Control de anemómetro con la raspberry pi 4 utilizando GND+GPIO para contar los pulsos y sacar la velocidad del viento a partir de ello.
Basado en un principio sobre el script de Patrick Rudolph dándole un enfoque personalizado más moderno con python3, modular, adaptable a varios tipos de anemómetros por configuración y con un estilo de programación orientado a objetos que trata el sensor bajo una clase/modelo.
| Module | PCB Desc | GPIO | Pin |
|---|---|---|---|
| GND | Ground | - | 9 |
| GPIO4 | Digital Input | 4 | 7 |
A través de las vueltas se envían pulsos al pin digital, cuanto más pulsos son enviados durante un periodo de tiempo sacamos la velocidad.
El resultado será devuelto en metros por segundos (m/s).
Para el anemómetro será necesario colocarle un condensador y así evitar rebotes/picos generados por el contacto y el imán del anemómetro. Esto genera falsas lecturas.
El modelo "Anemometer" está construido intentando facilitar el uso de distintos tipos de anemómetros y sobre diferentes pines simplemente pasando esta configuración al constructor de la clase:
from Anemometer import Anemometer
anemometer = Anemometer(pin=23, RADIO=6)Automáticamente, mediante un proceso/hilo en segundo plano, se escucha un evento en el pin GPIO con el que se inicializa la clase detectando los pulsos de entrada indicando las vueltas completas (normalmente 2 pulsos por vuelta).
Además se crea otro hilo/proceso con la función start_read() para cada un periodo de tiempo actualizar los valores y que al pedir datos desde la aplicación donde usemos este modelo, sea mucho más rápida la lectura.
La función generate_wind() es la encargada de realizar los cálculos y resetear variables de control. Además rellena variables auxiliares para mantener los valores anteriores inmediatos a los actuales.
Desde la función get_all_data() obtenemos la lectura actual con sus estadísticas calculadas anterioremente.
Para insertar en base de datos planteo la función tablemodel() con los campos necesarios de forma que al tener varios sensores pueda quedar dinamizado.
Para comprobar las mediciones existe la función debug() que pintará por consola los datos recopilados en ese momento.
Cada giro completo del anemómetro cerrará dos veces el circuito por lo que detectará dos pulsos (Puede ser mayor). Esto nos servirá para los siguientes c álculos.
El número de rotaciones completa será el total de pulsos dividido entre dos, de forma que para calcular la velocidad del viento tendremos:
velocidad = distancia / tiempo
velocidad = (rotaciones * circunferencia) / tiempo
En el caso de la circunferencia la calcularemos conociendo el radio del anemómetro:
velocidad = ( (pulsos/2) * (2 * pi * radio) ) / tiempo
Los anemómetros de tres palas son originales de oracle, estos tenían 9cm de diámetro pero puede variar según marca y modelo.
Aproximadamente y como referencia en muchas hojas de productos he leído que para calibrar un anemómetro se puede equivaler 1 rotación por segundo (2 pulsos) a 2,4km/h de forma que tomando datos de 5 segundos y girando 5 vueltas completas debería darnos esa aproximación. Claro que esto debe leerse de la especificación para tu anemómetro por si fuera distinto.
Tal vez lo obtenido no se corresponda a la realidad, hay una pérdida de energía eólica al girar las palas y esto normalmente se compensa multiplicando la velocidad final en km/h por 1,18 (aumentar un 18% el resultado obtenido).
Multiplicar los metros por segundo por 3,6 para obtener los kilómetros por hora.