Diseño e implementación de un anemómetro usando sensores ultrasónicos

La velocidad del viento es una variable física que mide horizontalmente el desplazamiento del aire en un punto determinado. Su medición es fundamental en el análisis climático, meteorológico y también como medida derivada para el procesamiento de datos ambientales y en agricultura de precisión. El i...

Full description

Autores:
Ospina Rojas, Elizabeth
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Instituto Tecnológico Metropolitano
Repositorio:
Repositorio ITM
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.itm.edu.co:20.500.12622/5560
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12622/5560
Palabra clave:
Anemómetro
Internet de las cosas (iot)
Sistema embebido
Ultrasónico
Velocidad del viento
Anemometer
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Ultrasonic
Embedded system
Wind velocity
Sensores
Rights
License
Acceso abierto
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description La velocidad del viento es una variable física que mide horizontalmente el desplazamiento del aire en un punto determinado. Su medición es fundamental en el análisis climático, meteorológico y también como medida derivada para el procesamiento de datos ambientales y en agricultura de precisión. El instrumento con el que se mide la velocidad del viento es un anemómetro y actualmente el método de medición más utilizado implica el uso de sistemas mecánicos que se ven afectados con el tiempo por el desgaste y rozamiento, entre otros. Por esta razón, en este trabajo se diseñó e implementó un anemómetro ultrasónico, que se fundamenta en los principios físicos del comportamiento de las ondas mecánicas en el aire. Para esto, se enfrentan dos pares de emisores-receptores ultrasónicos, que mantienen una distancia fija entre sí, en calma (velocidad = 0m/s), las ondas viajan directamente y solo se ven afectadas por cambios de temperatura, pero cuando la velocidad del viento que atraviesa el sistema es diferente de 0 m/s, el tiempo de vuelo de las ondas cambia y consecuentemente, permite estimar la velocidad del mismo. Para la implementación del sistema, se usaron sensores-actuadores ultrasónicos piezoeléctricos, una etapa de amplificación y microcontrolador para procesar los flancos de las señales. Los resultados muestran, que se puede medir la velocidad del viento con un error cercano a los 0.14 m/s. Este tipo de iniciativas, busca el desarrollo de sensores de menor costo, que permita el despliegue de los mismos a mayor escala y acercar sectores como el agrícola a tecnologías que permitan aumentar su productividad.
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Por esta razón, en este trabajo se diseñó e implementó un anemómetro ultrasónico, que se fundamenta en los principios físicos del comportamiento de las ondas mecánicas en el aire. Para esto, se enfrentan dos pares de emisores-receptores ultrasónicos, que mantienen una distancia fija entre sí, en calma (velocidad = 0m/s), las ondas viajan directamente y solo se ven afectadas por cambios de temperatura, pero cuando la velocidad del viento que atraviesa el sistema es diferente de 0 m/s, el tiempo de vuelo de las ondas cambia y consecuentemente, permite estimar la velocidad del mismo. Para la implementación del sistema, se usaron sensores-actuadores ultrasónicos piezoeléctricos, una etapa de amplificación y microcontrolador para procesar los flancos de las señales. Los resultados muestran, que se puede medir la velocidad del viento con un error cercano a los 0.14 m/s. 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