芯耀
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2019 Hackadayprize 中國區(qū)賽事正在火熱報(bào)名 ing，我們將為大家介紹在過去幾屆 Hackadayprize 中獲獎(jiǎng)的作品，希望能給你帶來啟發(fā)！快點(diǎn)來報(bào)名參賽，12.5 萬美元的終極大獎(jiǎng)在等你認(rèn)領(lǐng)：https://www.cirmall.com/hackadayprize_2019
準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)仍然是一個(gè)開放的科學(xué)問題。
傳統(tǒng)上，自動(dòng)氣象站（AWS）可以使用固態(tài)傳感器輕松監(jiān)控溫度，壓力和濕度，但風(fēng)和降水通常涉及機(jī)械部件，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健性 / 可靠性的成本較高，定期維護(hù)和繁瑣的安裝。 它們的成本從幾百美元到幾千美元，并且由于所需 SIM 卡的 GSM / 3G 數(shù)據(jù)計(jì)劃，通常會(huì)帶來額外的運(yùn)行費(fèi)用。
因此，只有在大城市才能找到天氣愛好者，大學(xué)等部署的公共 AWS，世界上大多數(shù)農(nóng)村 / 貧困地區(qū)根本沒有地面天氣數(shù)據(jù) - 這通常是他們最需要的地方。
即使在擁有大量 AWS 的大城市，也沒有足夠的天氣數(shù)據(jù)來提供現(xiàn)代氣象服務(wù)，例如實(shí)時(shí)降雨雷達(dá)超級本地天氣警報(bào)和臨近預(yù)報(bào)。 這些服務(wù)所需的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上需要多普勒天氣雷達(dá)，由于其成本極高而很少部署。
另一種方法是部署大量低成本的自動(dòng)氣象站，并提供數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)新的創(chuàng)新氣象服務(wù)。 這些 AWS 必須具有可笑的低成本和免維護(hù)，以便在缺乏實(shí)際天氣數(shù)據(jù)的區(qū)域大量部署。
天氣金字塔
我提出了一種與傳統(tǒng)氣象站競爭的低成本解決方案; 免維護(hù)，能源自主，固態(tài)（無移動(dòng)部件）、緊湊、易于安裝且具有成本效益的互聯(lián)網(wǎng)連接天氣監(jiān)測設(shè)備。
慣性傳感器用于跟蹤整個(gè)單元的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗梢詮南道K自由擺動(dòng)，以估計(jì)風(fēng)的強(qiáng)度和方向。 當(dāng)與適當(dāng)?shù)耐鈿ば螤罱Y(jié)合時(shí)，風(fēng)對單元的運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)特的影響，因此可以從運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中提取對風(fēng)速和方向的粗略估計(jì)。 由于風(fēng)而從系繩自由擺動(dòng)的天氣金字塔可以在 2D 中建模為鐘擺受到來自氣流的額外力。 從平衡擺的角度位移取決于氣流速度和給定質(zhì)量的空氣動(dòng)力學(xué)特性。
低成本的 6 軸 IMU（如 InvenSense MPU-6050）將用于實(shí)現(xiàn)所提出的風(fēng)測量技術(shù)。 根據(jù)初步估計(jì)和測試，栓系 WP 模擬為擺錘，由于 0 - 12 Beaufort 刻度風(fēng)分別加速到 0 - 3g，而兩個(gè)連續(xù) Beaufort 數(shù)的最小差異為 2.02mg。 ±2g - ±16g 加速度計(jì)范圍，2 mg / LSB 靈敏度@±4g 和±250°/ s - ±2000°/ s 陀螺儀范圍，17.50mdps / 位靈敏度@±250°/ s 符合 wPyramid 態(tài)度的要求由風(fēng)效應(yīng)測量。 建議應(yīng)用的傳感器數(shù)據(jù)采樣率定義為@ 1Hz，滿足風(fēng)速和風(fēng)向測量的項(xiàng)目范圍。
此外，通過在外殼內(nèi)側(cè)使用電容式觸摸傳感器技術(shù)，還可以在沒有機(jī)械部件的情況下測量降雨強(qiáng)度。 通過在多點(diǎn)觸摸 MCU（MPR121 或 ESP32 能力）上連接適當(dāng)?shù)膬?nèi)部線柵，設(shè)備可以“測量”外殼表面上的水滴數(shù)量，并估算雨強(qiáng)度。
通信方式天氣金字塔可以通過 TheThingsNetwork 的開放 LoRaWAN 基礎(chǔ)設(shè)施連接到互聯(lián)網(wǎng)，或者使用其他 LPWAN 技術(shù)，如 NB-IOT，SIGFOX 等。
外殼設(shè)計(jì)和材料選擇將以所使用的傳感器和太陽能電池板的效率以及 DIY 大規(guī)模生產(chǎn)的可制造性為目標(biāo)，同時(shí)在緊湊的解決方案中確保令人愉悅的美學(xué)效果。 設(shè)計(jì)基于三角形金字塔形狀~20 厘米 x 17 厘米 x 12 厘米進(jìn)行 3D 打印。
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如果你對這個(gè)項(xiàng)目感興趣，想獲取完整信息請?jiān)L問：
https://hackaday.io/project/153208-weather-pyramid
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有人說硬件技術(shù)將很快達(dá)到極限，而在我們看來，硬件創(chuàng)新，尤其是中國硬件工程師的創(chuàng)新，還遠(yuǎn)未走到盡頭，而只是剛剛開始。作為致力于為全球硬件開發(fā)者提供技術(shù)共享服務(wù)的平臺，與非網(wǎng)母公司 SupplyFrame 旗下最大的全球硬件開發(fā)者社區(qū) Hackaday.com 已連續(xù)五年舉辦全球硬件開發(fā)者大賽 Hackadayprize，有超過 3000 多個(gè)硬件團(tuán)隊(duì)在這個(gè)賽事中互動(dòng)交流、切磋技藝。
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這個(gè)《硬件改變世界》系列，我們挑選在前幾屆 Hackadayprize 大賽中獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀作品加以展示，硬件技術(shù)可以多有意思，硬件開發(fā)者可以多有創(chuàng)意，從這些作品中你可以看到。
2019 年 3 月，Hackadayprize 中國區(qū)賽事將隆重開啟，我們很期待看到國內(nèi)的硬件開發(fā)者大開腦洞、大展技藝。你準(zhǔn)備好了沒，與來自全球的硬件開發(fā)者同臺 PK？
