Indicador de Direção do Vento com Arduino Melhorando sua Estação Meteorológica

O Indicador de Direção do Vento é mais um recurso para estação meteorológica, uma ferramenta de verificação climática que possui a capacidade de proporcionar diversos tipos de dados, dentre eles podemos destacar a verificação da velocidade do vento através de um anemômetro e a verificação da quantidade de chuva através de um pluviômetro.

Em muitos projetos estas informações são extremamente importantes, uma vez que podem influenciar em plantações, indicar possíveis acontecimentos climáticos e consequentemente verificar a possibilidade de agir na prevenção de algum dano à plantações, residências e afins.

Indicador de Direção do Vento para Arduino.

Indicador de Direção do Vento para Arduino.

O sensor de indicação do vento possibilita verificar o movimento do ar em relação a superfície terrestre, uma vez que o mesmo desloca-se de áreas de maior pressão para as áreas de menor pressão, ou seja, das mais frias para as mais quentes e quanto maior for esta diferença entre as pressões, consequentemente maior será a velocidade de deslocamento.

 

Indicador de Direção do Vento DV10

O Indicador de Direção do Vento DV10 é um produto produzido quase que totalmente produzido em alumínio, com exceção dos locais de instalação dos sensores que são produzidos de maneira a aumentar a sua isolação à interferências externas.

Para auxiliar em seus processos de instalação, por sua vez, o Indicador de Direção possui um exclusivo sistema de fixação para os amis diferenciados modelos de hastes e espessuras. Veja abaixo uma imagem que demonstra o funcionamento do mesmo, um sistema de rosca com porcas:

Sistema de fixação para suportes e hastes.

Sistema de fixação para suportes e hastes.

O módulo de verificação do Indicador de Direção do Vento possui um diferenciado sistema de verificação que se baseia na variação da sua resistência para indicar a direção à qual o vento sopra. Cada direção está diretamente associada a um resistor de 10K, segundo o esquema elétrico disponível no site Usinainfo, que utiliza um resistor 4K7 em sua conexão, os valores de funcionamento são os seguintes:

Tabela de valores da resistência e direção do vento com resistor 4K7

Tabela de valores da resistência e direção do vento com resistor 4K7

Como podemos ver na tabela acima e na imagem abaixo, o Sensor de Direção do Vento possui oito Reed Switch ligados a oito resistores de 10K distribuídos em uma ligação em série à qual de acordo com o movimento da hélice soma o valor das resistências e retorna valores diferentes de tensão para verificação analógica.

Módulo de Funcionamento do Indicador de Direção do Vento

Módulo de Funcionamento do Indicador de Direção do Vento

O acionamento dos Sensores Reed Switch se dão através de um exclusivo imã fixado em uma das peças de deslocamento do Indicador de Direção do Vento, o qual fica responsável por realizar a aproximação das placas que constituem o sensor e interligam os resistores. Veja uma imagem do imã e sua localização:

Sistema de acionamento do Sensor Reed Switch

Sistema de acionamento do Sensor Reed Switch

O sistema de funcionamento do Indicador de Direção do Vento é extremamente simples, de acordo com o deslocamento da pá, varia-se o valor da tensão de saída e consequentemente esta tensão é associada a uma direção através do software no Arduino. Porém vale ficarmos atentos a uma informação bem importante:

Indicador de Direção do Vento e Pá de deslocamento

Indicador de Direção do Vento e Pá de deslocamento

Para quem deseja uma visualização direta da informação de maneira não digital, vale ressaltar os elementos de indicação da direção do vento e a pá de deslocamento, elementos responsáveis por indicar e posicionar o sensor de acordo com o vento que sopra no local de verificação.

 

Vídeo de Funcionamento

 

Produtos Utilizados no Projeto

Arduino Uno R3 + Cabo USB;

Indicador de Direção do Vento – DV10;

Display LCD 16×2 I2C com Fundo Azul;

Resistor 100K 1/4W;

Protoboard 400 Pontos para Projetos;

Jumper Premium para Protoboard Macho-Macho 20 cm.

 

Esquema de Ligação do Indicador de Direção do Vento

O esquema de ligação do projeto conta duas pequenas alterações do especificado no site da Usinainfo, ao invés de utilizar o resistor de 4K7 como recomendado pelo fabricante, optei por um resistor 100K e inclui também um Display LCD 16×2 com adaptador I2C para visualização dos dados.

Ao realizar os testes de funcionamento do Indicador de Direção de Vento na bancada, verifiquei que os valores fornecidos ao Arduino eram muito baixos e próximos, o que por vezes gerava informações diferentes das reais devido às diferenças decimais não toleradas pelo código.

Para solucionar este problema era necessário aumentar a diferença de uma leitura para outra e consequentemente aumentar os valores de saída do Sensor de Direção do Vento, para testei primeiro um resistor de 10K, porém com o de 100K o resultado foi ainda melhor.

Maiores informações sobre os valores obtidos e as alterações no código veremos no próximo tópico, veja agora como ficou o esquema de ligação do projeto de Indicação do Vento com seus demais componentes:

Esquema de ligação do projeto de Indicação de Direção do Vento

Esquema de ligação do projeto de Indicação de Direção do Vento

Como vemos, o esquema de ligação é bastante simples, são apenas dois fios do Sensor de Direção do Vento e os pinos de comunicação I2C do display basicamente.

 

Código de Funcionamento do Sensor de Direção do Vento

O código assim como esquema elétrico acabou sofrendo algumas alterações em relação ao disponibilizado na descrição do produto, pois precisamos adaptá-lo as mudanças citadas anteriormente.

Dentre as alterações realizadas pode-se destacar a inclusão de uma biblioteca I2C para utilização do Módulo adaptador para Display 16×2, as variáveis desta mesma biblioteca e a alteração dos valores para indicação de direção do vento. Veja o código completo:

Os valores de cada direção foram feitos através de uma calibração manual, na qual a direção era posicionada manualmente, verificados os resultados e utilizados de acordo com o maior valor possível obtido, desta maneira nossa tabela como a apresentada pela Usina na descrição do produto ficou da seguinte maneira:

Tabela de valores da resistência e direção do vento com resistor 100K

Tabela de valores da resistência e direção do vento com resistor 100K

Com estas alterações melhoramos ainda mais o projeto fornecido na descrição do produto e garantimos uma melhor precisão para o Indicador de Direção do Vento, além de possibilitarmos uma melhor visualização através da utilização de um Display LCD.

 

Conclusão

O projeto possui uma lógica de funcionamento bastante simples, a sua aplicação por um momento pareceu não ser tão satisfatória, porém com as devidas atualizações no esquema de ligação, o seu funcionamento ficou de acordo com o meu esperado. Utilizar uma bússola é bastante útil para a calibração, mas vale ter cuidado uma vez que a movimentação da sua base de plástico pode dar uma pequena (ou grande) desalinhada, não recomento ficar mexendo muito na base plástica do Sensor.

No mais, o projeto mostrou-se simples e completo, mais um produto ideal para a incrementação em Estações Meteorológicas, anteriormente já foi visto como utilizar o Anemômetro e o Pluviômetro, não deixe de verificar nossos outros artigos sobre Estação e deixar o seu comentário sobre o que achou.

Outros produtos para a sua Estação Meteorológica você encontra no site da Usinainfo.

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Arduino

Mecânico de Manutenção com Experiência em Sistemas Embarcados, Automação e Desenvolvimento de Projetos; Graduado nos Cursos de Matemática - URI e Física - UFFS.
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