私のやや奇妙なプロジェクト、可動部品なしで風速と風向を測定する方法を皆さんと共有します。 ご参考までに、英語は私の母語ではないので、発生する可能性のあるエラーをどうかご容赦ください。

文脈：私には2つの自作の個人気象ステーションがあり、いずれもデイビス・インストルメンツのアネモメーターを使用していますが、そのうちの1つに問題が発生しました。太陽が強いときに風速が表示されないのです。両者を交換してみた結果、問題はアネモメーターにあることが確認されました。デイビスのアネモメーターは非常に優れたもので、強風にも耐えますが、私は

それで、何か違うことをしたかったのです。目的は、可動部品のない風速計でした。超音波モデルが適した選択肢のようでしたが、一般的にこれらの風速計で最大風速は150 km/hを超えることはめったになく、カリブ海の湿度が高く、暑く、腐食的な気候に耐えるかどうかも不明でした。

しかも、私はDIYの解決策の方が好きでした。たとえ完全に3Dプリンタで作ったカップアネモメーターであったとしても、でも複雑にすることができるのに、なぜシンプルにするのでしょうか？

荷重センサーで風速を測ることはできるのか不思議に思いました。ネットで調べたところ、それは可能ですが、明らかに最適な解決策ではないようです。

そしてDIYの世界では、数ヶ月後に、YouTuberの「Smart Solutions for Home」に追い越されていることに気づきました。https://www.youtube.com/watch?v=VRTdikyyJBE)そして彼のひずみセンサーを使用した類似プロジェクト。彼のビデオは素晴らしく、彼のアイデアは独創的ですが、私にとっては、いくつもの制約や強度の問題から、この種の構造は明らかに適していないのです。

私のアイデアでは、ロードセルを使うことをより考えていました。https://www.amazon.com/dp/B09VYTQK9G?ref=ppx_yo2ov_dt_b_fed_asin_title&th=1)、それ自体が3D印刷でストレインセルを使用するよりもより精確で耐久性があります。

そこで、私はNorth-South測定用とEast-West測定用をそれぞれ計画し、すべてを管理するためにESP32を使用しました。

元の気象ステーションはこのために物理的に改修されることはないでしょうが、CSVを経由して風速、突風、方向に関する情報を取得するでしょう。そしてその逆に、風速計はこのステーションから温度、湿度、圧力に関する情報をCSVを経由して取得するでしょう。

私はプログラミングに得意ではないのですが、当時自分のステーションをコーディングすることができました。しかし、この場合、Chat GPTは方程式を理解し、この風速計をコーディングするのにとても役立ちました。

コードの簡単な説明：

updateWindDirectionAndForce関数は、荷重センサで測定された重量を取得し、それを風速と風向に変換します。

getMedian および getMedianGust 関数は、取得した値から、1分間の風速の中央値と、2.5秒間の最大突風速度を抽出します。

中央値は、センサーが捉えうる異常値を排除するうえで役立ちます。特に、センサーや支持体に何かが衝突したり、接触したりした場合には効果的です。突風の中央値は、より高い値を通過させるように調整されますが、データの上部1/8の異常値は無視されます。

タレセンサー機能では、測定中に風が吹いている場合に、あまりにも大きく偏ったタレを無視しながら、運行中にタレを校正することができます。

私の場合、固定タレは不可能です。なぜなら、マストが木製の構造物に固定されているため、日中の暑さによって木が変形し、マストが傾きすぎて測定値にオフセットが加わるからです。
15分おきにタレをかけると、この現象を避けることができます(この風速測定手法が全く使われない理由がわかりました。考慮しなければならない環境変数が多すぎるためですが、私はチャレンジが好きです)。

残りの部分は、ウェブページを管理し、CSVを作成したり、ステーションからCSVを読み込んだりするだけです。

風速、突風、方向のグラフのキャプチャーがいくつか表示されます。青いグラフはデイビス式風速計を搭載した私の第二ステーションに対応し、赤いグラフはロードセル式風速計に接続されたステーションに対応しています。

私たちは二人とても仲が良く、ただ方向性が時々異なるように見えることがありますが、全体的には正しい方向に進んでいます。

私の気象ステーションのウェブサイトからライブデータを視覚化することができます。https://meteo-sbh.com/index.php?selectgraph=2025-04-17&page=station_comp_perso