Анемометр или устройство для измерения скорости ветра — это распространенный инструмент метеостанций.

На днях я обсуждал проект IoT с группой талантливых студентов. Мы перебирали кучу датчиков, которые они могут использовать в своем проекте. В списке у нас был датчик скорости ветра, однако стоимость в сети была около 80 долларов! Слишком много для проекта колледжа. Итак, в документе мы не указали, какой датчик покупать, вместо этого я упомянул «Пользовательский».

А вот и мой пользовательский анемометр :-) Он основан на простом принципе, который я впервые применил в классе 7 для создания генератора из двигателя постоянного тока.

двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую, тогда как генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Таким образом, если электрическая энергия может вращать двигатель постоянного тока, механическая энергия должна генерировать электричество.

Мне нужно улавливать энергию ветра, чтобы вращать двигатель постоянного тока, и это должно генерировать электричество, которое я могу проверить с помощью Arduino, перевести в масштаб и использовать.

Я взял у своего ребенка радиоуправляемую машинку, чтобы получить двигатель постоянного тока, подключил светодиод к двум проводам двигателя постоянного тока и раскрутил вал двигателя. Светодиод горит!

Затем я подключил контакт + ve двигателя постоянного тока к аналоговому порту 0 на Arduino, а землю постоянного тока к земле arduino.

Теперь, когда у меня есть основное доказательство концепции. Я начал работать над конечным продуктом. На следующих фотографиях запечатлены различные этапы.

Я взял у жены 4 одинаковые пластиковые ложки и склеил их вместе. Затем я наклеил эти две ложки перпендикулярно друг другу на два конца вала двигателя. Это сформировало основную сборку моего анемометра.

Далее я установил эту сборку на длинный карандаш и закрепил на небольшой подставке для карандашей. Я принял меры, чтобы установить мою плату Arduino на этой подставке. Я также добавил светодиод на контакт 9 PWM или Arduino, чтобы я мог загораться при вращении ветра.

Я написал следующий код Arduino для чтения аналоговых данных из A0 и отображения их на графике. Я напечатал значение датчика на последовательной консоли и запустил графопостроитель Arduino, чтобы увидеть результаты.

Код Arduino

int ledPin = 9;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);
//Map 0-1023 to discrete 0-50-100...250 values for LED
  analogWrite(ledPin, sensorValue * (51.0 / 1023.0) * 50);
  
  if(sensorValue > 0){
     Serial.println(sensorValue);
     Serial.print(" ");
  }
}

И вот окончательный результат!

Это не заканчивается здесь. Еще несколько вещей

  • Поскольку в 5-вольтовом двигателе используются мощные магниты, для его движения требуется более сильный ветер. Нужно использовать двигатель меньшего размера и легче, как тот, что используется в дроне. Внутри должны быть постоянные магниты.
  • Двигатель с низким числом оборотов будет генерировать более высокое напряжение при низких скоростях вращения. Значит желательно. Однако, используя более крупные шестерни на валу вентилятора, который приводит в движение вал двигателя, мы можем заставить двигатель постоянного тока вращаться быстрее при более низких скоростях ветра.
  • Низковольтный двигатель постоянного тока, такой как двигатель на 3 В, будет безопасным, поскольку максимальное создаваемое напряжение не достигнет 5 В на максимальной скорости и, следовательно, не повредит плате Arduino.