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.

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.

Измеритель скорости ветра своими руками

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

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

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

3. Изготовление основной части

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

Сделав своими руками очень простое приспособление и используя это приложение вы получите настоящий анемометр для измерения скорости ветра или потока воздуха в вентиляционной системе. Можно выбрать конструкцию анемометра которая будет лучше соответствовать вашим требованиям.

Определение скорости ветра основано на измерении скорости вращения магнита магнетометром телефона. Для каждой конструкции анемометра определена зависимость скорости вращения от скорости потока воздуха. Эти зависимости можно редактировать.

Вы можете усовершенствовать предложенные конструкции или сделать свою и откалибровать её.

Чтобы выбрать единицы измерения (m/s, km/h, ft/s, mph, knots, Bft, Hz (оборотов в секунду), RPM (оборотов в минуту)) или среднее значение ("Avg1" - последнее значение, "Avg3" и "Avg7" - среднее значение) нажмите на семисегментный дисплей.

Не пренебрегайте защитным чехлом для телефона.

"Уличный" анемометр

Если нужно измерять скорость ветра на открытом воздухе, то этот тип лучше всего подойдет для этого. На изменения не влияет направление ветра (крыльчатый анемометр) и крыльчатку не унесет сильный порыв ветра ("Чувствительный" анемометр).

Технические характеристики:
Диапазон измерения от 0.5 м/с до 15 м/с.
Точность 0.5 м/с.

Для изготовления анемометра нужно вырезать из алюминиевой банки квадрат размером 3х3 дюйма (7.6х7.6 см).

На получившимся листе нужно сделать разметку.

Сделать разрезы ножницами до меток.

Очень аккуратно придать нужную форму. Если крыльчатка сразу не принимает нужную форму, то она может выровняться после проделывания отверстия в центре.

Все острые углы нужно отрезать. Это нужно делать так чтобы отрезанный угол не попал кому-нибудь в глаз.

Крыльчатка прикручивается винтом к стержню шариковой ручки. Внутренний диаметр стержня может очень сильно различаться. Поэтому трудно написать какой размер винта подойдет. На фото используется винт с размером резьбы 2x6 мм. Головка винта должна быть плоской (потайной), потому что на ней должен хорошо лежать магнит. Предпочтителен шлиц винта Pozidriv (PZ), т.к. такой шлиц нужен в другой конструкции анемометра.

Вместо винта можно использовать очень маленькие шурупы, гвоздики, или даже приклеить крыльчатку и магнит жевательной резинкой (жвачке нужно дать время подсохнуть). Если гвоздик чуть меньше чем нужно, тогда сделайте на нем зазубрины.

Теперь нужно сделать маленький крестик из квадрата размером 1/2 дюйма (1.2 см) с маленькой вмятиной в центре. Можно использовать квадратик меньшего размера, например если внутренний диаметр ручки меньше.

Крестик аккуратно вставляется в ручку и проталкивается до упора.

Анемометр почти готов. Он должен легко крутиться если на него подуть. СТЕРЖЕНЬ ДОЛЖЕН КАСАТЬСЯ КРЕСТИКА ТОЛЬКО ШАРИКОМ (возможно для этого придется сделать крестик чуть меньше). ЧТОБЫ ЭТО ВИДЕТЬ, ШАРИКОВАЯ РУЧКА ДОЛЖНА БЫТЬ ПРОЗРАЧНОЙ.

Теперь нужно сделать так чтобы стержень не болтался в ручке. Для этого отрезается верхняя часть заглушки слой за слоем, до размера отверстия когда стержень будет свободно вращаться.

Осталось прикрепить магнит и анемометр готов. Используется неодимовый магнит размером 4x4x4 мм (неодимовый магнит большего размера плохо центрируется на головке винта и его придется приклеивать). Полюса магнита должны быть направлены радиально. Найти полюса у кубика поможет другой магнит. Если есть маркер, обязательно сделайте им метки на магните.

Чтобы крыльчатка не вылетела из ручки при сильном порыве ветра, можно примотать несколько слоев клейкой ленты до диаметра не проходящего в отверстие заглушки. Нельзя мотать слишком много слоев чтобы не было задевания ручки при вращении.

Для изготовления анемометра можно использовать ручки других типов (например "Bic Cristal").

Чтобы снять заглушку, поместите лезвие ножа как показано на фото и надавите.

Для этой ручки нужно использовать крестик меньшего размера сделанный из квадратика размером 3/8 дюйма (9 мм).

Размер используемого винтика 2.5х6 мм (#3) (или гвоздь 1.8 мм с зазубриной).

Если нет возможности купить маленький неодимовый магнит, тогда можно использовать магниты для маркерной доски.

Гибкие магниты очень слабые и не могут быть использованы.

Зависимость частоты вращения от скорости ветра:
2 Hz - 1.5 m/s
4 Hz - 2.7 m/s
6 Hz - 3.8 m/s

"Чувствительный" анемометр

Технические характеристики:
Диапазон измерения от 0.5 м/с до 3.5 м/с.
Точность 0.5 м/с.
Интервал обновления 2-5 сек.

Вырезать прямоугольник размером 3x2 дюйма (7.6x5.1 см).

Сделать разметку на три прямоугольника шириной 1 дюйм (2.53 см).

Очень важно использовать винтик со шлицем Pozidriv (PZ). Потому что в таком шлице игла не задевает боковых стенок. Длинна винта должна быть наименьшей, чтобы магнит находился как можно ниже. На фото используется винт 2x6 мм.

После закручивания винта, "крылья" аккуратно разводятся и крыльчатки придается нужная форма.

Чтобы магнит хорошо держался на винте, нужно прикрутить еще одну гайку. Но не закручивать её.

Из-за прикрепления неодимового магнита (размером 4x4x4 мм), поднимается центр тяжести крыльчатки и она становится нестабильной на игле. Чтобы опустить цент тяжести, к ВНУТРЕННЕЙ части "крыльев" нужно приклеить грузики (используются шайбы для винта 4 мм).

Крыльчатка может крутится не только на шиле, но и на ОЧЕНЬ ХОРОШО заточенных карандашах или на швейной игле прикрепленной к карандашу. На швейной игле крыльчатка крутится лучше всего, однако такой вариант требует большой осторожности и КАТЕГОРИЧЕСКИ НЕ ПОДХОДИТ ДЛЯ ДЕТЕЙ.

Зависимость частоты вращения от скорости ветра (на механическом карандаше 0.5 мм):
1.5 Hz - 1.4 m/s
4 Hz - 2.85 m/s
6 Hz - 3.4 m/s

Крыльчатый анемометр

Предназначен для измерения скорости потока воздуха в системах вентиляции.

Технические характеристики:
Диапазон измерения от 1.75 м/с до 3.0 м/с.
Точность 0.2 м/с.
Интервал обновления 2-5 сек.

Этот анемометр делается из вентилятора с подшипниками качения. Можно выбрать вентилятор любого размера, но нужно учитывать что чем меньше размер вентилятора тем меньше будет чувствительность анемометра. Здесь используется вентилятор размером 80x80x25 мм.

Чтобы вентилятор легко вращался, из него нужно вытащить кольцевой магнит.

При съёме стопорного кольца, его нужно придерживать рукой чтобы оно не улетело и не потерялось.

Чтобы вытащить кольцевой магнит, под него нужно просунуть плоскую отвертку и чуть-чуть повернуть отвертку. От этого магнит должен чуть-чуть выдвинуться. Повторяя это действие нужно РАВНОМЕРНО приподнять весь магнит.

Когда магнит поднимется до положения когда отверткой его больше не приподнять, нужно использовать винт (4x30(>30) мм).

Теперь вентилятор собирается. И если не одевать стопорное кольцо, тогда вентилятор будет легче крутиться, но при этом крыльчатка может выпадать.

Зависимость частоты вращения от скорости потока воздуха:
4 Hz - 1.85 m/s
6 Hz - 2.3 m/s
8 Hz - 2.55 m/s
12 Hz - 2.7 m/s
18 Hz - 2.8 m/s

Если что-то непонятно, обязательно пишите на email.

Однажды столкнулся с вопросом, как можно определить, есть ли ветер в том месте, где он живет. Такой вопрос возник из-за того, что он хотел поставить ветряк для генерации электричества. С помощью этого хитроумного приспособления можно сделать замеры, как часто бывает ветер, с какой средней скоростью он дует и так далее. В качество основы для сбора и обработки информации лежит плата Arduino .

Материалы и инструменты для изготовления анемометра:
- кусок квадратной трубы;
- болгарка;
- сварка;
- подшипник;
- развертка;
- гвозди;
- краска;
- светодиодиодно-фототранзисторный датчик (можно вытащить из принтера);
- схема Arduino;
- минимальный набор инструмента.

Процесс изготовления:

Шаг первый. Изготавливаем датчик анемометра
Для изготовления датчика нужно взять кусок квадратной трубы и затем в ней вырезать окошко, через него потом будет происходить установка начинки. Внутри этой трубы нужно приварить металлическую пластину, она будет выступать в качестве держателя подшипника. Потом приваривается еще одна пластина для фиксирования нижнего подшипника.

Далее заготовка зажимается в тиски и диаметром сверла на 0.5 мм меньше, чем диаметр подшипника в нижней крышке и середине сверлится отверстие. Оба они нужны для подшипников. Чтобы подшипники встали на места с натяжкой, размер отверстий подгоняется разверткой. После того как подшипники были установлены, в них был вставлен гвоздь 100-ка. В середине окошка на него надевается пластмассовая шайба с четырьмя прорезями. Снизу гвоздя была нарезана резьба и затем на эту ось была накручена крыльчатка.

Шаг второй. Процесс изготовления крыльчатки
Чтобы изготовить крыльчатку нужно взять гайку и приварить к ней электродом на 2мм три гвоздя. Концы гвоздей обрезаются, и на них нарезается резьба. Затем на концы надеваются половинки от мячика.

В качестве держателя к корпусу был приварен шестигранный пруток из нержавеющей стали. А чтобы корпус не ржавел, он был покрыт белой эмалью.

Чтобы датчик мог считывать информацию, нужна шайба с прорезями. Автор достал ее из старой шариковой компьютерной мышки. Когда прорезь проходит перед светодиодно-фототранзисторным датчиком, он посылает сигнал электронике .

Что касается лопастей крыльчатки, то они сперва были изготовлены из теннисных мячиков. При таком размере лопастей крыльчатка заводится при ветре от 5 м/с. Чтобы сделать крыльчатку чувствительнее, были приобретены мячики диметром 55 мм, в таком случае крыльчатка начинает крутится уже при м/с. При этом измерение ведется до 22 м/с.

Шаг третий. Электронная часть
В качестве электронной схемы автор сперва использовал самодельную ЛУТ схему с добавлением зеленой макси из Китая. Но система не могла показывать скорость ветра в метрах/секунду. Она лишь отображала количество оборотов.

На данный момент идет сборка схемы на Arduino. Принцип работы анемометра автора точно такой, как и компьютерной мышки. Нужно теперь лишь соединить две схемы.

Было решено передать импульсы с фототранзистора на Arduino, при этом схема стала воспринимать такие сигналы как нажатия на кнопку. Чтобы получить скорость ветра, нужно просто посчитать, сколько идет нажатий на кнопку в течение определенного времени, скажем, в секунду. Однако не все так просто, чтобы перевести частоту вращения крыльчатки в скорость движения ветра м/с, требуется специальная формула. Ей автор с удовольствием делится.

Схема подключения анемометра

"Уличный" анемометр

"Чувствительный" анемометр

Крыльчатый анемометр

Возможно вас заинтересует