Мини-флюгер для ультразвукового анемометра

На фото - не фазово-импульсный дезинтегратор и даже не "Либератор", а именно то, что вынесено в заголовок - анемометр гика.

Это прибор для измерения скорости ветра. Хотите узнать как выглядит анемометр нормального человека и зачем это мне нужо-добро пожаловать под кат!

Сам по себе флюгер донедавна для меня ценности не представлял, да и скорость ветра тоже не особо важна в повседневной жизни.

А вот количественная оценка энергии, переносимой воздушными массами - это интересный показатель.

Зачем? Чтобы знать стоит-ли строить ветряк!

Если честно, то цена компонетов для постройки ультразвукового анемометра приближается к стоимости готового карманного образца:

На фото-анемометр здорового человека ;-)

Обычно это крыльчатки той или иной формы, ну или максимум конусы, какие можно увидеть на аэродромах:

Но таков путь, у опытного Ардуинщика чего только нет в ящике с компонентами, да и к томуже давно хотел попробовать в действии ультразвуковую конструкцию, описанную на сайте https://blog.regimov.net/

И конечно-же, требовалась мобильная версия, а тут еще "охотники за привидениями вышли" с их детектором паранормальной активности:

Поэтому решено было не встраивать анемометр в флюгер, а поступить вовсе даже наоборот ;-)

Естественно скетч(программа) был переработан, поскольку добавлен экран LCD1602-i2c и вычисление энергии ветра.

Да, она вопреки ожиданиям зависит от куба скорости: E=(M*V^3)/2 , именно поэтому знать скорость ветра так важно.

На самом деле, медведь межу датчиками, как на заглавном фото мешал работе анемометра, поэтому был сделан "медведь на палочке" ;-)

Почему флюгер-медведь?

Все просто - для участия в конкурсе "Учим медведей летать" 

К слову, медведи начали летать еще когда матушка-природа даже и не задумывалась о создании человека.

Правда не по своей воле - ураган с силой ветра более 33м/с способен поднять в воздух хоть лося, хоть медведя.

 Я ни разу не художник, а потому взял, да и сделал белого медведя черным ;-)

Правда первый образец получился уж очень "олимпийским" и сильно походил на пуму:

Моделирование произошло до ужаса банально - приложил лист А4 к экрану, обвел маркером, сфотографировал и загрузил в Paint.

Дальше-проще - преобразовал монохромный битмап в svg онлайн 

Конечно, есть 100500 других способов, тот-же 3D Builder, но на вкус все фломастеры разные ;-)

А в данной разработке основное - это електроника!

Нам понадобится:

- Arduino Nano

- 2 ультразвуковых датчика расстояния HC-SR04

- экран LCD1602-i2c

- датчик влажности-температуры DHT-11/21 (плотность воздуха растет на треть при охлаждении от +50 до -20 градусов Цельсия)

- держатель батареи "Крона"

- 2-рядная гребенка контактов PLS с шагом 2.54мм длинной 15мм

- линейка 30см

Ах да, еще придется рискуя жизнью пробраться к секретному военному обьекту, снять часового и открутить пистолетную рукоятку автомата.

Шутка ;-)

Ничего этого делать не надо - достаточно скачать и распечатать модель рукоятки АК-12 

Тепрь о сборке - в Ардуино ВСЕГДА не хватает контнтактов питания, поэтому я запаял/распаралелил контакты питания гребенкой PLS:

Вот так - хватит!

Держатель батареи паяется на контакты Vin(плюс) и Gnd(минус)

Экранчик подключается следующим образом:

Распиновка датчика влажности/температуры:

Кстати, DHT-11 - тормозной, глюкавый и неточный, лучше взять DHT-21 (но дороже ;-)

С остальными подключениями справится даже школьник - по маркировке на компонентах и полям #define программы :

#include

#include

#include

#include

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // set display

#define Trig 4 // HC-SR04 №1

#define Echo 2

#define Trig2 8 // HC-SR04 №2

#define Echo2 12

#define Steps

#define DHTPIN 3 // DHT21

// Uncomment whatever type you're using!

#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11

//#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321

//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)

static const float defDist = .3; // m

static const float defDist2 = .3; // m

float Tcalc = 0;

unsigned int speed1 = 0;

float density[]={1.395, 1.342, 1.293, 1.247, 1.205, 1.165, 1.128, 1.093}; //air density table for teperatures from -20 to +50 Celsius with step 10

float energy = 0;

byte remap;

float squar = 0.333; //square of winf turbine

float efficiency = 0.4; // efficiency of winf turbine

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup()

{

pinMode(Trig, OUTPUT);

pinMode(Echo, INPUT);

pinMode(Trig2, OUTPUT);

pinMode(Echo2, INPUT);

Serial.begin(57600);

 Serial.println("Tdht Hum Velocity");

  dht.begin();

  lcd.init();

  lcd.backlight();// turn on lcd backlight

}

unsigned long impulseTime=0;

void loop()

{

  float temp = 0;

  float DHTtemp = 0;

  float DHThum = 50;

  // READ DHT DATA

      DHTtemp = dht.readTemperature();

      DHThum = dht.readHumidity();

  float dist = 0;

  float dist2 = 0;

  unsigned long impulseTime=0;

  unsigned long impulseTime2=0;

  int N=50;

  for (int i = 0; i 0) {wd+=90;} else {wd+=270;}

  Serial.println(String(v));

  remap=map(DHTtemp, -20, 50, 0, 7);

  energy = squar*efficiency*density[remap]*pow(v, 3)/2; //windpower (m*v^3)/2

  lcd.setCursor(0, 0);

  lcd.print("Speed:");

  lcd.setCursor(7, 0);

  lcd.print(v);

  lcd.setCursor(0, 1);

  lcd.print("Power:");

  lcd.setCursor(7, 1);

  lcd.print(energy);

} 

Да, скетч следует залить в микроконтроллер через Arduino IDE (задача для пятикласника ;-)

Кстати, там есть два параметра:

float squar = 0.333; //площадь, ометаемая лопастями ветряка - та которая Пи*D

float efficiency = 0.4; // Эффективность ветряка (Коєфициент Использования Енергии Ветра)

Для ветряной мельницы последний меньше 0.1

Для ротора Савониуса - 0.2

Для современных лопастей на горизонтальной оси - 0.3

Ротор Дарье - 0.4

Это важно для расчета мощности конкретного ветряка при текущей скорости потока.

А то ушлые китайцы продают ветряки площадью 1м с заявленной мощностью 400Вт, что соответствует скорости ветра 10м/с при температуре 20 градусов.

Где,Где вы видели такой ветер - я там мельницы поставлю!

Собственно все - собираем устройство - пользуемся.

Линейку с датчиками следует располагать по ветру.

Особо продвинутые могут поставить кнопку включения вместо курка ;-)

Всем удачи, а я пошел лопасти печатать да ветер ловить - и не пытайтесь меня останавливать!