Я делюсь с вами моим несколько странным проектом по измерению скорости и направления ветра без движущихся частей. К вашему сведению: английский не является моим родным языком, поэтому, пожалуйста, простите любые возможные ошибки.

Контекст: У меня есть две самодельные персональные метеостанции, обе с анемометрами от Davis Instruments, но у одной из них начались проблемы. Когда солнце яркое, скорость ветра не отображается. После небольшого обмена информацией между двумя станциями было подтверждено, что проблема исходит от анемометра. Анемометры Davis очень хорошие, выдержива

Итак, я хотел сделать что-то другое. Целью было создать анемометр без движущихся частей. Ультразвуковой модель показался хорошим выбором, но обычно максимальная скорость ветра у таких устройств редко превышает 150 км/ч, и я не был уверен в их устойчивости к влажному, жаркому и коррозионному климату Карибского бассейна.

Более того, я больше склонялся к решению "сделай сам", даже если это означало бы создание полностью напечатанного в 3D анемометра в виде чашки, но зачем делать это просто, когда можно сделать сложно?

Я задался вопросом, можно ли измерить скорость ветра с помощью датчиков нагрузки. После некоторых поисков в интернете я обнаружил, что такие датчики существуют, но это явно не лучшее решение.

И в мире DIY я понял несколько месяцев спустя, что меня обогнал ютубер "Умные решения для дома" (https://www.youtube.com/watch?v=VRTdikyyJBE) и его аналогичный проект с использованием датчиков напряжения. Его видео отличное, а идея оригинальная, но для меня это явно не тот тип конструкции, который мне подходит из-за нескольких ограничений и недостаточной прочности.

По моей идее, я больше думал об использовании тензометра (https://www.amazon.com/dp/B09VYTQK9G?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1), это само по себе более точно и более устойчиво, чем использование напряжённых элементов в 3D-печати.

Итак, я запланировал один для измерения по направлению Север-Юг и другой для измерения по направлению Восток-Запад, используя ESP32 для управления всем этим.

Оригинальная метеостанция не должна была быть физически модифицирована для этого, но она должна была извлекать информацию о скорости ветра, порывах и направлении с помощью CSV. И наоборот, анемометр должен был извлекать информацию о температуре, влажности и давлении с этой станции с помощью CSV.

Я не профессиональный программист, но мне удалось закодировать мою станцию в то время, но в этом случае Chat GPT очень помог мне понять уравнения и закодировать этот анемометр.

Краткое объяснение кода:

Функция updateWindDirectionAndForce извлекает вес, измеренный на датчике нагрузки, и преобразует его в скорость и направление ветра.

Функции getMedian и getMedianGust извлекают из полученных значений медианное значение скорости ветра за одну минуту и максимальные порывы ветра за 2,5 секунды.

Среднее значение позволяет отбрасывать аномалии, которые могут фиксировать датчики, особенно если что-то ударяет по датчикам или опоре или соприкасается с ними. Среднее значение для порывов ветра корректируется так, чтобы пропускать более высокие значения, игнорируя при этом верхнюю 1/8 часть аномалий данных.

Функция tareSensor позволяет калибровать тару в процессе работы, стараясь не учитывать тару, отклоняющуюся слишком сильно, если во время измерения дует ветер.

В моём случае фиксированный тар невозможен, потому что мачта, закреплённая на деревянной конструкции, под воздействием дневной жары деформирует древесину, и это приводит к наклону мачты, что добавляет погрешность к измерению.
Взвешивание каждые 15 минут позволяет избежать этого явления (я понимаю, почему эта техника измерения ветра никогда не используется - слишком много экологических факторов, которые необходимо учитывать, но мне нравятся вызовы).

Остальное просто управляет веб-страницей и создает CSV, или читает CSV со станции.

Вы увидите некоторые снимки графиков скорости ветра, порывов ветра и направления ветра. Синие графики соответствуют моей второй станции с анемометром Davis, а красные графики соответствуют станции, подключенной к анемометру с датчиком нагрузки.

Мы очень близки друг другу, просто направление иногда кажется разным, но в целом оно правильное.

Вы можете визуализировать живые данные с веб-сайта моей метеостанции:https://meteo-sbh.com/index.php?selectgraph=2025-04-17&page=station_comp_perso