Измеритель направления ветра своими руками. Самодельный анемометр. Как сделать анемометр из электрического двигателя. Калибровка. (перевод). Для того чтобы сделать самодельный анемометр нам понадобится

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.

Определить на глаз точную скорость ветра не представляется возможным. Но в этом есть насущная необходимость, тем более что сегодня 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.

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.

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 . 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.

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.

Лариса Наместникова
Анемометры сделанные своими руками (для детей подготовительной группы)

«Ложечный анемометр »

Для опыта нужны : взрослый помощник; чайная ложка; отвертка; проволока; большой винт; лист фанеры размером примерно 20 на 25 см. ; несмываемый фломастер; линейка; гвозди или шурупы.

1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см. от краев.

2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободна качаться на проволоке.

3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и попроси взрослого укрепить анемометр на заборе или шесте .

4. Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее

«Чашечный анемометр » .

Для опыта нужны : взрослый помощник; 2 деревянные планки длиной 35 см. и шириной 1,25 см. ; длинный гвоздь; деревянные бусины; 3 белые пластмассовые чашки; одна цветная пластмассовая чашка; линейка; клей для дерева; шест или забор, чтобы укрепить анемометр ; молоток; часы.

1. Анемометр -прибор для измерения скорости ветра. Склей две перекрещенные деревянные планки посередине. Попроси взрослого сделать отверстие , в которое можно вставить гвоздь с бусинами.

2. Три белые чашки и одну цветную приклеить к концам планок так, чтобы все чашки были направлены а одну сторону.

3. Попроси взрослого прибить анемометр к шесту так же , как флюгер.

4. Для того чтобы измерить скорость ветра, тебе достаточно посчитать, сколько раз цветная чашка промелькнет мимо тебя за одну минуту.

«Ориентация с компасом на местности» .

Географическое направления можно определить не только по солнцу, но и с помощью специального прибора.

Познакомься с описанием этого прибора и найти его среди картинок.

Прибор имеет циферблат с буквами-С, Ю, В, З, которые обозначают главные географические направления или стороны горизонта, и магнитную стрелку. Синий конец стрелки всегда показывает на север, а красная- на юг.

Компас помогает геологам, путешественникам, морякам, туристам.

Установи компас на плоскости (столе или стуле) неподвижно. Медленно вращай в любую сторону, пока синяя стрелка не совпадет с буквой «С» . Посмотри туда, куда показывает стрелка. Это север. Встань к нему лицом. Сзади будет юг, справа –восток, слева- запад.

Если ты научился с помощью компаса определять географическое направление в помещении, то попробуй заняться этим во дворе, на улице.

Научи своих друзей пользоваться компасом.

«Измерение температуры воздуха на улице» .

Воспитатель (обращает внимание детей на приборы ) .Приборов, с которыми работают гидрометеорологи, достаточно много. Вот один из них (берет в руки термометр для измерения температуры воздуха) . Вам знаком этот прибор? Что он определяет? Как им пользоваться (Детям знаком такой термометр, они определяют температуру воздуха в групповой комнате и на улице .) Какая температура сейчас?

Публикации по теме:

Зима - самое холодное время года, пора трескучих морозов и снежных метелей. Но для многих детей зима - это любимое время года. Ожидание.

Доброго времени суток, уважаемые коллеги! Творчество, как известно, обладает целительной силой. Когда что-то мастеришь ты отдыхаешь, размышляешь,.

Дидактические игры для детей младшего дошкольного возраста, сделанные своими руками из нестандартного материала Игра «Весёлые бусины».

В первом полугодии мы в группе проводили родительское собрание. Одним из пунктов этого собрания было «Развитие мелкой моторики рук у детей.

Конструирование из ткани куклы Кувадки для детей старшей группы Тема: Изготовление из ткани куклы Кувадки. Цель: Познакомить детей с народным.

Дидактическая игрушка «Цветок». Цель: Способствовать закреплению умения различать понятия большой – маленький, один - много, название.

Друзья, коллеги, сегодня хочу представить вам свою коллекцию кукол. Когда началось моё увлечение точно не скажу, как-то так понемногу, при.

Для изготовления прибора, который измеряет скорость воздушного потока, потребуются подручные средства. К примеру, в качестве лопастей анемометра можно использовать половинки пластиковых пасхальных яиц. Также обязательно потребуется компактный бесщеточный двигатель на постоянных магнитах. Главное, чтобы сопротивление подшипников на валу моторчика было минимальным. Такое требование обусловлено тем, что ветер может быть совсем слабым, и тогда вал двигателя просто не будет проворачиваться. Для создания анемометра сгодится двигатель от старого жесткого диска.

Главная трудность при сборке анемометра заключается в том, чтобы сделать сбалансированный ротор. Двигатель потребуется установить на массивное основание, а на его ротор насадить диск из толстого пластика. Затем из пластиковых яиц нужно аккуратно вырезать три одинаковые полусферы. Они закрепляются на диске при помощи шпилек или стальных стержней. При этом диск предварительно надо разделить на сектора по 120 градусов.

Балансировку рекомендуется проводить в помещении, где полностью отсутствуют всякие движения ветра. Ось анемометра должна находиться в горизонтальном положении. Подгонку веса обычно выполняют с помощью надфилей. Смысл в том, чтобы ротор останавливался в любом положении, а не в одном и том же.

Калибровка прибора

Самодельный прибор обязательно должен быть откалиброван. Для калибровки лучше всего использовать автомобиль. Но понадобится какая-то мачта, чтобы не попал в зону возмущенного воздуха, создаваемого автомобилем. В противном случае показания будут сильно искажены.

Калибровку следует проводить только в безветренный день. Тогда процесс не затянется. Если же будет дуть ветер, придется долго ездить по дороге и вычислять средние значения скорости ветра. Нужно учитывать, что скорость спидометра измеряется в км/ч, а скорость ветра в м/с. Соотношение между ними – 3,6. Это значит, что показания спидометра потребуется разделить на это число.

Некоторые люди в процессе калибровки используют диктофон. Можно просто надиктовать показания спидометра и анемометра на электронное устройство. В вы сможете создать новую шкалу для своего самодельного анемометра. Только с помощью правильно откалиброванного прибора можно получить достоверные данные о ветровой обстановке в необходимой зоне.

Возможно, тебе никогда не доводилось встречаться с ураганными ветрами, но где бы ты ни жил, тебе, наверняка, приходилось наблюдать как тихие, так и ветреные дни. Изготовь анемометр - простейший прибор для измерения скорости ветра, и записывай значения силы ветра в своей местности в ветреный день.

Тебе понадобятся:

Толстый деревянный штырь
тонкие деревянные стержни
веревка и отвес
стаканчик из-под йогурта
клейкая лента (водонепроницаемая)
чертежные кнопки
цветной картон
медная трубка
клей
ножницы

1. Возьми толстый деревянный штырь и плотно вставь его в медную трубку. Это будет стойка анемометра.

2. Попроси взрослых помочь просверлить дырку сквозь стойку. Диаметр отверстия должен соответствовать толщине одного из тонких стержней. Сделай прорезь на одном из концов этого тонкого стержня. Вставь его в стойку и закрепи, как показано на рисунке.

3. Вырежи из картона наконечник и оперение стрелы и закрепи на концах тонкого стержня.

4. Вырежи четверть круга из цветного картона и прикрепи его к стреле при помощи клейкой ленты.

5. Возьми большой стаканчик из-под йогурта. Приклей его к одному концу второго тонкого деревянного стержня.

6. Попроси взрослых помочь тебе просверлить маленькую дырочку на другом конце второго стержня, а затем прикрепи его булавкой или прибей гвоздиком к верхушке стойки. Убедись, что стержень в состоянии свободно вращаться.

7. Выбери подходящее место для наблюдения на улице. Вбей медную трубку в землю, а затем вставь в нее стойку. Закрепи стойку в нужном положении при помощи чертежной кнопки. Установи стойку строго вертикально, подвесив к стрелке отвес (в качестве отвеса можно использовать гайку). Веревка отвеса должна висеть строго параллельно стойке.

Ветер поворачивает стрелку анемометра так, что она указывает направление, откуда дует ветер.
Стаканчик из-под йогурта и стержень вместе с ним будут подниматься вверху. Чем сильнее ветер, тем выше поднимается стержень указатель.

Шкала Бофорта

Это шкала для измерения скорости ветра, в основе которой лежат наблюдения за природой. Шкала была изобретена английским адмиралом сэром Френсисом Бофортом почти 200 лет назад.

Скорость ветра на картах погоды указываются числом штрихов на значке силы ветра.