Anemómetro Caseiro com Célula de Impressora

[Elias_NP]

olá a todos,
apesar de já existirem aqui vários tópicos sobre anemómetros, resolvi criar mais um para ilustrar a utilização de uma fotocélula de infravermelhos retirada de uma impressora. aqui vai:

materiais utilizados:
haste de suporte: tubo de alumínio
veio: mini varão de aço inóx (não me lembro de onde o retirei)
suporte do veio: fazia parte de um pequeno motor eléctrico, ao qual retirei o rotor e o estator.
tem umas chumaceiras em bronze onde o aço do veio desliza com muita facilidade.
campânulas: são em chapa metálica. provêm de umas tampas de saleiros que cortei para aproveitar apenas a parte semi-esférica.
centro das campânulas: uma peça em plástico que retirei de uma bugiganga qualquer de 1€ (bazar chinês, esse manancial inesgotável de tralha!).

eis o aspecto inicial:

[Elias_NP]

após ter todos os elementos colocados, verifiquei que o anemómetro rodava com muita facilidade. bastava um pequeno sopro para ficar a rodar durante alguns segundos.

foi então a altura de aplicar a fotocélula junto ao eixo.

a fotocélula foi retirada de uma impressora e é na realidade constituída por um led emissor de infravermelhos (de um lado do sensor) e um foto detector (localizado no lado oposto do sensor).

o funcionamento da fotocélula baseia-se no seguinte:
quando o espaço entre o led emissor e o foto detector está bloqueado por algum objecto o foto detector não receber radiação ir e apresenta uma resistência eléctrica muito elevada. quando o espaço entre ambos está livre, a radiação ir atinge o foto detector e este baixa a sua resistência eléctrica consideravelmente.

eis o aspecto da fotocélula aplicada no anemómetro:

[Elias_NP]

após ter colocado a fotocélula, foi a vez de fixar ao veio uma peça plástica com uma indentação de modo a que em cada volta do eixo o percurso óptico da fotocélula ficasse temporariamente desobstruído.

pode-se utilizar mais do que uma indentação, mas depois há que ter em conta que haverá mais que um impulso por volta.


não tenho imagem a ilustrar, mas é obviamente necessário cobrir esta parte inferior do anemómetro com uma tampa opaca para que a luz do dia não interfira com as medições. irá também proteger da chuva.

[Elias_NP]

o passo seguinte foi criar um pequeno circuito que alimenta a fotocélula, mais propriamente o diodo emissor e simultaneamente amplifica o sinal gerado no fotodetector.

após algumas medições utilizei uma fonte de 5volt e alimentei o led com 10miliamperes. para a ampliação do sinal utilizei um transistor pnp banal respeitando as correntes máximas mencionados nas especificações do mesmo.

neste momento não tenho digitalizado o esquema do circuito que utilizei. oportunamente o postarei aqui.

o resultado deste pequeno circuito é uma onda quadrada com um pico de cada vez que o anemómetro dá uma volta (e que a indentação passa no percurso óptico da fotocélula). o mesmo é dizer que por cada volta é gerado um impulso eléctrico pelo circuito.


bastou pois ligar o multímetro na função rpm para poder obter uma leitura.

chamo a atenção para o facto das unidades estarem em kilo rotações por minuto, krpm.

[Elias_NP]

o objectivo deste projecto é monitorizar a velocidade do vento, sendo que para isso é necessário registar periodicamente as medições obtidas.


neste caso essa tarefa é fácil pois o multímetro traz software de ligação ao pc, ligando através de rs232.



por sua vez o software também permite exportar os dados registados para folhas de cálculo onde podem ser trabalhados.


em baixo seguem imagens das medições obtidas após ter colocado o anemómetro no telhado do prédio (moro no último andar).

ps: espero que os vizinhos não notem, senão ainda vou ter problemas na próxima reunião de condomínio, hehehe.

[Sun_rise_pt]

olá, elias_np.

acho que se essa máquina estiver calibrada irá fazer um jeitão a muita gente interessada no assunto.

é sembre bom encontrar na net quem faz algo interessante. parabéns!!!

[jmal]

parabéns pela ideia e pelo desenvolvimento, muito bom.

[mauri]

o objectivo deste projecto é monitorizar a velocidade do vento,

pergunta: e electricidade? não se podia adaptar? esta pergunta é de quem não percebe nada do assunto!

[quote
ps: espero que os vizinhos não notem, senão ainda vou ter problemas na próxima reunião de condomínio, hehehe. [/quote]

aqui não te safavas! nem ao telhado podias ir!


parabéns pelo trabalho realizado! sempre em frente!

[silva_fuinha]

tb te dou os meus parabens, , pois é de uma utilidade enorme, só falta agora converter, as rpm por ex. para velocidade, por intermédio de uma escala, se estiveres interessado na velocidade do vento, e para isso é so te deslocares ao instituto de meteorologia da tua zona e pedires para te darem uma ajuda.
tá se bem.

[xpto]

parabens, gostei bastante da ideia da fotocélula...
uma coisa interessante era alguém desenvolver um esquema para podermos ligar o anemómetro ao pc para podermos registar os valores!!

[Elias_NP]

parabens, gostei bastante da ideia da fotocélula...
uma coisa interessante era alguém desenvolver um esquema para podermos ligar o anemómetro ao pc para podermos registar os valores!!

estou a trabalhar neste momento na ligação ao pc. foi difícil arranjar uma maneira de medir os impulsos facilmente a partir do pc. eu queria utilizar o número mínimo de componentes e trabalhar mais em programação onde estou mais à vontade. assim decidi utilizar a velhinha porta de série. de forma muito resumida posso adiantar que o sistema funciona da seguinte forma:

1 - de cada vez que o anemómetro dá uma volta, o foto receptor baixa a sua resistência relativamente ao comum
2. - com isto polarizo um transistor pnp de modo a que ele passa a fazer o papel de um relé em electrónica de estado sólido. (fecha momentaneamente o circuito em cada volta do anemómetro).
3 - na porta de série ligo o pino de saída (tx) e o pino de chegada (rx) de modo a que o transistor fica no meio, e de cada vez que é polarizado os pinos tx e rx ficam ligados directamente (circuito fechado).

4 - software: estou a programar em visual basic. o truque consiste em estar constantemente a enviar uma mensagem (string) para a porta de série.
se o circuito está aberto a string não consegue passar para o pino de recepção. mas, quando o transístor por acção do anemómetro fecha o circuito, a string é recebida.
5- o programa mede os milissegundos que passam entre a chegada de duas strings e calcula as rpms.

parece fácil mas há muitos detalhes a resolver na programação.

hoje, após ter passado alguns dias a escrever o programa e ter montado um circuito provisório, já deu para fazer alguns testes e a coisa funciona muito bem.

agora resta-me passar o circuito a definitivo (pcb) e terminar o programa de modo a que apresente a medição instantânea no monitor e que crie um ficheiro com as medições efectuadas ao longo do tempo.
vou usar um pc portátil velhinho para o qual já não tenho outra utilidade mas que permite correr o programa perfeitamente.

quando terminar estes passos volto a informar e a carregar umas fotos.

[jmal]

parabens, gostei bastante da ideia da fotocélula...
uma coisa interessante era alguém desenvolver um esquema para podermos ligar o anemómetro ao pc para podermos registar os valores!!

estou a trabalhar neste momento na ligação ao pc. foi difícil arranjar uma maneira de medir os impulsos facilmente a partir do pc. eu queria utilizar o número mínimo de componentes e trabalhar mais em programação onde estou mais à vontade. assim decidi utilizar a velhinha porta de série. de forma muito resumida posso adiantar que o sistema funciona da seguinte forma:

1 - de cada vez que o anemómetro dá uma volta, o foto receptor baixa a sua resistência relativamente ao comum
2. - com isto polarizo um transistor pnp de modo a que ele passa a fazer o papel de um relé em electrónica de estado sólido. (fecha momentaneamente o circuito em cada volta do anemómetro).
3 - na porta de série ligo o pino de saída (tx) e o pino de chegada (rx) de modo a que o transistor fica no meio, e de cada vez que é polarizado os pinos tx e rx ficam ligados directamente (circuito fechado).

4 - software: estou a programar em visual basic. o truque consiste em estar constantemente a enviar uma mensagem (string) para a porta de série.
se o circuito está aberto a string não consegue passar para o pino de recepção. mas, quando o transístor por acção do anemómetro fecha o circuito, a string é recebida.
5- o programa mede os milissegundos que passam entre a chegada de duas strings e calcula as rpms.

parece fácil mas há muitos detalhes a resolver na programação.

hoje, após ter passado alguns dias a escrever o programa e ter montado um circuito provisório, já deu para fazer alguns testes e a coisa funciona muito bem.

agora resta-me passar o circuito a definitivo (pcb) e terminar o programa de modo a que apresente a medição instantânea no monitor e que crie um ficheiro com as medições efectuadas ao longo do tempo.
vou usar um pc portátil velhinho para o qual já não tenho outra utilidade mas que permite correr o programa perfeitamente.

quando terminar estes passos volto a informar e a carregar umas fotos.

porque não usas a porta paralela, é bem mais simples, tens entradas e saídas digitais, e é simples de programar.

[Elias_NP]

em baixo deixo o esquema do circuito de ligação entre o anemómetro e o pc.

o circuito é alimentado por uma fonte externa a 5 volts e o funcionamento é muito simples.

basicamente quando a fotocélula tem o percurso óptico obstruído o transístor está em corte . caso contrário está em curto.

já está em funcionamento há 2 semanas e até agora tem funcionado bastante bem e de forma exacta.

[Njay]

há qualquer coisa de errado no teu circuito. não faz sentido estar a ligar o pino 2 da porta série à massa. de onde vêm os 5v que alimentam o sensor?

[Elias_NP]

há qualquer coisa de errado no teu circuito. não faz sentido estar a ligar o pino 2 da porta série à massa. de onde vêm os 5v que alimentam o sensor?

o circuito não está errado! se ler o texto que antecede o diagrama do circuito verá que refiro que o mesmo é alimentado por uma fonte de alimentação externa (transformador, pilha, etc.) para esta utilização não é possível retirar energia da própria porta. eu tentei várias hipóteses mas todas interferem com a leitura que se obtém.
deverá ainda haver a possibilidade de se retirar os 5volt de uma porta usb, mas não testei esta hipótese.


em relação à ligação de um dos pinos à massa: a polarização que utilizei para o transistor implica que ele ou está em condução ou em corte, logo está a funcionar como um relé. a função deste "relé" é fazer com que os pinos 2 e 3 fiquem em circuito fechado de cada vez que o anemómetro complete uma volta. para isso um dos pinos tem de ligar ao colector e outro ao emissor, simples. a resistência r4 serve apenas para garantir que não se ultrapasse a corrente máxima no trasistor (ice máx).


como disse, o circuito está actualmente em funcionamento e reproduz valores de rpm correctos, pois em paralelo estou a verificar resultados como a função do meu multímetro. está a funcionar initerruptamente há várias semanas sem problemas.

brevemente postarei o executável do programa de recepção e tratamento de dados.

[Inventor]

ola elias, parabens pela bela iniciativa, desejo colaborar com algumas sujestões: 1 - substituir a celula por um "red" (interruptor encapsulado em vidro acionado por imã). 2 - fazer a interface com o computador atravez de uma placa controladora usb (stargate 864). um abraço.

[Sun_rise_pt]

bom dia.

atenção: o pino gnd das portas rs232 (db9) é o 5.
eu jamais aconselharia que deixasse um cabo de dados presunívelmente longo sem uma boa ligação à caixa do pc (terra) ficando sujeito a tudo quanto são preturbações eléctricas, que se chegarem a determinado nível lhe "matarão" a uart do pc!!!

de facto, também acho mais fácil usar uma das entradas da porta lpt do pc (hoje em dia até sem uso, na maior parte dos casos) e desenvolver um programa em vbasic que conte os pulsos recebidos em determinado tempo prédefinido no timer do vb. assim fica fácil de ajustar essse intervalo de tempo que tem a precisão de 1 milisegundo, ás características físicas do anemómetro.
a porta lpt é mais vocacionada a in/out no barramento, e a porta rs232 a strings a velocidades bem definidas. complicaria muito usar a última. o componente mscomm do vb estaria fora de questão.
então fica muito simples fazer um programinha em vb com instrumentos virtuais para indicação em tempo real, e até evoluir também para registo gráfico temporal pra impressão em papel.
uma outra vantagem da porta lpt(pré-definida como ecp/epp na bios do pc) onde entradas disponíveis não faltarão, seria a da indicação da direção do vento, o que em termos físicos é tão fácil de fazer quanto o anemómetro.

mãos à obra e bom trabalho!

[larapio]

estive a ver este projecto e eu não entendo mesmo onde se liga a dita energia de 5v eu não entendo mesmo, pois eu estou a pensar construir um anemómetro do género mas com peça de um rato dos mais antigos que tem praticamente tudo o que é necessário para a sua construção á excepção de um transístor bc558.
mas de facto gostaria de sabem onde se liga a fonte de alimentação