Diseño e implementación de un anemómetro usando sensores ultrasónicos

Abstract

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.