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Nov 07, 2023

オープンソースの超音波風速計

Le stazioni meteorologiche sono progetti popolari che portano avanti vari esperimenti.

気象観測所は、さまざまな環境センサーを実験するための人気のあるプロジェクトであり、風速と風向については、通常、単純なカップ風速計と風向計が選択されます。 [Jianjia Ma] の QingStation では、別のタイプの風センサー、超音波風速計を構築することにしました。

超音波風速計には可動部品はありませんが、電子的な複雑さが大幅に増加します。 これらは、超音波オーディオパルスが既知の距離にわたって受信機に反射されるまでにかかる時間を測定することによって機能します。 風向は、互いに直角な 2 つの超音波センサー ペアから速度を読み取り、簡単な三角法を使用することで計算できます。 超音波風速計が適切に動作するには、受信側で慎重に設計されたアナログアンプと、二次エコー、マルチパス、および環境によって引き起こされるすべてのノイズから正しい信号を抽出するための多くの信号処理が必要です。 設計と実験のプロセスは十分に文書化されています。 [Jianjia] さんはテストや校正のために風洞にアクセスできないため、即興で車の屋根に風速計を取り付けてドライブに出かけました。 これにより、車の GPS 速度に比例する測定値が得られましたが、それよりも少し速くなりました。 これは、計算エラー、または風、テスト車両や他の交通からの気流の乱れなどの外部要因が原因である可能性があります。

その他のセンサーには、光学式レイン センサー、光センサー、照明センサー、気圧、湿度、温度用の BME280 などがあります。 [Jianjia] 氏は自律ボートで QingStation を使用する予定であるため、IMU、コンパス、GPS、環境音用のマイクも組み込みました。 どのセンサーにも可動部品がないという事実は、このユースケースにとって大きな利点であり、ボートプロジェクトを見るのを楽しみにしています。 すべてのハードウェアとソフトウェアはオープンソースであり、GitHub で入手できます。

数年前に別の超音波風速計を取り上げましたが、センサーの配置が異なりました。 シンプルさを好む場合は、古いハードドライブの部品やプラスチック製のイースターエッグなど、さまざまな廃材からより一般的なカップ風速計を作ることができます。