3D Mutan - Anemómetro Casero + Arduino

El Anemómetro es un instrumento para medir la velocidad del viento. Veremos cómo realizar uno de forma casera y medir la velocidad del viento utilizando ARDUINO.

Como ya lo hablamos en el video la utilidad o finalidad nos va a guiar por el camino correcto para la selección de los materiales para la estructura.

En cuanto al corazón del proyecto que es el motor vamos a utilizar el que tengamos a mano, si bien deje en claro la situación en la cual un motor puede generar más voltaje que otro, un voltaje mayor al recomendado para utilizar con el ARDUINO, es difícil que ocurra pero hay que tenerlo en cuenta. Utilicemos motores como explico en el video para evitar inconvenientes.

Una vez que tengamos la estructura realizada midamos el voltaje de salida del motor girando el eje manualmente. O podemos utilizar un ventilador para activar el mecanismo y medir el voltaje que entrega.

En esta Primera parte no voy a aportar muchas imágenes puesto que seguramente mi aparato y el de ustedes va a variar y no tiene mucho sentido.

Lo que sí deben tener en cuenta es generar una estructura para poder sostener el Anemómetro junto con el Arduino a distancia para poder calibrarlo más adelante. Un palo de medio metro será suficiente.

Contenido:

Parte 1: Armado y partes necesarias.
Parte 2 : Medición de voltaje y cómo mostrarlo en un display de 7 segmentos.
Parte 3: Calculo de Velocidad
Parte 4: Código y obtención de datos.
Parte 5: Código final. Demostración y funcionamiento.

El diodo

La idea del diodo rectificador es netamente opcional y puede generar complicaciones. Recomiendo utilizarlo solamente cuando comprobemos que el motor genera un voltaje mayor al que puede manejar el ARDUINO y es para prevenir que al girar el motor en sentido contrario al deseado ocasione problemas y llegue a quemar la entrada del Arduino.

El diodo nos permite controlar el flujo de corriente, dependiendo de cómo se coloque. También el diodo necesita un voltaje mínimo para funcionar, voltaje que va a ser restado del que produce el motor. Por lo que si el motor apenas produce voltaje puede que al pasar por el diodo se consuma y no se obtenga ningún dato en el Arduino.

Otro caso posible puede ser que el motor genere lo suficiente para accionar el diodo pero requiera estar rotando al máximo, es decir:

Supongamos que el diodo requiera 0,7 voltios para funcionar y el motor al máximo de sus posibilidades genere 1,4 voltios.

Si hacemos una resta el Arduino recién va a ver algun dato una vez que se superen los 0,7 voltios.

Si vemos del lado de la velocidad del viento necesaria para producir un voltaje mayor a 0,7 voltios puede que registremos mediciones a partir de los digamos vientos de 20 km/h por ejemplo y nos perdemos de medir velocidades inferiores.

En esta segunda parte vamos a utilizar el Arduino en conjunto con el display de 7 segmentos para medir y visualizar el voltaje entregado por el motor.

Hemos dicho que podemos utilizar un tester o multímetro para medir el voltaje del motor pero en el video doy la justificación del por qué de la utilización del Arduino + el Display.

El código del video es el siguiente:

#include <Reg74595Disp.h>

#define DIO 10

#define RCLK 9

#define SCLK 8

Reg74595Disp disp(DIO, RCLK, SCLK);

int v1=0;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

disp.Clear();

delay(1000);

}

void loop()

{

v1 =(analogRead(4)); // lectura de sensor A4

Serial.print("v1: ");

Serial.println(v1);

disp_temp();

}

void disp_temp()

{

int v = (v1 * (5.0 / 1023.0))*1000;

String myString = String(v);

Serial.print("myString: ");

Serial.println(myString);

String a = myString.substring(0, 1);

String b = myString.substring(1, 2);

String c = myString.substring(2, 3);

String d = myString.substring(3, 4);

int y = a.toInt();

int n = b.toInt();

int r = c.toInt();

int k = d.toInt();

if(v >= 1000)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, y);

disp.Num (2, n);

disp.Num (3, r);

disp.Num (4, k);

}

if(v >=100 && v <= 999)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, 0);

disp.Num (2, y);

disp.Num (3, n);

disp.Num (4, r);

}

if(v >=1 && v <= 99)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, 0);

disp.Num (2, 0);

disp.Num (3, y);

disp.Num (4, n);

}

} else {

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Char (1, '=');

disp.Char (2, '=');

disp.Char (3, '=');

disp.Char (4, '=');

}

Recomiendo ver el video del Display de 7 Segmentos que se encuentra en esta misma página. El código y las conecciones con el arduino son iguales:

3D Mutan - Display 7 Segmentos - 4 BITEste display de 7 segmentos con 4 bit trae en su placa incorporados 2 integrados 74HC595 para controlar los leds. Esto nos facilita la implementación de este módulo. Otros módulos solo traen el display y aparte hay que colocar los integrados o manejar los leds individualmente utilizando por ejemplo

La conección de los cables del motor es sencillo, hay que conectar el positivo del motor al pin analógico elegido en el arduino.

En el código utilizamos el pin Analógico A4. El negativo del motor va a GND del Arduino.

Si observamos que la lectura es incorrecta podemos invertir las conexiones.

Código de esta cuarta parte:

int voltajeAhora=0; // Para guardar el voltaje del motor

int voltajeDespues=0;

int voltajeMayor=0;

/*Variables para el calculo de RPM */

const int SENSOR = 7;// Sensor Infrarrojo en pin digital 7

/*Variables para resultados de velocidad */

int RPM;// Revoluciones Por Minuto

float vel1=0; // velocidad en: cm/min

float vel2=0; // velocidad en: cm/hora

int velocidad=0; // velocidad en: Km/hora

double periodo = 15000; // Son 15 segundos

int contador = 0; // Lleva la cantidad de dectecciones en los 18 segundos

int valorContador = 0;// Retiene el valor de la variable contador para calculos

unsigned long tiempoAhora = 0;

float circunferencia = 45.86; // Medida de la circunferencia de las paletas

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(SENSOR, INPUT);

}

void loop()

{

/*Lectura de voltaje*/

voltajeAhora =(analogRead(4)); // lectura de sensor A4 - pin analogico 4

/*Tomar el valor mas alto del voltaje*/

if(voltajeAhora > voltajeDespues)

{

voltajeMayor = voltajeAhora;

}

voltajeDespues = voltajeAhora;

/*Inicio de calculo de RPM */

if(digitalRead(SENSOR) == 0)

{

while(digitalRead(SENSOR) == 0){}

if(digitalRead(SENSOR) == 1)

{

contador++;

}

/* Control de Tiempo */

if(millis() > (periodo + tiempoAhora))

{

valorContador = contador;

RPM = (valorContador / 4) * 4; // para calcular rpm x minuto

vel1 = RPM * circunferencia; // cm / minuto

vel2 = vel1 * 60; // cm / hora

velocidad = vel2 / 100000; // km / hora

Serial.print("VALOR CONTADOR1: ");

Serial.println(contador);

/*Calculo vojtaje*/

int v = (voltajeMayor * (5.0 / 1023.0))*1000;

String voltaje = String(v);

Serial.print("VALOR CONTADOR2: ");

Serial.println(valorContador);

Serial.print("RPM: ");

Serial.println(RPM);

Serial.print("velocidad: ");

Serial.println(velocidad);

Serial.print("voltaje: ");

Serial.println(voltaje);

Serial.println("_____________");

contador = 0;

voltajeMayor = 0;

tiempoAhora = millis();

}

Ya en esta etapa final vamos a tener todo listo para ver la velocidad del viento.

Dejo las capturas de las mediciones que tomé por sio a alguien les sirve:

Con los datos vamos a descargar e instalar Geogebra:

>> GEOGEBRA <<

Recordar que en eje "y" colocamos el volataje y en el eje "x" colocamos la velocidad.

Y aplicamos los datos y calculamos la pendiente como explico en el video. Con el dato de la pendiente podemos pasar al código:

#include <Reg74595Disp.h>

/*Pines Dsplay*/

#define DIO 10

#define RCLK 9

#define SCLK 8

Reg74595Disp disp(DIO, RCLK, SCLK);

float veLectura = 0;

const int SENSOR = 7;// Sensor Infrarrojo en pin digital 7

void setup() {

Serial.begin(9600);

disp.Clear();

pinMode(SENSOR, INPUT);

delay(1000);

}

void loop() {

/*Lectura de voltaje*/

veLectura =(analogRead(4)); // lectura de sensor A4 - pin analogico 4

int velo = (veLectura * (5.0 / 1023.0))*1000;

int velocidad = (velo*0.039);

String miVelocidad = String(velocidad);

String a = miVelocidad.substring(0, 1);

String b = miVelocidad.substring(1, 2);

String c = miVelocidad.substring(2, 3);

String d = miVelocidad.substring(3, 4);

int y = a.toInt();

int n = b.toInt();

int r = c.toInt();

int k = d.toInt();

if(velocidad >= 1000)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, y);

disp.Num (2, n);

disp.Num (3, r);

disp.Num (4, k);

}

if(velocidad >=100 && velocidad <= 999)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, 0);

disp.Num (2, y);

disp.Num (3, n);

disp.Num (4, r);

}

if(velocidad >= 10 && velocidad <= 99)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, 0);

disp.Num (2, 0);

disp.Num (3, y);

disp.Num (4, n);

}

if(velocidad >= 1 && velocidad <= 9)

{

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Num (1, 0);

disp.Num (2, 0);

disp.Num (3, 0);

disp.Num (4, y);

}

} else {

for(int i=1; i<2000; i++)

{

disp.Char (1, '=');

disp.Char (2, '=');

disp.Char (3, '=');

disp.Char (4, '=');

}

Si todo funciona correctamente deberíamos poder ver la velocidad en el Display de 7 segmentos.

Pueden utilizar un vehículo para compararlo con la velocidad del mismo, un ventilador y otro anemómetro para ajustar cambiando el valor de la pendiente en el código

La idea es poder obtener el dato de la velocidad y buscar el la Escala de Beaufort

Tabla de Escala de Beaufort

Para utilizar el dispositivo en lo que es Mediciones Climáticas les dejo el siguiente enlace donde se aborda los parámetros internacionales para realizar mediciones.

El Tiempo