чтобы измерить скорость ветра, расположи транспортир в направлении ветра. Держи его за углы как можно дальше от себя. Нитка не должна касаться транспортира. При нулевой скорости ветра нитка будет висеть прямо вниз вдоль отметки девяносто градусов. Когда подует ветер, сними показания градусов и затем проверь по таблице скорость ветра.
Мы с вами провели очередной опыт и на этот раз измерили скорость ветра, которая постоянна в регионе, где вы проживаете. Проводить различные опыты и эксперименты очень интересно, увлекательно и познавательно. Особенно для таких любознательных мальчиков и девочек, как вы. Вы можете провести и другие опыты по различным направлениям и предметам. Например, очень интересно будет узнать, как же в своей колонии, что делают
Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости воздушного (газового) потока. Ниже приводится авторизованный сокращенный пересказ статьи о том, как можно сделать самодельный анемометр из электрического моторчика. Оригинал статьи размещен на этом сайте. .
Если вы собираетесь в своем хозяйстве использовать ветровой генератор, вам потребуются для первоначальной оценки узнать ветровую обстановку на месте, где предполагается установка ветряка. Это даст вам исходную, базовую оценку, какой мощности ветряк и генератор вы можете построить. Коммерческие анемометры достаточно дороги, поэтому можно сделать анемометр самостоятельно. В качестве лопастей анемометра прекрасно подходят половинки пластиковых пасхальных яиц.
Еще нам потребуется небольшой бесщеточный электродвигатель на постоянных магнитах. Основной критерий выбора — минимальное сопротивление подшипников на валу двигателя. Так как ветер может быть весьма слабый и из-за трения он не сможет провернуть вал двигателя. В данном случае я использовал двигатель от неисправного старого жесткого диска. (Такие диски можно очень дешево купить на интернет аукционах, развалах местного радиорынка или магазинах и мастерских, занимающихся ремонтом и продажей компьютеров. сайт ). Впрочем, конструкция анемометра понятна из фотографий.
Такой двигатель представляет собой 12 катушек, расположенных на статоре и ротор, на котором находится постоянный магнит. Для управления таким двигателем используются специальные контроллеры и драйверы. Но если начать вращать ротор, то на катушках начнут наводиться электрический ток. Причем частота этого тока будет, естественно, напрямую связана с частотой вращения ротора. А она, в свою очередь, зависит от скорости ветра. Именно эти факты мы и будем использовать при построении самодельного анемометра.
Основная трудность при строительстве — это сделать исключительно сбалансированный ротор анемометра. Сам двигатель установлен на массивном основании, а на его ротор насажен диск из толстого пластика. Из пластиковых яиц мы вырезаем 3 совершенно одинаковых полусферы. С помощью стальных стержней или шпилек мы закрепляем полусферы на диске, тщательно разметив его на сектора по 120 градусов. Тщательная балансировка выполняется в помещении, где нет никакого движения ветра при горизонтальном положении оси анемометра. Подгонка веса производится при помощи надфилей. Ротор должен останавливаться в любом положении, а не в одном и том же.
Поскольку мы используем совершенно случайный электродвигатель и самодельный ветряк, мы совершенно не знаем, как он будет взаимодействовать с ветром. Нам придется калибровать наш анемометр самостоятельно. И для этого нам потребуется сделать простейший частотомер. Он будет преобразовывать частоту на его входе в напряжение или ток. Схемы таких частотомеров можно найти в журналах для радиолюбителей. Самый простейший такой преобразователь — это обычный интегратор (НЧ-фильтр), состоящий из диода и конденсатора. На выходе мы используем стрелочный миллиамперметр. (Примерные схемы простого частотомера см на оригинале статьи) .
Если вы используете какой либо усилитель в схеме частотомера, и питаете его от батарейки, вы должны понимать, что снижение ее напряжение могут оказывать влияние на показания прибора.
Калибровать самодельный анемометр лучше всего с помощью автомобиля. Правда потребуется какая то мачта, что бы анемометр не попадал в зону возмущенного воздуха, создаваемую автомобилем. Иначе его показания будут сильно искажены. Да и сам спидометр автомобиля проверяют с помощью GPS-навигатора, показывающего истинную скорость автомобиля.
Для калибровки выбирают безветренный день. Тогда калибровку можно произвести быстро. Если же дует какой либо ветер, то придется довольно долго ездить туда и обратно по дороге, что бы скорость ветра сначала прибавлялась в скорости движения, а затем вычиталась. И придется вычислять какие то средние значения. Да еще и ветер при этом не должен меняться. Это сложно и муторно. Поэтому лучше дождаться штиля и при движении по прямой дороге быстро откалибровать анемометр. Учтите, что спидометр нам будет показывать км/час, а скорость ветра нас интересует в м/сек. И соотношение между ними — 3,6. Т.е. показания спидометра надо делить на 3,6. Если автомобиль едет со скоростью 40 км/час, то значит скорость ветра, обдувающего анемометр равна 11,12 м/сек. При калибровке удобно использовать диктофон. Вы просто надиктовываете показания спидометра и прибора, а дома, в спокойной обстановке сможете сделать новую шкалу для своего анемометра.
Теперь, располагая анемометром, мы сможем собрать весьма достоверную информацию о ветровой обстановке в зоне будущей работы ветряка. И это позволит нам сделать правильный выбор и в плане конструкции и типа ветряка, а также мощности генератора.
(пересказ Константина Тимошенко).
