Исследовательская работа «Анемометр»

Анемометр применяется для определения скорости порывов ветра в аэропортах и на аэродромах,  им можно проверить эффективность работы вентиляционного оборудования в различных промышленных установках. Можно использовать в военных целях, например для корректировки артиллерийских расчётов, беря поправку на фактическую силу ветра и т. д.

Цель работы: проанализировать возможность создания анемометра из подручных, бросовых материалов с минимальными затратами, сконструировать механический анемометр.

Задачи работы:

• проанализировать принцип измерения неэлектрической величины путём преобразования в зависимую от неё электрическую величину;
• изучить принцип работы машины постоянного тока с постоянными магнитами в режиме генератора, проанализировать возможность её использования в качестве преобразователя скорости вращения в электрическую величину – напряжение;
• сконструировать анемометр из подручных материалов;
• разработать простейшую электронную схему для передачи получаемого напряжения в микроконтроллер “Arduino” с целью последующей обработки;
• в среде IDE написать программу;
• откалибровать анемометр – опытным путём получить график зависимости напряжения от скорости ветра;
• доработать программу путём уточнения коэффициентов, или формулы связи между напряжением и скоростью ветра.

Предмет исследования: снятие зависимости напряжения на выводах датчика (генератора постоянного тока) “U” от скорости вращающего его ветра “v”;  f = U(v).

Объект исследования: генератор постоянного тока, цифровой вольтметр, микроконтроллер “Arduino”.

Гипотеза исследования: мы предполагаем, что можно из подручных бросовых материалов, микродвигателя от сломанной детской игрушки, реле, двух светодиодов и китайской платы микроконтроллера “Arduino”, изготовить и откалибровать анемометр даже без эталонного прибора.

Основные результаты: 

• мы разобрались в принципе измерения неэлектрических величин путём преобразования в зависимые от них аналоговые электрические величины (ток, напряжение);
• разобрали принцип действия и проанализировали работу машины постоянного тока, получили характеристику зависимости напряжения на выводах генератора от скорости ветра;
• сделали вывод о возможности использования микрогенератора в качестве датчика скорости вращения анемометра;
• сконструировали анемометр из подручных материалов;
• провели серию экспериментов с целью калибровки прибора и установления связи между напряжением микрогенератора и скоростью ветра;
• разработали электронную схему подключения микрогенератора к микроконтроллеру “Arduino”;
• рассчитали связь между напряжением микрогенератора – величиной, выдаваемой АЦП – и скоростью ветра, определили необходимый коэффициент связи;
• определили технические характеристики нашего анемометра исходя из параметров микрогенератора;
• написали программу в среде «IDE»;
• опробовали анемометр в работе;
• сделали выводы, поставили задачи на будущее.