“раннее развитие детей” – мастерская -делаем поделки вместе с детьми
внезапных, порывистых шквалов, несущих разрушение и
смерть. Самые сильные ветры – это ураганы. Такие
ураганные ветры образуются над океанами в тропиках,
когда огромные массы воздуха засасываются в области
низкого давления. Штормовые тучи часто кружатся вокруг
центра (или глаза) урагана со скоростью выше скорости
железнодорожного экспресса.
Возможно,
тебе никогда не доводилось встречаться с ураганными
ветрами, но где бы ты ни жил, тебе, наверняка,
приходилось наблюдать как тихие, так и ветреные дни.
Изготовь анемометр – простейший прибор для измерения
скорости ветра, и записывай значения силы ветра в своей
местности в ветреный день.
Тебе
понадобятся:
толстый деревянный штырь
тонкие деревянные стержни
веревка и отвес
стаканчик из-под йогурта
клейкая лента (водонепроницаемая)
чертежные кнопки
цветной картон
медная трубка
клей
ножницы
1. Возьми толстый деревянный штырь и плотно вставь его в
медную трубку. Это будет стойка анемометра.
2. Попроси взрослых помочь просверлить дырку сквозь
стойку. Диаметр отверстия должен соответствовать толщине
одного из тонких стержней. Сделай прорезь на одном из
концов этого тонкого стержня. Вставь его в стойку и
закрепи, как показано на рисунке.
3.
Вырежи из картона наконечник и оперение стрелы и закрепи
на концах тонкого стержня.
4. Вырежи четверть круга из цветного картона и прикрепи
его к стреле при помощи клейкой ленты.
5. Возьми большой стаканчик из-под йогурта. Приклей его
к одному концу второго тонкого деревянного стержня.
6. Попроси взрослых помочь тебе просверлить маленькую
дырочку на другом конце второго стержня, а затем
прикрепи его булавкой или прибей гвоздиком к верхушке
стойки. Убедись, что стержень в состоянии свободно
вращаться.
7. Выбери подходящее место для наблюдения на улице. Вбей
медную трубку в землю, а затем вставь в нее стойку.
Закрепи стойку в нужном положении при помощи чертежной
кнопки. Установи стойку строго вертикально, подвесив к
стрелке отвес (в качестве отвеса можно использовать
гайку). Веревка отвеса должна висеть строго параллельно
стойке.
Ветер поворачивает стрелку анемометра так, что она
указывает направление, откуда дует ветер.
Стаканчик из-под йогурта и стержень вместе с ним будут
подниматься вверху. Чем сильнее ветер, тем выше
поднимается стержень указатель.
Шкала Бофорта
Это шкала для измерения скорости ветра, в основе которой
лежат наблюдения за природой. Шкала была изобретена
английским адмиралом сэром Френсисом Бофортом почти 200
лет назад.
Скорость ветра на картах погоды указываются числом
штрихов на значке силы ветра.
| Скорость ветра | Словесная характеристика | Признаки оценки скорости ветра | ||
| м/сек | км/час | балл Бофорта | ||
| 0,0-1,5 | 0,0-1,8 | 0 | Штиль | Дым поднимается отвесно или почти отвесно, листья неподвижны |
| 0,6-1,7 | 1,9-5,1 | 1 | Тихий ветер | Направление ветра определяется по дыму |
| 1,8-3,3 | 5,2-11,7 | 2 | Легкий ветер | Движение ветра чувствуется лицом, шелестят листья |
| 3,4-5,2 | 11,8-18,7 | 3 | Слабый ветер | Листья и тонкие ветви деревьев постоянно колышутся, ветер развевает легкие флаги, море покрыто сплошной легкой волной |
| 5,3-7,4 | 18,8-26,6 | 4 | Умеренный ветер | Ветер поднимает пыль, приводит в движение тонкие ветви деревьев, на отдельных волнах изредка появляются белые, быстро пропадающие “барашки” |
| 7,5-9,8 | 26,7-35,3 | 5 | Свежий ветер | Качаются толстые сучья деревьев; “барашки” видны на каждой волне |
| 9,9-12,4 | 35,4-44,0 | 6 | Сильный ветер | Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода, “барашки” на волнах более продолжительны (5-10 сек.) |
| 12,5-15,2 | 44,1-54,7 | 7 | Крепкий ветер | Качаются верхушки деревьев, гнутся большие ветви, неудобно идти против ветра. Пенящиеся волны на море |
| 15,3-18,2 | 54,8-66,0 | 8 | Очень крепкий ветер | Ветер ломает тонкие ветви и сухие сучья деревьев, затрудняет движение |
| 18,3-21,5 | 66,1-77,5 | 9 | Шторм | Ветер сбрасывает дымовые трубы, черепицу. Идти против ветра очень трудно. |
| 21,6-25,1 | 77,6-90,2 | 10 | Сильный шторм | Значительные разрушения, деревья вырываются с корнем |
| 25,2-29,0 | 90,3-104,4 | 11 | Жестокий шторм | Большие разрушения: валит телеграфные столбы, вагоны |
| Более 29,0 | Свыше 104,4 | 12 | Ураган | Разрушает дома, производит большие разрушения |
Анемометры сделанные своими руками (для детей подготовительной группы)
Лариса Наместникова
Анемометры сделанные своими руками (для детей подготовительной группы)
«Ложечный анемометр»
Для опыта нужны : взрослый помощник; чайная ложка; отвертка; проволока; большой винт; лист фанеры размером примерно 20 на 25 см. ; несмываемый фломастер; линейка; гвозди или шурупы.
1. Вверни винт в левый верхний угол фанеры на расстоянии примерно 2,5 см. от краев.
2. Обмотай проволокой ручку ложки и винт, как на рисунке. Ложка должна свободна качаться на проволоке.
3. С помощью линейки нарисуй на фанере шкалу и попроси взрослого укрепить анемометр на заборе или шесте.
4. Чем выше отклоняется ложка, тем сильнее
«Чашечный анемометр».
Для опыта нужны: взрослый помощник; 2 деревянные планки длиной 35 см. и шириной 1,25 см. ; длинный гвоздь; деревянные бусины; 3 белые пластмассовые чашки; одна цветная пластмассовая чашка; линейка; клей для дерева; шест или забор, чтобы укрепить анемометр; молоток; часы.
1. Анемометр-прибор для измерения скорости ветра. Склей две перекрещенные деревянные планки посередине. Попроси взрослого сделать отверстие, в которое можно вставить гвоздь с бусинами.
2. Три белые чашки и одну цветную приклеить к концам планок так, чтобы все чашки были направлены а одну сторону.
3. Попроси взрослого прибить анемометр к шесту так же, как флюгер.
4. Для того чтобы измерить скорость ветра, тебе достаточно посчитать, сколько раз цветная чашка промелькнет мимо тебя за одну минуту.
«Ориентация с компасом на местности».
Географическое направления можно определить не только по солнцу, но и с помощью специального прибора.
Познакомься с описанием этого прибора и найти его среди картинок.
Прибор имеет циферблат с буквами-С, Ю, В, З, которые обозначают главные географические направления или стороны горизонта, и магнитную стрелку. Синий конец стрелки всегда показывает на север, а красная- на юг.
Компас помогает геологам, путешественникам, морякам, туристам.
Установи компас на плоскости (столе или стуле) неподвижно. Медленно вращай в любую сторону, пока синяя стрелка не совпадет с буквой «С». Посмотри туда, куда показывает стрелка. Это север. Встань к нему лицом. Сзади будет юг, справа –восток, слева- запад.
Если ты научился с помощью компаса определять географическое направление в помещении, то попробуй заняться этим во дворе, на улице.
Научи своих друзей пользоваться компасом.
«Измерение температуры воздуха на улице».
Воспитатель (обращает внимание детей на приборы).Приборов, с которыми работают гидрометеорологи, достаточно много. Вот один из них (берет в руки термометр для измерения температуры воздуха). Вам знаком этот прибор?
«Красота зимы». Украшение группы своими руками с детьми подготовительной группы Зима — самое холодное время года, пора трескучих морозов и снежных метелей. Но для многих детей зима — это любимое время года. Ожидание.
Помощники в работе с детьми, сделанные своими руками Доброго времени суток, уважаемые коллеги! Творчество, как известно, обладает целительной силой. Когда что-то мастеришь ты отдыхаешь, размышляешь,.
Дидактические игры для детей младшего дошкольного возраста, сделанные своими руками из нестандартного материала Дидактические игры для детей младшего дошкольного возраста, сделанные своими руками из нестандартного материала Игра «Весёлые бусины».
Дидактические игры, сделанные своими руками для развития сенсорики и мелкой моторики рук у детей первой младшей группы В первом полугодии мы в группе проводили родительское собрание. Одним из пунктов этого собрания было «Развитие мелкой моторики рук у детей.
Кукла-кувадка своими руками для детей старшей группы Конструирование из ткани куклы Кувадки для детей старшей группы Тема: Изготовление из ткани куклы Кувадки. Цель: Познакомить детей с народным.
Мастер-класс «Дидактические игрушки своими руками для детей второй младшей группы» Дидактическая игрушка «Цветок». Цель: Способствовать закреплению умения различать понятия большой – маленький, один — много, название.
Мои куклы-обереги из ткани, сделанные своими руками Друзья, коллеги, сегодня хочу представить вам свою коллекцию кукол. Когда началось моё увлечение точно не скажу, как-то так понемногу, при.
Оформление группы своими руками Для уголка природы изготовили календарь природы-облако из потолочных плит с набором карточек для изменения дня, месяца, природными явлениями,.
Оформление в подготовительной группе и новогодние поделки своими руками совместно родителей и детей Новый год праздник, который ждут все. А для детей новый год — это настоящая сказка. Ведь в новогоднюю ночь все получают подарки и дарят.
Сказочные персонажи сделанные своими руками из пней и брёвен Здравствуйте дорогие коллеги. В нашем детском саду «Лебедушка», довольно большая территория, на которой много зелёных насаждений,но среди.
Источник
Видео работы
Результаты работы за зиму
с-сть — часов за зиму 0 м/с — 511,0 1 м/с — 475,0 2 м/с — 386,5 3 м/с — 321,2 4 м/с — 219,0 5 м/с — 131,5 6 м/с — 63,3 7 м/с — 32,5 8 м/с — 15,4 9 м/с — 9,1 10 м/с — 5,0 11 м/с — 3,5 12 м/с — 2,2 13 м/с — 1,3 14 м/с — 0,8 15 м/с — 0,5 16 м/с — 0,5 17 м/с — 0,2 18 м/с — 0,0 19 м/с — 0,1
По результатам за две зимы я увидел что ветры у меня не сильные и ветряк будет не эффективен, поэтому сделал маленький с лопастями по 50см. мощностью в пику 150 Вт. Сделал просто, чтобы хотя бы одна экономная лампочка светила когда свет пропадет.
Теперь немного о Arduino.
Нашел в Интернете схему работы мышки, она наглядно иллюстрирует как работает моя система.
Отталкиваясь от схемы мышки я сделал следующую схемку.
Импульсы поступают с фототранзистора на Arduino, а он воспринимает их как нажатия кнопки.
Алгоритм работы программы таков: Считаем сколько нажатий кнопки произошло за одну секунду вот и имеем частоту вращения. Для того чтобы эту частоту перевести в м/с. еще когда я делал на Атмел я сделал алгоритм расчета частоты в м / с. Выглядел он так:
int ob_per_sec=0; // Переменная в которую попадает частота оборотов в секунду.
int speed_wind=0; // Сюда будет попадать значение после пересчета частоты в м/с.
int speed_wind_max=0; // Сюда попадает максимальное значение показаний ветра м/с.
int speed_wind_2=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 2 м/с.
int speed_wind_3=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 3 м/с.
int speed_wind_4=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 4 м/с.
int speed_wind_5=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 5 м/с.
…………………………………………………………..
int speed_wind_22=0; // К-во секунд с начала работы программы со скоростью ветра 22 м/с.
if (ob_per_sec >0 && ob_per_sec<4) { speed_wind=2; speed_wind_2 ;}
if (ob_per_sec >4 && ob_per_sec<7) { speed_wind=3; speed_wind_3 ; }
if (ob_per_sec >7 && ob_per_sec<11) { speed_wind=4; speed_wind_4 ; }
if (ob_per_sec >11 && ob_per_sec<15) { speed_wind=5; speed_wind_5 ; }
if (ob_per_sec >15 && ob_per_sec<18) { speed_wind=6; speed_wind_6 ; }
if (ob_per_sec >18 && ob_per_sec<23) { speed_wind=7; speed_wind_7 ; }
if (ob_per_sec >23 && ob_per_sec<27) { speed_wind=8; speed_wind_8 ; }
if (ob_per_sec >27 && ob_per_sec<30) { speed_wind=9; speed_wind_9 ; }
…………………………………………………………..
if (ob_per_sec >60 && ob_per_sec<67) { speed_wind=22; speed_wind_22 ; }
if (speed_wind> speed_wind_max){ speed_wind_max = speed_wind ;}// проверяем и перезаписываем, если максимальное значение больше чем предыдущее записанное.
И выводим на экран значение.
speed_wind
speed_wind_max
При необходимости можно затем просмотреть сколько минут дул ветер с определенной скоростью, для этого нужно на экран вывести переменную (с необходимым индексом скорости) speed_wind_№ (но разделить ее на 60, чтобы получились минуты.).
Я у себя в программе сделал так: при нажатии определенной кнопки поочередно выводятся все переменные, от speed_wind_1 до speed_wind_22.
Простой анемометр. изготавливаем самостоятельно.
Слева – анемометр, при скорости ветра 2 – 3 м/с. Справа – блок индикации. Пусть Вас не пугают разъемы и переключатели. Головка микроамперметра работает непосредственно на анемометр (через резистор 5 кОм). Остальное – мелкие полезности, такие как стробоскоп, вольтметр, освещение …
Меньшая точность такого анемометра, полностью компенсируется его простотой. Ссылка здесь или под фотографией.
И на микроконтроллере.
На микроконтроллере (любом из серии MSP430 от TI) эта задача решается просто и элегантно. Так выглядит анемометр, который отображает скорость ветра от 1 до 16 м/с.
Если Вас не пугает схема, и Вы готовы потратить 10$ на MSP430 Launchpad от Texas Instruments, с двумя микроконтроллерами в придачу, то так и нужно сделать. Ссылка на схему здесь.
Считаем импульсы.
При такой конструкции, когда в роторе магнит с двумя полюсами «N» и
двумя «S», датчик выдает два импульса на один оборот. Можно, конечно,
вставить разрезанное металлическое кольцо и уменьшить количество
полюсов, но мы так поступать не будем.
Есть два типа простых и очень дешевых устройства, которые могут считать импульсы. Это калькуляторы и шагомеры (педометры).
Калькуляторы. Отличные счетчики. В режиме «1 1=,=,= … » могут
считать импульсы с частотой до 10 Гц (у отечественных калькуляторов, со
светодиодным индикатором, потенциал значительно выше). Но современные
калькуляторы имеют одну неприятную особенность. Если не нажимать на
кнопки, то они «засыпают» и вывести их из этого состояния нажатием
кнопки «=» – невозможно.
Педометры (шагомеры). Не менее хорошие
счетчики. После засыпания, при первом же импульсе, просыпаются и
продолжают счет. Одно только ограничение – по частоте. Хорошие педометры
не считают импульсы более 3 Гц. Но плохие, если Вам удастся их найти,
считают до 5 Гц (5 импульсов в секунду). Именно такой педометр в центре
фотографии.
Для калибровки анемометра нам подойдет любой педометр. Достаточно
соединить выход тахометрического датчика с контактами педометра, как это
показано на следующем рисунке.
Коллектор транзистора подключаем к контакту, на котором
«висит» 1,5V, а общий провод – к контакту, на котором около 0V.
Напряжение с четырех пальчиковых батареек, включенных последовательно,
питает микросхему, которая раньше переключала обмотки в компьютерном
вентиляторе. Ток потребления схемы – около 8 мА.
Калибровка анемометра.
Самая интересная часть проекта – калибровка. Делать аэродинамическую
трубу, для этого, никто не будет. Значительно более точно, анемометр
можно откалибровать в длинном коридоре. Отсутствие сквозняка –
желательно. 
В
данном случае, за спиной моей жены, коридор, длинной 50 метров. На полу
сделаны метки «Старт» и «Стоп», на расстоянии 38 метров. Процедура
очень простая. Идем по коридору с анемометром. В момент, когда проходим
точку «Старт» отпускаем кнопку «Сброс» и начинаем счет импульсов. В
момент, когда проходим точку «Стоп» – останавливаем крыльчатку
анемометра пальцем и снимаем показания с индикатора.
По случайному
стечению обстоятельств, эта модель анемометра делает ровно 25 оборотов
на 38 метров. На индикаторе – 50, так как датчик выдает два импульса на
оборот.
Как и в любом другом анемометре, показания не зависят от
скорости (в разумных пределах, конечно). Если скорости хватает для того,
что бы раскрутить крыльчатку, то не зависимо от того идете Вы или
бежите, этот анемометр сделает 25 оборотов на 38 метров пути.
Отвлечемся от оборотов и перейдем к показаниям снятым с
тахометрического датчика. Если на 38 метров – 50 импульсов, то на 100
метров их будет – 132.
Для измерения скорости ветра понадобятся
часы с секундомером. Дальше – проще. Измеряем время, за которое на
индикаторе наберется 132 импульса. Пусть это будет 50 секунд. Таким
образом, 132 импульса соответствуют 100 метрам воздуха, которые прошли
через крыльчатку анемометра. Время – 50 секунд. Соответственно, скорость
ветра 100м./50сек.= 2 м/сек.
Превращаем в законченное изделие.
В данном случае имеем два больших недостатка, которые легко
устраняются. Первый – медленный счет. Второй – разрядность индикатора
ограничена пятью разрядами (99.999). Оба устраняются установкой счетчика
– делителя между выходом микросхемы и входом транзистора.
Дополнительные элементы.
R1 – для нормальной работы IC.
R2 – нагрузочный резистор для нормальной работы счетчика DD1.
C1 – помогает при частичном разряде батарей.
DD1 – любой КМОП счетчик, обеспечивающий нужный коэф. деления.
С2 – устраняет высокочастотные наводки в кабеле.
R3 – защищает от замыканий в кабеле.
R4 – обрывной резистор или предохранитель на 200 мА, который защищает от короткого замыкания в кабеле.
Остается выбрать коэффициент деления.
Допустим, средняя скорость ветра – 5 м/с. Тогда за час (3600 сек.)
через анемометр пройдет 3600 сек. * 5 м/сек. = 18.000 метров воздуха.
За сутки – 18.800 м. * 24 час. = 432.000 м. На каждые 100 метров
прошедшего воздуха, анемометр выдает 132 импульса (1,32 имп./м.). Таким
образом, на индикаторе должно отобразится 432.000 * 1,32 = 570.240 .
Максимальная разрядность индикатора – 5 десятичных знаков. Значит,
после 100000 импульса наступит переполнение. Что бы этого не произошло в
течении суток, необходим делитель, не меньше, чем 570.240 / 100000 =
5,7 .
Что бы, при тех же условиях, переполнение не наступило в течении месяца, необходим делитель 5,7 * 30 = 171,07.
С другой стороны, частота счета – ограничена. Пусть это будет 1 Гц, или
1 импульс в секунду. Для максимальной скорости ветра, к примеру 20
м/с., тахометрическим датчиком будут формироваться 20 м/с * 1,32 имп./м.
= 26,4 импульса в секунду. Что бы привести к 1 имп./сек. Понадобится
делитель 1 : 26,4.
Наиболее частый коэффициент деления, используемый мной – 1 : 16 . Для
анемометров, которые автономно собирают данные в течении месяца – 1 : 64
(1:128).
Что дальше?
Если Вы в точности повторили этот анемометр (с микросхемой делителя на
16 и педометром), то у Вас в руках отличный инструмент для измерения
средней скорости ветра. По характеристикам он не уступает лабораторному
анемометру. «Гурманы» могут использовать корректировочные таблицы
последнего.
А
дальше, необходимо использовать анемометр по назначению. К примеру,
установить в том месте, где вы планируете расположить ветрогенератор и
накопить статистику за неделю. В зависимости от результатов Вы сможете
решить устанавливать ветрогенератор или нет.
Среднесуточная скорость ветра и шансы на «добычу» электроэнергии.
Мое скромное мнение, основанное на некотором опыте с ветрогенераторами, заключается в следующем.
( * речь идет не о текущей, а о среднесуточной скорости ветра)
* Если среднесуточная скорость не превысила 2,0 м/с, то ветрогенераторы не для Вас.
* Если среднесуточная скорость лежит в пределах от 2,0 до 3,0 м/с, то
стоит посмотреть в сторону недорогих ветрогенераторов или красивых
флюгеров. По функциональности и по количеству вырабатываемой
электроэнергии они будут совпадать.
* Если среднесуточная скорость
лежит в пределах от 3,0 до 5,0 м/с. Генераторы промышленного
изготовления будут уверенно крутиться, но никогда не разовьют паспортную
мощность. Исключение составляют самодельные ветрогенераторы с
завышенным диаметром ветроколеса.
* Если среднесуточная скорость
лежит в пределах от 5,0 до 10,0 м/с. У Вас будет работать любой
ветрогенератор. Хороший, плохой, промышленный, самодельный, с
горизонтальным ротором или вертикальным – не имеет значения.
* Если
среднесуточная скорость выше, чем 10,0 м/с. Уже не так важен
ветрогенератор, как прочность мачты, на которой он смонтирован. Кроме
того, Ваша жизнь начнет напоминать жизнь возле аэропорта.
* Если
среднесуточная скорость выше, чем 15,0 м/с. Перепроверьте схему
делителя, разъемы и соединительные провода. Вы, наверняка, что то
напутали 🙂
В заключение.
Статья написана исключительно для того, что бы уменьшить количество
вопросов, типа «Я живу в поселке N, N-ской области. Какой ветрогенератор
мне лучше купить?». Вопрос не имеет ответа, по определению. Лучше
никакой не покупать.
Даже статистика скорости ветра, в конкретной
точке, это пол-дела. Она принципиально отвечает только на вопрос –
«Имеет ли ветер достаточно энергии, что бы быть преобразованной в
электричество или нет?».
Для выбора ветрогенератора необходимо, как
минимум, иметь ответы на два дополнительных вопроса. Первый –
порывистый ветер или нет, и на сколько. Второй – как часто ветер меняет
направление и как быстро он это делает.
Проблема с выбором
осложняется тем, что в параметры ветрогенераторов, которые заявляют
производители, позволяют усомниться в качестве измерительного
оборудования, которое они используют …
На этом все. Сделайте анемометр, установите, соберите «дату». Возможно,
это сэкономит Вам время, деньги, и что не маловажно – нервы.
Удачи : )
Дополнение.
Если Вы собрались «обсчитывать» тахометрические данные с помощью
компьютера или контроллера, то число импульсов можно перевести в
скорость ветра по следующей (упрощенной) формуле:
V = n * Kv Kt ;
V – скорость ветра (м/с),
n – число оборотов в секунду (об./с),
Kv – коэффициент связывающий обороты и количество прошедшего воздуха (м/об.),
Kt – коэффициент учитывающий «страгивание» крыльчатки (м/с).
Оба коэффициента определяются экспериментально, для каждого отдельного анемометра!
Kv показывает отставание окружной скорости лопасти от линейной скорости воздушного потока. В нашем случае этот коэффициент – 1,52 м/об.
Kt
определяет, с какой скорости ветра крыльчатка анемометра начинает
вращаться. Для данного анемометра коэффициент равен скорости страгивания
– 0,4 м/с.
Ошибку измерения можно посчитать по эмпирической формуле:
Vошибки = 0,06 * V 0,3 (м/с).
Отклонения равновероятны в сторону уменьшения и увеличения.
P.S. Для случаев, когда совсем ничего не получаестся – ниже, рядом с датой, мой адрес.
