Анемометр своими руками – Анемометр своими руками: самая простая схема

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.

partnerkis.ru

принцип действия, изготовление и подключение устройства

Дата публикации: 23 мая 2019

Определить на глаз точную скорость ветра не представляется возможным. Но в этом есть насущная необходимость, тем более что сегодня сила ветра успешно применяется в качестве альтернативного источника электрической энергии. Поэтому для получения точных данных о скорости ветра разработан и сконструирован специальный прибор – анемометр. В зависимости от используемых материалов и выполняемых функций различают несколько моделей анемометров, находящих широкое применение в быту, в лабораториях и на промышленных предприятиях.

Основные виды и варианты использования анемометра

Наиболее распространенные модели анемометра – это:

• Ручная модель с крыльчаткой, или так называемый лопастной анемометр. Его принцип действия напоминает работу вентилятора, что дало устройству еще одно название – вентиляционный анемометр. Попадая на широкую площадь поверхности лопастей, воздушная масса меняет интенсивность их вращения и позволяет легко рассчитать скорость ветра. От крыльчатки с помощью зубчатого колесного устройства запускается счетный механизм, отмечающий количество оборотов лопастей за единицу времени. Остается только вычислить скорость, которая будет равна произведению длины окружности траектории лопастей и количества оборотов. В числе главного преимущества данной модели – возможность определить не только скорость, но и направление ветра. Область применения лопастного анемометра – измерение параметров воздушных потоков в системах вентиляции и трубопроводах.

• Чашечный анемометр. Первая модель, сконструированная человеком для измерения скорости ветра. Лопасти устройства напоминают небольшие чашки, последовательно размещенные на концах металлической конструкции и направленные в одну сторону. Принцип работы чашечного анемометра аналогичен действию лопастной модели. Счетчик, «зашитый» в пластиковый корпус, точно определяет количество полных оборотов лопастей за единицу времени. Такой анемометр можно легко сделать своими руками.

• Термоанемометр – выполняет сразу две функции: определяет скорость и температуру воздушных масс. Принцип работы базируется на законах акустики: прибор улавливает звук, определяет его скорость и рассчитывает скорость ветра, одновременно отмечая его температуру. Электронная «начинка» гарантирует точность измерений и оперативную корректировку данных по мере изменения интенсивности перемещения воздушных масс. Термоанемометр находит широкое применение в ходе лабораторных исследований и контрольных замеров микроклиматических условий на рабочем месте в крупных промышленных цехах.

Принцип действия анемометров всех перечисленных моделей практически одинаков. Закрепленное на высоком шесте устройство поднимают как можно выше и устанавливают в направлении, позволяющем точно уловить движение воздушных масс. Механические анемометры контролируют по поверочному устройству, входящему в комплект поставки. На индукционных моделях показания, выраженные в метрах в секунду, отображаются на встроенном циферблате.

Чашечный анемометр своими руками: схема устройства

Для изготовления самодельного анемометра в домашних условиях понадобится старая модель видеомагнитофона. Его блок вращения головок станет основой будущей конструкции. Для этого с узла снимают лишние детали, чтобы получить в остатке только каркас с осью, блок подшипников и шайбу для крепления двигателя. Всего перечисленного вполне достаточно для замеров и расчета энергии ветра. Для дальнейшей работы потребуются домашние электроинструменты и немного терпения:

• Во вращающейся части высверливаются отверстия диаметром 4мм, на которых будут устанавливаться чашки лопастей. Три отверстия на одной из них уже есть – это места креплений внутренних узлов в разобранном магнитофоне. По ним стоит ориентироваться, выбирая места для оставшихся девяти отверстий.
• В отверстия вставляют болты типа М4 длиной 10мм. Надежно закрепить чашки и исключить их вращение на оси лопасти помогут резиновые шайбы, вырезанные из старой велосипедной камеры.
• Теперь нужно взять 4 пластмассовые кружки для воды одного размера и просверлить в дне отверстие 4мм. Ручки чашек срезают «под корень».
• Чашки крепят на оси, разворачивая их в одном направлении и фиксируя с помощью болтов и резиновых шайб. Полностью собранная конструкция должна легко вращаться под воздействием даже легкого ветра.

Теперь можно собрать конструкцию полностью. Для этого:

• На вращающуюся часть узла устанавливается и крепится магнит, еще один элемент старого велосипеда. Затем проводится балансировка узла вращения, чтобы исключить одновременное вращение шеста вместе с движущимися лопастями.
• В качестве счетного датчика можно использовать снятый с велосипеда мини-компьютер. Его приклеивают к неподвижной части узла, закрыв магнит листом картона. Обязательно стоит проверить датчик тестером на быстроту срабатывания.
• Остается подключить кабель и закрепить на неподвижной части устройства кусок металлического уголка для последующего монтажа конструкции.

Схема подключения и настройки анемометра

Для точной настройки самодельного анемометра потребуется стандартная модель устройства, изготовленная в заводских условиях. В ходе одновременно выполняемых замеров показания обоих приборов должны полностью совпадать. В случае если достать готовую модель устройства не представляется возможным, самодельный анемометр можно проверить в ходе движения автомобиля в условиях полного отсутствия ветра. Количество вращений лопастей должно соответствовать показаниям спидометра. Остается только рассчитать радиус колеса в мм и сделать соответствующий перерасчет по геометрическим размерам анемометра.

После проверки точности измерения можно приступать к установке конструкции на крышу дома. Для этого понадобится достаточно высокий прочный шест, чтобы измеряемый поток воздушных масс не ограничивали расположенные рядом деревья и постройки. И для полного завершения работ остается только подключить электронную часть прибора. Теперь анемометр полностью готов выполнять свою основную функцию – фиксировать точную скорость ветра за окном.

altenergiya.ru

Cамодельный анемометр – Zelectro

Автор: roman2205

   

История такова. Перед тем как тратить деньги на большой проект ветряка решил сначала сделать анемометр, который покажет есть ли у меня ветры. А потом будет как дополнительный датчик для тормозной системы, который будет оповещать, что поднялся сильный ветер.

Должно было получиться что-то вот такое

 

 

 

Этапы изготовления самого датчика:

Корпус сделал так: взял кусок квадратной трубы в ней вырезал окошко, чтобы через него потом смонтировать начинку (кстати окошко вырезал с температурой, но так мне очень хотелось это сделать, что встал и пошел пилить). Затем внутрь приварил пластину (держатель внутреннего подшипника), тогда приварил низ (держатель нижнего подшипника). Когда решил делать верх задумал сделать скатную крышу-для этого вырезал четыре треугольника и аккуратно поприхватывал, а затем проварил полностью и так сделал заостренный козырек. Тогда зажал в тиски и сверлом на 0,5 мм меньше, чем диаметр подшипника просверлил вертикально отверстие в нижние крышке и в средние, оба для подшипников. Чтоб подшипники стали с натяжкой подгонял разверткой. Подшипники встали как родные. Затем в них вставил чуть-чуть подшлифованный гвоздь 100-ку при этом в середине окошка надев на него пластмассовую шаийбу с 4-мя прорезями. На гвозде снизу нарезал резьбу и на нее накрутил крыльчатку.

Крыльчатку изготовил так: к гайке электродом двойкой приварил три гвоздя потом их обрезал и на концах нарезал резьбу которой прикрутил половинки от мячика.

К корпусу приварил держатель- шестигранный пруток из нержавейки. Сам корпус покрасил белой эмалью два раза, чтобы точно не ржавел.

Решил не придумывать велосипед, а сделать так как в компьютерной мышке, есть пластмассовая шайба с четырьмя прорезями на оси вращения, когда крыльчатка крутится то крутится и шайба при этом проемы мелькают над датчиком, который крепится к передней крышки и когда крышка прикручивается, то он как раз становится так что шайба с прорезями крутится и заступает и отступает световой поток от светодиода к фототранзистору. Все… тут вам и импульсы, а их можно посчитать и иметь количество оборотов в секунду.

Светодиодиодно – фототранзисторный датчик выдернул из принтера, там таких навалом.

 

Сначала сделал из теннисных мячиков

 

Пришлось немного модифицировать прибор. На крыльчатка от теннисных мячиков он стартовал при ветре 5м/с. были куплены мячики в магазине детских игрушек диаметром 55 мм. Стартует при 2м/с и ведет измерения до 22 м/с, Мне хватаєт.

---

 

После того как датчик был готов. Надо было сделать электронику.

Первый вариант был самодельный ЛУТ технология + зеленая маска из Китая, сохнет под ультрафиолетом.

55 на фотографии это оборотов в секунду. Надо было как-то перевести в м/с. Долго думал как, достал даже два анемометры старый еще с СССР и китайский за 50 $, но с поверкой возникли проблемы, потому что ветер порывистый и не дует стабильно.

Поэтому придумал так: в выходной день я с Папой нашли за городом 2 км ровной дороги без машин, без ветра и с обеих сторон посадка деревьев (Папа за рулем а я сидел наполовину за окном) и давай гонять взад вперед. Сначала выставил СССР-кий и китайские анемометры я убедился, что они оба показывают одинаково и правильно, потому что если разделить скорость на спидометре машины на 3,6 то получалась цифра которую показывали анемометры в м/с. Папа ехал с одинаковой скоростью и приборы показывали одинаковый ветер. Таким образом я и проверял свой прибор. Папа добавлял каждый раз +5 км в час, а я записывал новый показатель (оборотов в секунду). Замеры провел трижды. Когда мы ехали более 80 км/ч (22м/с) мой анемометр уже не мог раскрутиться и цифра замирала, потому более 22м/с он не измеряет….

Кстати, Китайский показывал до 28м/с. СССР-кий до 20м/с. Когда установил его в месте с доработанной программой, еще раз сверил с китайским все сошлось.

 

Сейчас переделывается под Ардуино.

 

В планах это докрутить в систему умного дома, чтобы можно было со смартфона заходить и управлять нагрузками в доме, смотреть температуру в доме (для меня это актуально, просто порой газ выключают зимой и хорошо видеть какая температура) будет еще датчик газа, и плюс будет отображаться скорость ветра у дома.

---

 

Видео работы

---

 

Результаты работы за зиму

с-сть — часов за зиму
0 м/с — 511,0
1 м/с — 475,0
2 м/с — 386,5
3 м/с — 321,2
4 м/с — 219,0
5 м/с — 131,5
6 м/с — 63,3
7 м/с — 32,5
8 м/с — 15,4
9 м/с — 9,1
10 м/с — 5,0
11 м/с — 3,5
12 м/с — 2,2
13 м/с — 1,3
14 м/с — 0,8
15 м/с — 0,5
16 м/с — 0,5
17 м/с — 0,2
18 м/с — 0,0
19 м/с — 0,1

По результатам за две зимы я увидел что ветры у меня не сильные и ветряк будет не эффективен, поэтому сделал маленький с лопастями по 50см. мощностью в пику 150 Вт. Сделал просто, чтобы хотя бы одна экономная лампочка светила когда свет пропадет.

---

 

Теперь немного о Arduino.

Нашел в Интернете схему работы мышки, она наглядно иллюстрирует как работает моя система.

 

Отталкиваясь от схемы мышки я сделал следующую схемку.

 

Импульсы поступают с фототранзистора на Arduino, а он воспринимает их как нажатия кнопки.

Алгоритм работы программы таков: Считаем сколько нажатий кнопки произошло за одну секунду вот и имеем частоту вращения. Для того чтобы эту частоту перевести в м/с. еще когда я делал на Атмел я сделал алгоритм расчета частоты в м / с. Выглядел он так:

 

int ob_per_sec=0; // Переменная в которую попадает частота оборотов в секунду.

int speed_wind=0; // Сюда будет попадать значение после пересчета частоты в м/с.

int speed_wind_max=0; // Сюда попадает максимальное значение показаний ветра м/с.

 

int speed_wind_2=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 2 м/с.

int speed_wind_3=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 3 м/с.

int speed_wind_4=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 4 м/с.

int speed_wind_5=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 5 м/с.

…………………………………………………………..

int speed_wind_22=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 22 м/с.

 

if (ob_per_sec >0 && ob_per_sec<4) { speed_wind=2; speed_wind_2++;}

if (ob_per_sec >4 && ob_per_sec<7) { speed_wind=3; speed_wind_3++; }

if (ob_per_sec >7 && ob_per_sec<11) { speed_wind=4; speed_wind_4++; }

if (ob_per_sec >11 && ob_per_sec<15) { speed_wind=5; speed_wind_5++; }

if (ob_per_sec >15 && ob_per_sec<18) { speed_wind=6; speed_wind_6++; }

if (ob_per_sec >18 && ob_per_sec<23) { speed_wind=7; speed_wind_7++; }

if (ob_per_sec >23 && ob_per_sec<27) { speed_wind=8; speed_wind_8++; }

if (ob_per_sec >27 && ob_per_sec<30) { speed_wind=9; speed_wind_9++; }

…………………………………………………………..

if (ob_per_sec >60 && ob_per_sec<67) { speed_wind=22; speed_wind_22++; }

 

if (speed_wind> speed_wind_max){ speed_wind_max = speed_wind ;}// проверяем и перезаписываем, если максимальное значение больше чем предыдущее записанное.

 

И выводим на экран значение.

speed_wind

speed_wind_max

 

При необходимости можно затем просмотреть сколько минут дул ветер с определенной скоростью, для этого нужно на экран вывести переменную (с необходимым индексом скорости) speed_wind_№ (но разделить ее на 60, чтобы получились минуты.).

Я у себя в программе сделал так: при нажатии определенной кнопки поочередно выводятся все переменные, от speed_wind_1 до speed_wind_22.

В данный момент еще реализованы не все элементы нашего сообщества. Мы активно работаем над ним и в ближайшее время возможность комментирования статей будет добавлена.

zelectro.cc

Самодельный анемометр. Как сделать анемометр из электрического двигателя. Калибровка. (перевод).

Анемометр – прибор, предназначенный для измерения скорости воздушного (газового) потока. Ниже приводится авторизованный сокращенный пересказ статьи о том, как можно сделать самодельный анемометр из электрического моторчика. Оригинал статьи размещен на этом сайте. .

Если вы собираетесь в своем хозяйстве использовать ветровой генератор, вам потребуются для первоначальной оценки узнать ветровую обстановку на месте, где предполагается установка ветряка. Это даст вам исходную, базовую оценку, какой мощности ветряк и генератор вы можете построить. Коммерческие анемометры достаточно дороги, поэтому можно сделать анемометр самостоятельно. В качестве лопастей анемометра прекрасно подходят половинки пластиковых пасхальных яиц.

Еще нам потребуется небольшой бесщеточный электродвигатель на постоянных магнитах. Основной критерий выбора — минимальное сопротивление подшипников на валу двигателя. Так как ветер может быть весьма слабый и из-за трения он не сможет провернуть вал двигателя. В данном случае я использовал двигатель от неисправного старого жесткого диска. ( Такие диски можно очень дешево купить на интернет аукционах, развалах местного радиорынка или магазинах и мастерских, занимающихся ремонтом и продажей компьютеров . DelaySam.ru ). Впрочем, конструкция анемометра понятна из фотографий.

Такой двигатель представляет собой 12 катушек, расположенных на статоре и ротор, на котором находится постоянный магнит. Для управления таким двигателем используются специальные контроллеры и драйверы. Но если начать вращать ротор, то на катушках начнут наводиться электрический ток. Причем частота этого тока будет, естественно, напрямую связана с частотой вращения ротора. А она, в свою очередь, зависит от скорости ветра. Именно эти факты мы и будем использовать при построении самодельного анемометра.

Основная трудность при строительстве — это сделать исключительно сбалансированный ротор анемометра. Сам двигатель установлен на массивном основании, а на его ротор насажен диск из толстого пластика. Из пластиковых яиц мы вырезаем 3 совершенно одинаковых полусферы. С помощью стальных стержней или шпилек мы закрепляем полусферы на диске, тщательно разметив его на сектора по 120 градусов. Тщательная балансировка выполняется в помещении, где нет никакого движения ветра при горизонтальном положении оси анемометра. Подгонка веса производится при помощи надфилей. Ротор должен останавливаться в любом положении, а не в одном и том же.

Поскольку мы используем совершенно случайный электродвигатель и самодельный ветряк, мы совершенно не знаем, как он будет взаимодействовать с ветром. Нам придется калибровать наш анемометр самостоятельно. И для этого нам потребуется сделать простейший частотомер. Он будет преобразовывать частоту на его входе в напряжение или ток. Схемы таких частотомеров можно найти в журналах для радиолюбителей. Самый простейший такой преобразователь — это обычный интегратор (НЧ-фильтр), состоящий из диода и конденсатора. На выходе мы используем стрелочный миллиамперметр. (Примерные схемы простого частотомера см на оригинале статьи) .

Если вы используете какой либо усилитель в схеме частотомера, и питаете его от батарейки, вы должны понимать , что снижение ее напряжение могут оказывать влияние на показания прибора.

Калибровать самодельный анемометр лучше всего с помощью автомобиля. Правда потребуется какая то мачта, что бы анемометр не попадал в зону возмущенного воздуха, создаваемую автомобилем. Иначе его показания будут сильно искажены. Да и сам спидометр автомобиля проверяют с помощью GPS-навигатора, показывающего истинную скорость автомобиля.

Для калибровки выбирают безветренный день. Тогда калибровку можно произвести быстро. Если же дует какой либо ветер, то придется довольно долго ездить туда и обратно по дороге, что бы скорость ветра сначала прибавлялась в скорости движения, а затем вычиталась. И придется вычислять какие то средние значения. Да еще и ветер при этом не должен меняться. Это сложно и муторно. Поэтому лучше дождаться штиля и при движении по прямой дороге быстро откалибровать анемометр. Учтите, что спидометр нам будет показывать км/час, а скорость ветра нас интересует в м/сек. И соотношение между ними — 3,6. Т.е. показания спидометра надо делить на 3,6. Если автомобиль едет со скоростью 40 км/час, то значит скорость ветра, обдувающего анемометр равна 11,12 м/сек. При калибровке удобно использовать диктофон. Вы просто надиктовываете показания спидометра и прибора, а дома, в спокойной обстановке сможете сделать новую шкалу для своего анемометра.

Теперь, располагая анемометром, мы сможем собрать весьма достоверную информацию о ветровой обстановке в зоне будущей работы ветряка. И это позволит нам сделать правильный выбор и в плане конструкции и типа ветряка, а также мощности генератора.

(пересказ Константина Тимошенко).

delaysam.ru

Анемометр v.1.0: vladikoms — LiveJournal

Сделал измеритель скорости ветра для будущей метеостанции. Не уверен, правда, что будет нормально работать, т.к. опыта в области анемометростроения у меня нет. Зато вдоволь наигрался с оптопарой от шариковой мыши и проверил её возможности в плане измерения скорости (частоты) вращения

Из закормов Родины взял советский шаговый двигатель

Разобрал, вытряхнул из него все лишнее: убрал статор, выпрессовал звездочки и магнит на роторе. Вот сколько всего ненужного получилось

Остался вал ротора, корпус и подшипники. Подшипники промыл бензином чтобы удалить смазку, которая имеет свойство замерзать на морозе. Собрал остатки воедино, это и будет основой механической части. Далее выпилил кусок печатной платы компьютерной мыши с оптопарой. Вал кодирующего колеса через термоусадочную трубку соединил с валом двигателя. Оптопару укрепил на кронштейне

Далее подобрал шпильку диаметром 5 мм и металлическую трубку

Шпильку подстыковал к другому концу выходного вала и снаружи зафиксировал трубкой.

Трубка одевается на вал втугую, но для надежности дополнительно залил внутрь эпоксидку

Перехожу к ходовым испытаниям. Спаял схему

Написал небольшую программу – тахометр, которая по формуле рассчитывает количество оборотов в соответствии с количеством импульсов, поступающих на вход микроконтроллера за единицу времени. Каждый замер длится 1 секунду. Результаты замеров записываются в массив данных. Затем вычисляются средняя (RPM) и максимальная частота вращения (RPMMAX). Скачать скетч для ардуинки можно тут

К валу подсоединил двигатель постоянного тока, и покрутил на разных оборотах.

Получилось измерять скорость вращения примерно до 1800 об/мин, что соответствует 30 об/сек. При дальнейшем увеличении частоты вращения, показания резко снижаются. Не понятно что на это влияет – то ли сам алгоритм не успевает считать, то ли не хватает быстродействия фототранзистора. А может и то и другое. В любом случае, в качестве анемометра схема вполне работоспособна.

Чтобы защитить изделие от атмосферных воздействий, нужно поместить это всё в какой нить герметичный корпус. Для этой цели подобрал корпус от неисправного двигателя

Вытряхнул из него внутренности

С мыслью “из чего бы сделать крыльчатку?” прогулялся в магазин детских товаров. Немного побродил и таки нашел нужную погремушку! Купил, принёс домой

Достал 2 больших шарика. Диаметр у них 50 мм

Ну и, как вы уже наверное догадались, распилил каждый пластмассовый шарик на две равные половинки. Половинки цветные, очень хорошо было резать – отлично видно линию распила. Чудеса превращения шариков в крыльчатки:

Стойки, на которых держатся крыльчатки, изготовил из спиц от зонтика. Они лёгкие и прочные. Закрепил стойки к чашечкам с помощью винтов М3, второй конец одел на шпильку вала. Длину стоек выбрал произвольно, около 70 мм. Не знаю много это или мало. Так же непонятно – сколько чашечек нужно? в Интернете находил конструкции с 3 шт, поэтому сделал пока тоже с 3-мя. Изделие в сборе

Получилась довольно внушительная штуковина. Слабый ветер навряд ли будет чувствовать, но на смерчи, ураганы как-то реагировать должна. Испытания покажут. Может у кого нить есть мысли как доработать механическую часть для улучшения характеристик?

vladikoms.livejournal.com