Si está interesado en construir un anemómetro básico Arduino (medidor de velocidad del viento) para controlar la fuerza del viento en su ubicación, podría estar interesado en este manual rápido que preparé para construir un anemómetro Arduino crudo.

Una búsqueda en Google proporcionará una gran cantidad de estaciones meteorológicas listas para usar, cuyo precio oscila entre $100 y más de $500, y anemómetros mucho más robustos para los amantes de Arduino, que van desde unos pocos dólares hasta más de $100. Puede comprar un anemómetro tan resistente (en la foto a continuación) de Adafruit.

Sin embargo, opté por el final del presupuesto de la escala y elegí mi propio sensor de velocidad del viento casero que usé anteriormente para mis pruebas de monitor de flujo de aire. La base del sensor de velocidad del viento simple es un ventilador de enfriamiento BLDC de marco abierto económico y fácilmente disponible que se vende como parte de reemplazo para ciertas cocinas de inducción (Sencillo monitor de aire).

Sí, ahora usando su Arduino junto con un dispositivo casero muy simple, puede construir un anemómetro que funcione no solo para medir la velocidad del viento sino también el flujo de aire en un sistema de ventilación. Puede elegir/construir el tipo de anemómetro/sensor de velocidad del viento que mejor se adapte a sus necesidades.

Mi pensamiento era el ventilador pirateado (ver mi proyecto de monitor de flujo de aire) en una corriente de aire y medir los impulsos eléctricos con un optoacoplador. Sosteniendo la configuración frente a un ventilador de mesa, giró libre y rápidamente, así que pensé que era un buen comienzo. Como se explica en el artículo mencionado anteriormente, puse de nuevo la configuración de mi ventilador pirateado en la corriente de aire, y mi tacómetro sin contacto mostró un RPM de 300. Además, mi alcance a través de los cables de tacho estimó una frecuencia de señal de tacho de 10Hz, que parecía ¡Una señal de entrada sensible para el microcontrolador Arduino!

El circuito para la parte del sensor de velocidad del viento es muy simple. Como el anemómetro (sensor de velocidad del viento) podría estar al final de unos cinco metros de cable, utilicé una fuente de alimentación de 5V CC y la aislé galvánicamente de la placa Arduino. Los componentes principales son el optoacoplador PC817 y, por supuesto, el ventilador pirateado. Pensé que debía tener algunos otros fotoacopladores en la casa, pero no pude encontrar ninguno. De todos modos, la PC817 elegida al azar funcionó para mí. Esta es la primera versión (v1) del esquema del sensor de velocidad del viento; en realidad, una versión modificada de los viejos circuitos simples que utilicé en mi proyecto de monitor de flujo de aire.

Todo lo que está a la izquierda del conector etiquetado como FAN está en el ventilador pirateado configurado como sensor de velocidad del viento. El circuito es alimentado por 5VDC. El optoacoplador PC817 (OC1) proporciona aislamiento galvánico entre la salida del ventilador y la entrada del microcontrolador. La resistencia de 2.2K (R1) es para limitar la corriente de funcionamiento del LED dentro del optoacoplador, mientras que la resistencia de 10K (R2) es una resistencia pull-up. Este circuito funcionará con cualquier microcontrolador, aquí con un Arduino Uno solo porque lo tengo.

Lo siguiente es alimentar la señal a una entrada digital en el Arduino. Cualquier pin sería suficiente, ¡pero tenía uno en mente! El pin ATmega que se saca al pin digital Arduino 2 es un pin de interrupción externa. El chip ATmega tiene un hardware especial para observar si el pin cambia de estado y llama a una rutina definida por el usuario cada vez, si está configurado así. Las interrupciones son para escuchar y monitorear para decirle al código principal que algo ha sucedido. La interrupción es manejada por hardware de microcontrolador y reacciona de manera muy rápida y eficiente ante un evento detectado. Tenga en cuenta que Arduino Uno solo tiene dos pines de interrupción disponibles: D2 y D3.

La siguiente etapa fue escribir el código Arduino para registrar la velocidad del viento en m / s, que preparé modificando un código prestado de la web. El boceto de Arduino que se presenta a continuación se ha diseñado para proporcionar una estimación aproximada de la velocidad del viento y, por lo tanto, no debe considerarse para un proyecto de anemómetro serio.


#include

#define WindSensorPin (2) // The pin location of the anemometer sensor D2

volatile unsigned long Rotations; // Fan rotation counter used in interrupt routine

volatile unsigned long ContactBounceTime; // Timer to avoid contact bounce in interrupt routine

float WindSpeed; // Speed m/s

void setup() {

Serial.begin(9600);

pinMode(WindSensorPin, INPUT);

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(WindSensorPin), isr_rotation, FALLING);

Serial.println("Wind Speed Test");

Serial.println("Rotations\tM/S");

}

void loop() {

Rotations = 0; // Set Rotations count to 0 ready for calculations

sei(); // Enables interrupts

delay (3000); // Wait 3 seconds to average

cli(); // Disable interrupts

// Convert to m/s using the derived formula (see notes)

// V = N(0.35/3) = N * 0.12

WindSpeed = Rotations * 0.12;

Serial.print(Rotations); Serial.print("\t\t");

Serial.println(WindSpeed);

}

// This is the function that the interrupt calls to increment the rotation count

void isr_rotation () {

if ((millis() - ContactBounceTime) > 15 ) { // Debounce the switch contact

Rotations++;

ContactBounceTime = millis();

}

}

El circuito del sensor de velocidad del viento funciona como un interruptor que se activa dos veces por revolución del cubo del ventilador. Cuando se cierra el interruptor, el pin D2 se colocará en GND por un corto período de tiempo, y el borde descendente en D2 del Arduino se usa para detectar cada vez que el cubo del ventilador pasa por una rotación. Para calcular la velocidad del viento en m / s, empleé la fórmula de velocidad angular a lineal:

Tenga en cuenta que la velocidad de rotación de las palas del sensor de velocidad del viento cuenta directamente con su geometría. Mi sensor de velocidad del viento emite dos pulsos por revolución, y la distancia entre el eje de rotación y el centro del cubo es de aproximadamente 55 mm.

Aunque mi programa es extremadamente ejecutable, todavía creo que (especialmente las matemáticas) podría necesitar algunos refinamientos (sería más preciso en la versión final, más sobre eso en breve).

Primero, uní la maqueta con la ayuda de un escudo de prototipos Arduino Uno. Luego alimento el hardware Arduino a través de USB y uso una fuente de alimentación de placa de 5V CC para la parte del sensor de velocidad del viento.

Medir la velocidad del viento con un anemómetro incorporado ha sido un poco más difícil que muchos otros experimentos. Para obtener las lecturas, comencé con un ventilador de velocidad variable montado muy cerca del sensor de velocidad del viento y anoté las lecturas que se muestran en el monitor serie.

También intenté usar un anemómetro de mano barato para verificar los resultados mientras monitoreaba el monitor serie Arduino. Sorprendentemente, ¡los resultados finales fueron casi consistentes!

Ambos anemómetros se mantuvieron uno al lado del otro a diferentes velocidades del ventilador y ambas lecturas se filmaron simultáneamente (usando dos teléfonos móviles, una tarea realmente agotadora) para que pudieran compararse más tarde. He hecho más pruebas y haré un seguimiento de esto en breve. Para mí es difícil probar realmente mi anemómetro casero porque todavía no tengo un equipo de prueba decente. Quizás algunos de ustedes tengan un consejo para mí.

Nota al margen: en un anemómetro digital portátil como el que utilicé aquí, el ventilador en la parte superior genera impulsos magnéticos, la electrónica interna los maneja y convierte en una información precisa de la velocidad del viento. La pantalla digital también indica qué tan fuerte es el viento en la escala de Beaufort, una escala internacional de fuerza del viento de 0 (aire tranquilo) a 12 (huracán).

Espero que disfrute de esta idea simple de construir un anemómetro de hobby usando lo que se tenga a mano de dispositivos electrónicos. Realmente quería que la idea del anemómetro casero es que fuera más allá. Si aún le parece interesante y quiere compartir algo útil, envíe sus comentarios.

Fuente original (en inglés): Anemometer
Autor del tema: TK HAREENDRAN
Crédito de las imágenes: electroschematics.com

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