Р/л технология
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Датчик направления ветра своими рукамиРаспечатать: Датчик направления ветра своими руками

Датчик направления ветра своими руками



На рынке представлено огромное количество готовых решений на любой вкус и цвет. Можно приобрести даже устройства, рассчитанные на полярные условия эксплуатации.

Однако, есть у них у всех один недостаток – высокая стоимость.

Если вас интересует технология построения датчиков направления и возможность сделать что-то полезное своими руками – этот материал для вас.

Существующие способы измерения направления ветра

1. Ультразвуковой. С одной стороны – это современный и достаточно практичный метод, но он подходит скорее только для промышленной реализации. Для построения измерительного прибора необходимо иметь не только высокоточные датчики звука, но и наработать практическую базу, на основании которой можно будет оценивать скорость движения воздуха между этими датчиками и его направление.

2. Механический. По сути метод объединяет в себе большой пласт различных реализаций, но принцип у всех один – ветер сдвигает флюгер, а специальная система с требуемой точностью считывает угол поворота.

3. Для метеоизмерений могут применяться специализированные комплексы, работающие по другим принципам (лидары, содары, радары, радиозонды и др.). Они используют в своей работе радиоволны, лазеры и др.

Мы остановимся только на механическом способе, как на наиболее реальном для исполнения своими руками.

Самый практичный, простой и зарекомендовавший себя способ измерения угла – дисковый энкодер, работающий по принципу кодирования Грея.

Энкодер Грея

Процедура измерения выглядит следующим образом:

1. Диск со специальными прорезями крепится на вращающейся оси;

2. Датчики (например, пары светодиод-приемник и герконы) фиксируют положение прорезей;

3. В зависимости от положения диска относительно датчиков на их выходе формируется двоичный код, который можно однозначно декодировать в определенное направление.

Несколько изображений для наглядности.

Диск со специальными прорезями

Рис. 1. Диск со специальными прорезями

Чертёж датчика

Рис. 2. Чертёж датчика

Другие механические способы измерения угла

Второй механический вариант определения угла – с применением резисторов. Способ подходит даже для аналоговых радиосхем. Принцип заключается в следующем:

1. В центре размещается проводник;

2. Вторым своим контактом он касается той или иной области на зафиксированной окружности (прямой контакт можно заменить герконами);

3. Каждая область сопоставляется с тем или иным номиналом резистора;

4. В зависимости от уровня тока устанавливается направление.

Этот метод отличается низкой точностью.

Третий вариант – магнитный датчик. На рынке можно найти готовые микросхемы, которые реализуют кодирование поворота в удобном формате. Единственное, что остается сделать – правильно закрепить микросхему и магнит, а также защитить ее от воздействия осадков.

Пример такого энкодера - AS5030 (применяется 8 битное кодирование по методу Грея). Есть и другие модификации с повышенной точностью и расширенным функционалом (программируемые, непрограммируемые, с инкрементным выходом, управлением двигателями BLDC и т.д.) - AS5035, …040, …140, 043 и др.

Технически устройство состоит из двух основных частей:

1. Самой микросхемы со встроенным энкодером,

2. И магнита.

Магнит крепится на подвижную часть, чип – на неподвижную.

Пример реализации датчика угла на AS5040

Сама схема подключения выглядит следующим образом.

Вариант печатной платы

Рис. 3. Вариант печатной платы

Конечная реализация

Рис. 4. Конечная реализация

Внешний вид устройства

Рис. 5. Внешний вид устройства

Микросхема поддерживает программирование точки отсчета. Калибровка при использовании совместно с контроллерами Picaxe будет выглядеть следующим образом:

do
readadc10 B.3, w0 ;чтение данных с микросхемы
pause 100
w0 = w0 * 64 / 182 ; конвертируем показания в градусы 0 - 360
debug
loop


Отлично сочетается микросхема и с другими микроконтроллерами (на ГитХаб есть даже готовая библиотека для Arduino - https://github.com/smellsofbikes/AS5040_arduino_library), имеется в том числе и аналоговый выход.

Автор: RadioRadar


Дата публикации: 19.01.2018
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics