အာထရာဆောင်း လေဖိအားတိုင်းကိရိယာ

ရာသီဥတုစခန်းများသည် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ အာရုံခံကိရိယာများစွာကို စမ်းသပ်ရန်အတွက် ရေပန်းစားသော ပရောဂျက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး လေတိုက်နှုန်းနှင့် ဦးတည်ရာကို ဆုံးဖြတ်ရန် ရိုးရှင်းသော ခွက်လေဖိအားတိုင်းကိရိယာနှင့် ရာသီဥတုဒင်္ဂါးပြားကို ရွေးချယ်လေ့ရှိသည်။ Jianjia Ma ၏ QingStation အတွက် သူသည် လေဖိအားတိုင်းကိရိယာ အမျိုးအစား ကွဲပြားသောတစ်ခုကို တည်ဆောက်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်- အာထရာဆောင်းလေဖိအားတိုင်းကိရိယာ။
Ultrasonic anemometer များတွင် ရွေ့လျားနေသော အစိတ်အပိုင်းများ မရှိသော်လည်း၊ အပေးအယူမှာ အီလက်ထရွန်းနစ် ရှုပ်ထွေးမှုတွင် သိသိသာသာ တိုးလာခြင်း ဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့သည် ultrasonic အသံ pulse တစ်ခုသည် သိရှိထားသော အကွာအဝေးတွင် receiver သို့ ပြန်ကြားရန် ကြာသောအချိန်ကို တိုင်းတာခြင်းဖြင့် အလုပ်လုပ်သည်။ လေတိုက်ရာလမ်းကြောင်းကို တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထောင့်မှန် ultrasonic sensor အတွဲနှစ်တွဲမှ မြန်နှုန်းဖတ်ရှုမှုများကို ယူပြီး ရိုးရှင်းသော trigonometry ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် တွက်ချက်နိုင်သည်။ ultrasonic anemometer ကို သင့်လျော်စွာ လည်ပတ်ရန်အတွက် လက်ခံသည့်ဘက်တွင် analog amplifier ကို ဂရုတစိုက် ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းနှင့် secondary echoes၊ multipath propagation နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဆူညံသံအားလုံးမှ မှန်ကန်သော signal ကို ထုတ်ယူရန် ကျယ်ပြန့်သော signal processing လိုအပ်သည်။ ဒီဇိုင်းနှင့် စမ်းသပ်မှု လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို ကောင်းစွာ မှတ်တမ်းတင်ထားသည်။ [Jianjia] သည် wind tunnel ကို စမ်းသပ်ခြင်းနှင့် ချိန်ညှိခြင်းအတွက် အသုံးမပြုနိုင်သောကြောင့် သူသည် anemometer ကို သူ၏ကား၏ အမိုးပေါ်တွင် ယာယီတပ်ဆင်ပြီး ထွက်ခွာသွားခဲ့သည်။ ရလဒ်တန်ဖိုးသည် ကား၏ GPS အမြန်နှုန်းနှင့် အချိုးကျသော်လည်း အနည်းငယ်ပိုများသည်။ ၎င်းသည် တွက်ချက်မှုအမှားများ သို့မဟုတ် စမ်းသပ်ယာဉ် သို့မဟုတ် အခြားလမ်းအသွားအလာမှ လေ သို့မဟုတ် လေစီးဆင်းမှု နှောင့်ယှက်မှုများကဲ့သို့သော ပြင်ပအချက်များကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။
အခြားအာရုံခံကိရိယာများတွင် မိုးရေချိန်အာရုံခံကိရိယာများ၊ အလင်းအာရုံခံကိရိယာများ၊ အလင်းအာရုံခံကိရိယာများနှင့် လေဖိအား၊ စိုထိုင်းဆနှင့် အပူချိန်ကို တိုင်းတာရန်အတွက် BME280 တို့ ပါဝင်သည်။ Jianjia သည် QingStation ကို အလိုအလျောက်လှေပေါ်တွင် အသုံးပြုရန် စီစဉ်ထားသောကြောင့် သူသည် IMU၊ သံလိုက်အိမ်မြှောင်၊ GPS နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်အသံအတွက် မိုက်ခရိုဖုန်းတို့ကိုလည်း ထည့်သွင်းထားသည်။
အာရုံခံကိရိယာများ၊ အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများနှင့် ပုံစံငယ်နည်းပညာများတွင် တိုးတက်မှုများကြောင့် ကိုယ်ပိုင်ရာသီဥတုစခန်းတစ်ခုတည်ဆောက်ခြင်းသည် ယခင်ကထက် ပိုမိုလွယ်ကူလာပါသည်။ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော ကွန်ရက်မော်ဂျူးများ ရရှိနိုင်မှုကြောင့် ဤ IoT စက်ပစ္စည်းများသည် ၎င်းတို့၏အချက်အလက်များကို အများပြည်သူဒေတာဘေ့စ်များသို့ ထုတ်လွှင့်နိုင်ကြောင်း သေချာစေပြီး ဒေသခံလူမှုအသိုင်းအဝိုင်းများအား ၎င်းတို့၏ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ သက်ဆိုင်ရာရာသီဥတုဒေတာများကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
Manolis Nikiforakis သည် ကြီးမားသော ဖြန့်ကျက်မှုအတွက် ဒီဇိုင်းထုတ်ထားသော solid-state၊ ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှုမလိုအပ်သော၊ စွမ်းအင်နှင့် ဆက်သွယ်ရေးဆိုင်ရာ ကိုယ်ပိုင်အုပ်ချုပ်ခွင့်ရှိသော ရာသီဥတုတိုင်းတာရေးကိရိယာတစ်ခုဖြစ်သည့် Weather Pyramid တစ်ခုကို တည်ဆောက်ရန် ကြိုးစားနေပါသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် မိုးလေဝသစခန်းများတွင် အပူချိန်၊ ဖိအား၊ စိုထိုင်းဆ၊ လေတိုက်နှုန်းနှင့် မိုးရေချိန်ကို တိုင်းတာသည့် အာရုံခံကိရိယာများ တပ်ဆင်ထားသည်။ ဤကန့်သတ်ချက်အများစုကို solid-state အာရုံခံကိရိယာများကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာနိုင်သော်လည်း၊ လေတိုက်နှုန်း၊ ဦးတည်ရာနှင့် မိုးရေချိန်ကို ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် လျှပ်စစ်စက်ပိုင်းဆိုင်ရာကိရိယာတစ်မျိုးမျိုး လိုအပ်လေ့ရှိသည်။
ထိုကဲ့သို့သော အာရုံခံကိရိယာများ၏ ဒီဇိုင်းသည် ရှုပ်ထွေးပြီး စိန်ခေါ်မှုများပါသည်။ ကြီးမားသော ဖြန့်ကျက်မှုများကို စီစဉ်သည့်အခါ ၎င်းတို့သည် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာကြောင်း၊ တပ်ဆင်ရလွယ်ကူကြောင်းနှင့် မကြာခဏ ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု မလိုအပ်ကြောင်းလည်း သေချာစေရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဤပြဿနာအားလုံးကို ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့် ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော မိုးလေဝသစခန်းများ တည်ဆောက်ရန် ဦးတည်နိုင်ပြီး ဝေးလံခေါင်သီသောနေရာများတွင် အမြောက်အမြား တပ်ဆင်နိုင်ပါသည်။
Manolis မှာ ဒီပြဿနာတွေကို ဘယ်လိုဖြေရှင်းရမလဲဆိုတဲ့ အကြံဥာဏ်တချို့ရှိပါတယ်။ သူဟာ inertial sensor unit (IMU) (ဖြစ်နိုင်ချေရှိတဲ့ MPU-9150) မှာ accelerometer၊ gyroscope နဲ့ compass ကနေ လေတိုက်နှုန်းနဲ့ ဦးတည်ရာကို ဖမ်းယူဖို့ စီစဉ်ထားပါတယ်။ အစီအစဉ်ကတော့ pendulum လိုမျိုး ကြိုးပေါ်မှာ လွတ်လပ်စွာ ယိမ်းနေတဲ့ IMU sensor ရဲ့ ရွေ့လျားမှုကို ခြေရာခံဖို့ပါ။ သူဟာ လက်သုတ်ပုဝါပေါ်မှာ တွက်ချက်မှုတချို့ ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး prototype ကို စမ်းသပ်တဲ့အခါ သူလိုအပ်တဲ့ ရလဒ်တွေကို ပေးလိမ့်မယ်လို့ ယုံကြည်ပုံရပါတယ်။ မိုးရွာသွန်းမှု အာရုံခံခြင်းကို MPR121 လိုမျိုး dedicated sensor ဒါမှမဟုတ် ESP32 မှာ built-in touch function ကို အသုံးပြုတဲ့ capacitive sensor တွေကို အသုံးပြုပြီး လုပ်ဆောင်သွားမှာပါ။ မိုးရေစက်တွေကို ထောက်လှမ်းခြင်းအားဖြင့် မိုးရွာသွန်းမှုကို မှန်ကန်စွာ တိုင်းတာနိုင်ဖို့အတွက် electrode tracks တွေရဲ့ ဒီဇိုင်းနဲ့ တည်နေရာဟာ အလွန်အရေးကြီးပါတယ်။ sensor တပ်ဆင်ထားတဲ့ housing ရဲ့ အရွယ်အစား၊ ပုံသဏ္ဍာန်နဲ့ အလေးချိန် ဖြန့်ဖြူးမှုဟာလည်း ကိရိယာရဲ့ အကွာအဝေး၊ resolution နဲ့ တိကျမှုကို သက်ရောက်မှုရှိတာကြောင့် အရေးကြီးပါတယ်။ Manolis ဟာ မိုးလေဝသစခန်းတစ်ခုလုံးဟာ လည်ပတ်နေတဲ့ housing ထဲမှာ ရှိမလား၊ အတွင်းပိုင်းက sensor တွေမှာပဲ ရှိမလားဆိုတာကို မဆုံးဖြတ်ခင် စမ်းသပ်ကြည့်ဖို့ စီစဉ်ထားတဲ့ ဒီဇိုင်းအကြံဥာဏ်အများအပြားကို လုပ်ဆောင်နေပါတယ်။
မိုးလေဝသဗေဒကို စိတ်ဝင်စားတဲ့အတွက် [Karl] ဟာ မိုးလေဝသစခန်းတစ်ခု တည်ဆောက်ခဲ့ပါတယ်။ ဒီစခန်းတွေထဲက အသစ်ဆုံးကတော့ လေတိုက်နှုန်းကို ဆုံးဖြတ်ဖို့ ultrasonic pulses တွေရဲ့ ပျံသန်းချိန်ကို အသုံးပြုတဲ့ ultrasonic wind sensor ပါ။
Carla ရဲ့ sensor ဟာ လေတိုက်နှုန်းကို တိုင်းတာဖို့အတွက် မြောက်၊ တောင်၊ အရှေ့နဲ့ အနောက်ကို ဦးတည်ထားတဲ့ ultrasonic transducer လေးခုကို အသုံးပြုပါတယ်။ အခန်းတစ်ခန်းထဲက sensor တွေကြားမှာ ultrasonic pulse တစ်ခု ဖြတ်သန်းဖို့ ကြာတဲ့အချိန်ကို တိုင်းတာပြီး field တိုင်းတာမှုတွေကို နုတ်လိုက်ခြင်းအားဖြင့် axis တစ်ခုစီအတွက် time of flight နဲ့ လေတိုက်နှုန်းကို ရရှိပါတယ်။
ဤသည်မှာ အံ့မခန်း အသေးစိတ် ဒီဇိုင်းအစီရင်ခံစာနှင့်အတူ အင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ ဖြေရှင်းချက်များကို အထင်ကြီးလောက်စရာ သရုပ်ပြမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။