Ultrasonic Anemometer

မိုးလေဝသဌာနများသည် ပတ်ဝန်းကျင်အာရုံခံကိရိယာအမျိုးမျိုးကို စမ်းသပ်ရန် ရေပန်းစားသော ပရောဂျက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး လေတိုက်နှုန်းနှင့် ဦးတည်ရာကို ဆုံးဖြတ်ရန် ရိုးရှင်းသော ခွက်လေလံမီတာနှင့် မိုးလေဝသဗန်းကို ရွေးချယ်လေ့ရှိသည်။Jianjia Ma ၏ QingStation အတွက်၊ သူသည် မတူညီသော လေအာရုံခံကိရိယာ အမျိုးအစား- ultrasonic anemometer ကို တည်ဆောက်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။
Ultrasonic anemometers များတွင် ရွေ့လျားနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများ မပါရှိသော်လည်း အပေးအယူသည် အီလက်ထရွန်းနစ် ရှုပ်ထွေးမှု သိသိသာသာ တိုးလာပါသည်။၎င်းတို့သည် သိထားသည့်အကွာအဝေးမှ လက်ခံသူထံ ထင်ဟပ်စေရန် ultrasonic အသံခုန်နှုန်းအတွက် လိုအပ်သောအချိန်ကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် လုပ်ဆောင်သည်။တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထောင့်မှန်ကျသော ultrasonic အာရုံခံကိရိယာ နှစ်ခုမှ အမြန်နှုန်းဖတ်ခြင်းများကို ယူပြီး ရိုးရှင်းသော trigonometry ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လေတိုက်နှုန်းကို တွက်ချက်နိုင်သည်။ultrasonic anemometer ၏ သင့်လျော်သောလည်ပတ်မှုသည် လက်ခံရရှိသည့်အဆုံးတွင် analog အသံချဲ့စက်ကို ဂရုတစိုက်ဒီဇိုင်းထုတ်ရန်လိုအပ်ပြီး အလယ်တန်းပဲ့တင်သံများမှမှန်ကန်သောအချက်ပြမှုကို ထုတ်ယူရန်၊ multipath ပြန့်ပွားမှုနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ကြောင့်ဖြစ်ရသည့် ဆူညံသံအားလုံးကို ထုတ်ယူရန် လိုအပ်သည်။ဒီဇိုင်းနှင့် စမ်းသပ်လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို ကောင်းမွန်စွာ မှတ်တမ်းတင်ထားသည်။[Jianjia] သည် လေအားစမ်းသပ်ခြင်းနှင့် ချိန်ညှိခြင်းအတွက် လေဥမင်လိုဏ်ခေါင်းကို အသုံးမပြုနိုင်သောကြောင့် သူ့ကားခေါင်မိုးပေါ်တွင် anemometer ကို ယာယီတပ်ဆင်ပြီး ထွက်ခွာသွားခဲ့သည်။ရလဒ်တန်ဖိုးသည် ကား၏ GPS အမြန်နှုန်းနှင့် အချိုးကျသော်လည်း အနည်းငယ်ပိုမြင့်သည်။တွက်ချက်မှုအမှားများ သို့မဟုတ် စမ်းသပ်ယာဉ်မှ လေတိုက်ခြင်း သို့မဟုတ် လေစီးဆင်းမှု အနှောင့်အယှက်များကဲ့သို့သော ပြင်ပအချက်များကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။
အခြားအာရုံခံကိရိယာများတွင် လေဖိအား၊ စိုထိုင်းဆနှင့် အပူချိန်ကို တိုင်းတာရန်အတွက် အလင်းအာရုံခံကိရိယာများ၊ အလင်းအာရုံခံကိရိယာများနှင့် BME280 ပါဝင်သည်။Jianjia သည် ကိုယ်ပိုင်အုပ်ချုပ်ခွင့်ရသင်္ဘောပေါ်တွင် QingStation ကိုအသုံးပြုရန်စီစဉ်ထားပြီး ပတ်ဝန်းကျင်အသံအတွက် IMU၊ သံလိုက်အိမ်မြှောင်၊ GPS နှင့် မိုက်ခရိုဖုန်းကိုလည်း ထည့်သွင်းထားသည်။
အာရုံခံကိရိယာများ၊ အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများနှင့် ပုံတူရိုက်ခြင်းနည်းပညာများ တိုးတက်လာမှုကြောင့် ကိုယ်ပိုင်ရာသီဥတုဆိုင်ရာ ဘူတာရုံတစ်ခု တည်ဆောက်ခြင်းသည် ယခင်ကထက် ပိုမိုလွယ်ကူလာသည်။ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော ကွန်ရက် module များ ရရှိနိုင်မှုသည် ဤ IoT စက်ပစ္စည်းများသည် ၎င်းတို့၏ အချက်အလက်များကို အများသူငှာ ဒေတာဘေ့စ်များထံ ပေးပို့နိုင်ပြီး၊ ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ သက်ဆိုင်ရာ ရာသီဥတုဒေတာများကို ဒေသခံအသိုင်းအဝိုင်းများကို ပံ့ပိုးပေးကြောင်း သေချာစေပါသည်။
Manolis Nikiforakis သည် ကြီးမားသော ဖြန့်ကျက်မှုအတွက် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသည့် စွမ်းအင်နှင့် ဆက်သွယ်ရေးဆိုင်ရာ အလိုအလျောက် ရာသီဥတု တိုင်းတာသည့် ကိရိယာ၊ အစိုင်အခဲ-အခြေအနေ၊ ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု ကင်းစင်သော ရာသီဥတု ပိရမစ်ကို တည်ဆောက်ရန် ကြိုးစားနေပါသည်။ပုံမှန်အားဖြင့်၊ မိုးလေဝသဌာနများတွင် အပူချိန်၊ ဖိအား၊ စိုထိုင်းဆ၊ လေတိုက်နှုန်းနှင့် မိုးရွာသွန်းမှုကို တိုင်းတာသည့် အာရုံခံကိရိယာများ တပ်ဆင်ထားသည်။ဤကန့်သတ်ချက်များအများစုကို solid-state အာရုံခံကိရိယာများအသုံးပြု၍ တိုင်းတာနိုင်သော်လည်း၊ လေတိုက်နှုန်း၊ ဦးတည်ချက်နှင့် မိုးရွာသွန်းမှုကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် လျှပ်စစ်စက်ပစ္စည်းပုံစံအချို့ လိုအပ်ပါသည်။
ထိုကဲ့သို့သော အာရုံခံကိရိယာများ၏ ဒီဇိုင်းသည် ရှုပ်ထွေးပြီး စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။ကြီးမားသော ဖြန့်ကျက်မှုများကို စီစဉ်သည့်အခါ ၎င်းတို့သည် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး၊ တပ်ဆင်ရလွယ်ကူပြီး မကြာခဏ ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းရန် မလိုအပ်ကြောင်း သေချာစေရန်လည်း လိုအပ်ပါသည်။ဤပြဿနာအားလုံးကို ဖယ်ရှားလိုက်ခြင်းဖြင့် ဝေးလံခေါင်သီသော ဒေသများတွင် အများအပြား တပ်ဆင်နိုင်သည့် ပိုမိုစိတ်ချရပြီး စျေးနည်းသော မိုးလေဝသစခန်းများ ဆောက်လုပ်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။
Manolis သည် ဤပြဿနာများကို မည်သို့ဖြေရှင်းရမည်ကို စိတ်ကူးအချို့ရှိသည်။သူသည် inertial sensor unit (IMU) (MPU-9150) ရှိ accelerometer၊ gyroscope နှင့် compass မှ လေတိုက်နှုန်းနှင့် ဦးတည်ရာကို ဖမ်းယူရန် စီစဉ်နေသည်။အစီအစဉ်သည် ချိန်သီးတစ်လုံးကဲ့သို့ ကေဘယ်လ်တစ်ခုပေါ်တွင် လွတ်လပ်စွာ ရွေ့လျားနေစဉ် IMU အာရုံခံကိရိယာ၏ ရွေ့လျားမှုကို ခြေရာခံရန်ဖြစ်သည်။သူသည် လက်သုတ်ပဝါပေါ်တွင် တွက်ချက်မှုအချို့ ပြုလုပ်ထားပြီး နမူနာပုံစံကို စမ်းသပ်သောအခါတွင် သူလိုအပ်သော ရလဒ်များကို ပေးလိမ့်မည်ဟု ယုံကြည်ပုံရသည်။MPR121 သို့မဟုတ် ESP32 တွင် တပ်ဆင်ထားသော ထိတွေ့လုပ်ဆောင်မှုကဲ့သို့သော သီးခြားအာရုံခံကိရိယာကို အသုံးပြု၍ capacitive အာရုံခံကိရိယာများ အသုံးပြု၍ မိုးရွာသွန်းမှုကို အာရုံခံနိုင်မည်ဖြစ်သည်။မိုးရေစက်များကို ထောက်လှမ်းခြင်းဖြင့် မှန်ကန်သော မိုးရေချိန်တိုင်းခြင်းအတွက် electrode လမ်းကြောင်းများ၏ ဒီဇိုင်းနှင့်တည်နေရာသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ကိရိယာ၏ အကွာအဝေး၊ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုနှင့် တိကျမှုတို့ကို ထိခိုက်စေသောကြောင့် အာရုံခံကိရိယာတပ်ဆင်ထားသည့် အိမ်ရာ၏ အရွယ်အစား၊ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အလေးချိန် ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အရေးကြီးပါသည်။Manolis သည် မိုးလေဝသဌာနတစ်ခုလုံးသည် လှည့်နေသောအိမ်အတွင်း သို့မဟုတ် အတွင်းအာရုံခံကိရိယာများသာဖြစ်မည်ကို မဆုံးဖြတ်မီ သူစမ်းသပ်ရန် စီစဉ်ထားသည့် ဒီဇိုင်းစိတ်ကူးများစွာကို လုပ်ဆောင်နေသည်။
မိုးလေဝသပညာကို စိတ်ဝင်စားသောကြောင့် [Karl] သည် မိုးလေဝသဌာနတစ်ခုကို တည်ဆောက်ခဲ့သည်။ ၎င်းတို့အနက်မှ အသစ်ဆုံးမှာ လေတိုက်နှုန်းကို ဆုံးဖြတ်ရန် ultrasonic pulses များ၏ ပျံသန်းချိန်ကို အသုံးပြုထားသည့် ultrasonic pulses များဖြစ်သည်။
Carla ၏အာရုံခံကိရိယာသည် လေတိုက်နှုန်းကိုသိရှိရန် မြောက်၊ တောင်၊ အရှေ့နှင့် အနောက်ကို ဦးတည်သော ultrasonic transducers လေးခုကို အသုံးပြုထားသည်။အခန်းတွင်းရှိ အာရုံခံကိရိယာများအကြား သွားလာရန် လိုအပ်သောအချိန်ကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့်၊ ဝင်ရိုးတစ်ခုစီအတွက် ပျံသန်းချိန်နှင့် လေတိုက်နှုန်းကို ကျွန်ုပ်တို့ ရရှိမည်ဖြစ်သည်။
ဤသည်မှာ အံ့မခန်းအသေးစိတ်သော ဒီဇိုင်းအစီရင်ခံစာတစ်ခုနှင့်အတူ အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ ဖြေရှင်းချက်များ၏ အထင်ကြီးလောက်စရာ သရုပ်ပြမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။