Как измерить скорость ветра подручными средствами

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Анемометр своими руками: самая простая схема

Анемометр – прибор для измерения скорости ветра. Классический чашечный анемометр представляет собой чисто механический прибор, способный измерять скорость ветра в диапазоне от 2 до 20 м/с. Анемометр просто подсчитывает количество оборотов крыльчатки. Для определения скорости ветра надо отмерить количество оборотов за некоторый промежуток времени, например 30 с, а затем рассчитать количество делений которые проходит стрелка анемометра за 1 с. После этого для определения скорости ветра следует воспользоваться графиком.

Сконструировать его аналог проще всего на основе маломощного электромотора, например ДМ-03-3АМ 3 91, который выступает в роли генератора. Четырехлопастная крыльчатка анемометра взята готовая, приобретена на Aliexpress примерно за 1 доллар.

Диаметр крыльчатки 10 см, а высота 6 см.

Электромотор располагается в корпусе, сделанном из емкости для холодной сварки, в крышке которой прорезано отверстие для вала электродвигателя и ведущих от двигателя проводов.

К электродвигателю подключен диодный мост VD1 собранный на диодах Шоттки 1N5817. На выходе диодного моста подключен электролитический конденсатор C1 1000 мкФ х 16 В.

Схема подключения анемометра

Диоды Шоттки выбраны из-за того, что скорость вращения крыльчатки, в обычных условиях (если нет урагана) не очень велика. При скорости ветра около 6 м/с, на выходе прибора появляется напряжение около 0,5 В. В таких условиях рационально минимизировать потери на всех элементах схемы. По этой же причине в качестве соединительных проводов используются проводники избыточно большого сечения.

К выводам выпрямителя можно подключить любой вольтметр постоянного тока на 2 В. С его ролью отлично справляется мультиметр. Хотя использование отдельного стрелочного прибора позволяет непосредственно градуировать шкалу в скорости ветра.

Так как устройство планировалось эксплуатировать на улице диодный мост был залит в эпоксидную смолу. Как оказалось конденсатор был взят избыточно емкий так, что быстрые перепады напряжения и соответственно, порывы ветра прибор зафиксировать не может. Автор обзора Denev.

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

Здравствуйте. А зачем устанавливать диодный мост и тем самым иметь потери? Разве микродвигатель выдает на клеммах не постоянный ток? За конденсатор на 47-100 мкФ согласен, – для сглаживания показаний при резких порывах ветра. А далее через резистивный делитель можно подать сигнал на стрелочную головку вольтметра, например, на 100 мкА.

Источник

Детский мир

Анемометр – это измерительный прибор для определения скорости ветра. Сегодня мы с вами сделаем этот прибор для измерения скорости ветра самостоятельно. Наш самодельный анемометр очень прост в изготовлении, но вместе с тем, скорость ветра он измеряет не хуже, чем настоящий анемометр. Вот как ты можешь сделать самодельный анемометр.

Для того чтобы сделать самодельный анемометр нам понадобится:

• Трубочка для коктейля, шампур или что-либо подобное

• Хлопчатобумажная швейная нитка или нейлоновая рыболовная леска

• Мяч для большого тенниса стандартного веса

Что нужно делать, чтобы получился самодельный анемометр

1. Иголкой проделай в теннисном мяче два крошечных отверстия одно напротив другого. Проще всего это сделать, нагрев кончик иглы на огне.

2. Продень швейную нитку или рыболовную леску сквозь мячик, оставив с одной стороны, примерно сорок пять сантиметров. Крепко привяжи ее и отрежь излишнюю длину.

3. Привяжи второй конец лески к палочке и обмотай ее ниткой, пока расстояние между палочкой и верхом мяча не достигнет тридцать сантиметров.

4. С помощью клейкой ленты прикрепи палочку к транспортиру. Нитка должна свисать с его наружной стороны из центральной точки.

5. Чтобы измерить скорость ветра, расположи транспортир в направлении ветра. Держи его за углы как можно дальше от себя. Нитка не должна касаться транспортира. При нулевой скорости ветра нитка будет висеть прямо вниз вдоль отметки девяносто градусов. Когда подует ветер, сними показания градусов и затем проверь по таблице скорость ветра.

Мы с вами провели очередной опыт и на этот раз измерили скорость ветра, которая постоянна в регионе, где вы проживаете. Проводить различные опыты и эксперименты очень интересно, увлекательно и познавательно. Особенно для таких любознательных мальчиков и девочек, как вы. Вы можете провести и другие опыты по различным направлениям и предметам. Например, очень интересно будет узнать, как же ведут себя муравьи в своей колонии, что делают под землей черви, как можно вырастить собственный кристалл или извлечь ДНК, как сделать самому электромагнит, научится ходить по воде, сконструировать свой телескоп для наблюдения за звездами, построить самодельный компас и многое, многое другое.

Источник

Как определить скорость ветра и собрать статистику.

4. Преобразование энергии ветра в электричество.

4.2.1 Простой анемометр. Изготавливаем самостоятельно.

Характеристики (этого, конкретного, анемометра):

Я изготавливаю анемометры. Не так, что бы это было интересно, или по работе. Просто, ехать забирать очередной анемометр в Херсонскую область – мне, частенько, «не с руки». А при наличии вредителей, в виде алкашей, грибников и просто клептоманов, его там может уже и не быть. Проще сделать новый, тем более что его изготовление и калибровка не берет больше нескольких часов. Упрощенную, но тем не менее, отлично работающую конструкцию, Вы можете видеть на фото.

Нам потребуется вентилятор от компьютера, CD диск, пластиковая бутылка, термоклей и «Пособие по урокам ручного труда в младших классах» (на фото не показано).

Нам подходит любой вентилятор. Но значительно лучше, если он будет с шариковым подшипником. В этом случае анемометр будет работать без заеданий и практически вечно.

Трех проводные вентиляторы с тахометрическим датчиком – предпочтительны. Это позволяет без переделок использовать третий провод для измерения числа оборотов.

Разбираем компьютерный вентилятор, сняв разрезную шайбу, которая фиксирует ось ротора. Две деревянные зубочистки позволяют это сделать быстро и без проблем. После этого смотрим, какой подшипник стоит под осью вентилятора. Лучше, если там обнаружится шариковый подшипник.

Если, по каким то причинам, данный мотор нам не подходит, то смазываем подшипники и собираем. Если все нормально, и Вы не передумали, то изготавливаем головку анемометра, как на фото справа.

С откусыванием лопастей вентилятора обычными кусачками проблем не возникает. Остается зажать остатки ротора в электродрель и наждачной бумагой снять остатки лопастей. С блоком статора делаем то же самое, предварительно откусив 4-е перемычки.
Компакт диск (CD) режется обычными канцелярскими ножницами. Если пошли трещины (такое то же бывает), то на их концах сверлятся отверстия диаметром 1 – 2 мм.
Лопасти вырезаются из пластиковой бутылки. В них прорезаются прямоугольные прорези и лопасти одеваются на свои места. Приклеивать не надо.
Компакт диск с одетыми лопастями приклеивается к ротору с помощью термо клея. Пока клей горячий – диск центрируется. Должно получиться как на фото слева (ниже).
Горлышко бутылки приклеивается в основание нашего анемометра (справа). Но лучше это сделать потом, кода будет известен диаметр трубы, на которую этот анемометр будет установлен. Так же, нужно решить как Вы будете выводить провод, внутри или снаружи.

Дальнейшая доработка сводится к удалению металлического статора вместе с катушками. Статор сильно мешает на малых скоростях ветра. Вместо катушек, в схему, включаются два резистора. Это соблюдает «статус кво» для микросхемы и позволяет работать формирователю тахометрических импульсов.

Выход формирователя – выход транзистора с открытым коллектором. Схема ниже приведена для наглядности (до и после).

В таком варианте переделки тахометрический датчик сохраняет свою работоспособность в диапазоне напряжений от 4 до 15 Вольт.

Работа анемометра напрямую зависит от размеров крыльчатки. Чем больше размер, тем при меньшей скорости ветра ротор начинает вращаться. Ниже два ротора и то, из чего они сделаны (шариковые ручки только для приблизительного представления о размере). Первый начинает вращаться при еле заметном ветре (

Как и раньше, лопасти одеваются на свои места. Их можно приклеить термоклеем, но тогда необходимо делать балланс крыльчатки.

Предварительное испытание анемометра требует приблизительной информации о скорости (направлении) ветра. Можно воспользоваться промышленным чашечным анемометром (> 1 м/с), но это не спортивно.

Именно такой индикатор скорости ветра на фотографиях ниже. Клик на правой фотографии открывает анимированный имедж, Ctrl.+ его увеличивает.

Хоть это и не очень хорошо видно на последнем фото, но один из анемометров уверенно вращается при скорости ветра

0,6 м/с (угол отклонения ленточки около 45″).

Открытым остается вопрос чем считать импульсы, которые выдает тахометрический датчик.

С этого момента придется немного повозиться с электроникой (на предмет счета количества импульсов). Если такого желания не возникает, то можно ограничиться более простой версией. При этом, вместо тахометрического датчика устанавливается обычный электродвигатель, а в качестве индикатора работает любой миллиамперметр (или микроамперметр).

Меньшая точность такого анемометра, полностью компенсируется его простотой. Ссылка здесь или под фотографией.

И на микроконтроллере.

На микроконтроллере (любом из серии MSP430 от TI) эта задача решается просто и элегантно. Так выглядит анемометр, который отображает скорость ветра от 1 до 16 м/с.

При такой конструкции, когда в роторе магнит с двумя полюсами «N» и двумя «S», датчик выдает два импульса на один оборот. Можно, конечно, вставить разрезанное металлическое кольцо и уменьшить количество полюсов, но мы так поступать не будем.

Есть два типа простых и очень дешевых устройства, которые могут считать импульсы. Это калькуляторы и шагомеры (педометры).

Для калибровки анемометра нам подойдет любой педометр. Достаточно соединить выход тахометрического датчика с контактами педометра, как это показано на следующем рисунке.

Коллектор транзистора подключаем к контакту, на котором «висит» +1,5V, а общий провод – к контакту, на котором около 0V. Напряжение с четырех пальчиковых батареек, включенных последовательно, питает микросхему, которая раньше переключала обмотки в компьютерном вентиляторе. Ток потребления схемы – около 8 мА.

Превращаем в законченное изделие.

В данном случае имеем два больших недостатка, которые легко устраняются. Первый – медленный счет. Второй – разрядность индикатора ограничена пятью разрядами (99.999). Оба устраняются установкой счетчика – делителя между выходом микросхемы и входом транзистора.

Дополнительные элементы.
R1 – для нормальной работы IC.
R2 – нагрузочный резистор для нормальной работы счетчика DD1.
C1 – помогает при частичном разряде батарей.
DD1 – любой КМОП счетчик, обеспечивающий нужный коэф. деления.
С2 – устраняет высокочастотные наводки в кабеле.
R3 – защищает от замыканий в кабеле.
R4 – обрывной резистор или предохранитель на 200 мА, который защищает от короткого замыкания в кабеле.

Остается выбрать коэффициент деления.

Если Вы в точности повторили этот анемометр (с микросхемой делителя на 16 и педометром), то у Вас в руках отличный инструмент для измерения средней скорости ветра. По характеристикам он не уступает лабораторному анемометру. «Гурманы» могут использовать корректировочные таблицы последнего.

А дальше, необходимо использовать анемометр по назначению. К примеру, установить в том месте, где вы планируете расположить ветрогенератор и накопить статистику за неделю. В зависимости от результатов Вы сможете решить устанавливать ветрогенератор или нет.

Среднесуточная скорость ветра и шансы на «добычу» электроэнергии.

Мое скромное мнение, основанное на некотором опыте с ветрогенераторами, заключается в следующем.

( * речь идет не о текущей, а о среднесуточной скорости ветра)

* Если среднесуточная скорость не превысила 2,0 м/с, то ветрогенераторы не для Вас.
* Если среднесуточная скорость лежит в пределах от 2,0 до 3,0 м/с, то стоит посмотреть в сторону недорогих ветрогенераторов или красивых флюгеров. По функциональности и по количеству вырабатываемой электроэнергии они будут совпадать.
* Если среднесуточная скорость лежит в пределах от 3,0 до 5,0 м/с. Генераторы промышленного изготовления будут уверенно крутиться, но никогда не разовьют паспортную мощность. Исключение составляют самодельные ветрогенераторы с завышенным диаметром ветроколеса.
* Если среднесуточная скорость лежит в пределах от 5,0 до 10,0 м/с. У Вас будет работать любой ветрогенератор. Хороший, плохой, промышленный, самодельный, с горизонтальным ротором или вертикальным – не имеет значения.
* Если среднесуточная скорость выше, чем 10,0 м/с. Уже не так важен ветрогенератор, как прочность мачты, на которой он смонтирован. Кроме того, Ваша жизнь начнет напоминать жизнь возле аэропорта.
* Если среднесуточная скорость выше, чем 15,0 м/с. Перепроверьте схему делителя, разъемы и соединительные провода. Вы, наверняка, что то напутали 🙂

На этом все. Сделайте анемометр, установите, соберите «дату». Возможно, это сэкономит Вам время, деньги, и что не маловажно – нервы.

Если Вы собрались «обсчитывать» тахометрические данные с помощью компьютера или контроллера, то число импульсов можно перевести в скорость ветра по следующей (упрощенной) формуле:

Оба коэффициента определяются экспериментально, для каждого отдельного анемометра!

Ошибку измерения можно посчитать по эмпирической формуле:

Vошибки = 0,06 * V + 0,3 ( м/с ).

Отклонения равновероятны в сторону уменьшения и увеличения.

Источник

Измеряем силу ветра. Домашняя метеостанция

Размечаем стороны света

Проволочный каркас

Так ветроуказатель крепиться к оси

15 комментариев:

Грандиозно! ))) И просто одновременно! Уедем на море, постараюсь тоже воплотить этот проект в жизнь! ))
Ох лэпбук какой новый хороший! Красота! ))

))) Очень приятно, что вам понравилось )))

Спасибо! Наконец-то что-то интересное придумано! А то скукотища обычно была с этими наблюдениями.

Ой, я в школе просто ненавидела заполнять дневник наблюдений! А потом оказалось, что наблюдать погоду так интересно!))) Столько всего можно сделать, измерить и проверить!

Круто! И можно с дочкой такое сделать!

Буду рада, если вашей доченьке понравится 🙂

Спасибо, Татьяна. за колдуна! Мы с детьми наблюдали такой в аэроклубе, тогда родилась мысль создать уменьшенную копию, тоже думала о пакетах для мусора), теперь, благодаря вашему опыту, примерно представляю, как это осуществить))).

О, как здорово, что вы тоже будете делать! Надеюсь, потом покажете в «Катиной коллекции»? 😉

Обязательно покажем))). Сейчас собираю коллекцию занятий и игр с ветром и воздухом. Люблю делать все скопом))).

Замечательный флюгер получился!

Занятная идея. Очень понравилась. Спасибо.

Буду рада, если пригодится:)

Источник

Анемометр

Измеритель скорости ветра своими руками

Появилась задача собрать для одного проекта анемометр, чтобы снимать данные можно было на компьютере по интерфейсу USB. В статье речь пойдет больше о самом анемометре, чем о системе обработки данных с него:

1. Компоненты

Итак, для изготовления изделия понадобились следующие компоненты:
Шариковая мышь Mitsumi — 1 шт.
Мячик для пинг-понга — 2 шт.
Кусок оргстекла подходящего размера
Медная проволока сечением 2,5 мм2 — 3 см
Стержень от шариковой ручки — 1 шт.
Палочка от конфеты чупа-чупс — 1 шт.
Клипса для кабеля — 1 шт.
Полый латунный бочонок 1 шт.

2. Изготовление крыльчатки

К латунному бочонку были припаяны 3 куска медной проволоки длиной 1 см каждый под углом 120 градусов. В отверстие бочонка я припаял стойку из китайского плеера с резьбой на конце.

Трубочку от конфеты разрезал на 3 части длиной около 2 см.

Разрезал пополам 2 шарика и с помощью мелких шурупов из того же плеера и полистирольного клея (клеевым пистолетом) прикрепил половинки шарика к трубочкам от чупа-чупса.

Трубочки с половинками шарика надел на припаянные куски проволоки, сверху все закрепил клеем.

3. Изготовление основной части

Несущим элементом анемометра является металлический стержень от шариковой ручки. В нижнюю часть стержня (куда вставлялась пробка) я вставил диск от мышки (энкодер). В конструкции самой мышки нижняя часть энкодера упиралась в корпус мышки образуя точечный подшипник, там была смазка, поэтому энкодер легко крутился. Но нужно было зафиксировать верхнюю часть стержня, для этого я подобрал подходящий кусок пластика с отверстием точно по диаметру стержня (такой кусок был вырезан из системы выдвигания каретки CD-ROMa). Оставалось решить проблему с тем, чтобы стержень с энкодером не выпадал из точечного подшипника, поэтому на стержне непосредственно перед удерживающим элементом я напаял несколько капель припоя. Таким образом, стержень свободно крутился в удерживающей конструкции, но не выпадал из подшипника.

Причина, по которой была выбрана схема с энкодером, следующая: все статьи о самодельных анемометрах в Интернете описывали их изготовление на базе двигателя постоянного тока от плеера, CD-ROMa или еще какого изделия. Проблема с такими устройствами во первых в их калибровке и малой точности при малой скорости ветра, а во вторых — в нелинейной характеристике скорости ветра по отношению к выходному напряжению, т.е. для передачи информации на компьютер есть определенные проблемы, нужно просчитывать закон изменения напряжения или тока от скорости ветра. При использовании энкодера такой проблемы нет, так как зависимость получается линейной. Точность высочайшая, так как энкодер дает около 50 импульсов на один оборот оси анемометра, но несколько усложняется схема преобразователя, в котором стоит микроконтроллер, считающий количество импульсов в секунду на одном из портов и выдающий это значение в порт USB.

4. Испытания и калибровка

Для калибровки был использован лабораторный анемометр

Источник