Fail: Adventures in ultrasound anemometers

I want a little weather station for the flat. Something with Temperature, Humidity, Rain amount, and of course Wind speed and direction. Normally you’d use a cup anemometer. There are severals other variants, i.e. one measuring the run-time of an ultrasound wave travelling along a known line in the wind. That’s quite interesting…

You can buy these SRF04 ultrasound range finders for less than 5€. I removed the mask-rom µC and connected one of these cheap arduino-clones to the outputs.

Der Arduino erzeugt also die 44kHz für die Ultraschallsensoren (für ein paar µs) und wartet dann 100ms bis der Zyklus wieder von vorn beginnt. Die Windgeschwindigkeit ergibt sich dann aus der Differenz der Laufzeit zwischen vor- und rücklaufendem Signal und der Schallgeschwindigkeit (sowie Temperatur etc.).
Die Transducer habe ich in 3D-Gedruckten (PETG) Haltern in einer Küchenpapier-Rolle montiert, zusätzlich befindet sich an einem Ende ein kleiner (5V) Lüfter:
Detail der Lüfter-Montierung:

lightboxErgebnisse:

Hier das empfangene Signal direkt aus dem Vorverstärker (CH2, Cyan), getriggert auf der ersten Flanke des TX-Signals:

Sieht vielverstpärechend aus. Setzt man jetzt einen Cursor an eine Flanke des Signals bei 0m/s Wind…

lightbox…und den anderen bei 240% Wind (5V Lüfter betrieben mit 12(!)V)…

lightbox…so zeigt sich dass zwischen 0 Wind und #Orkan 5,4µs liegen (zumindest auf der Länge einer Küchenpapierrolle). Die Windgeschwindigkeit im Versuchsaufbau war durchaus nicht zu unterschätzen und dürfte tatsächlich durchaus Orkanstärke erreicht haben.

Mit dem weiterhin verbundenen Aufwand (IO-Mux, Vorverstärker etc. etc.) macht es nicht wirklich Sinn, das zu vertiefen. Es gibt noch eine Variante mit stehenden Ultraschallwellen; vielleicht baue ich sowas mal… 😉

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