Octopus měřič rychlosti větru - anemometr

Sledujte sílu větru s micro:bit!

Octopus měřič rychlosti větru umí změřit, jak moc venku fouká. Anemometr má dešti odolný design a je vybaven standardním konektorem GVS kompatibilním s produkty série Octopus. Lze jej snadno připojit k rozšiřujícím modulům pro microbit.

Postav si vlastní meteostanici s měřením větru

Octopus měřič rychlosti větru – anemometr vám umožní snadno přidat měření rychlosti větru do projektů s micro:bitem nebo Arduinem. V praxi tak žáci i domácí „bastlíři“ uvidí, jak se skutečná meteorologie propojuje s programováním – od jednoduchého zobrazení rychlosti větru na LED displeji až po kompletní meteostanici s logováním dat.

Senzor stačí připojit přes Octopus 3pin konektor (signál, napájení, GND) a v programu pak jen spočítat impulzy anemometru za určitou dobu. Můžete tak vytvářet výukové projekty, které ukážou práci se senzory, převod fyzikálních veličin na čísla, ale také třeba porovnávání počasí v různých lokalitách nebo testování modelů a konstrukcí ve větru. Díky odolnému plastovému provedení se hodí i pro dlouhodobější venkovní měření (např. na školní zahradě nebo doma na balkoně).

Anemometr princip

K čemu slouží anemometr? Měřič rychlosti větru využívá tři polokulovité misky o vnitřním průměru 6 cm, které jsou upevněny ve vzájemném úhlu 120 stupňů. Působením větru se začnou otáčet – čím vyšší je rychlost větru, tím rychlejší je rotace. Když se rotační část s průměrem přibližně 22 cm roztočí, uvede do pohybu mini DC motorek, který generuje stejnosměrné napětí (DC). Vyšší rychlost větru znamená vyšší výstupní napětí. Maximální generované napětí může dosáhnout až 1,2 V.

Pro převod naměřeného napětí na konkrétní rychlost větru lze využít tabulku parametrů uvedenou v dokumentaci. Přesnost měření má toleranci přibližně 10 %.

Jak anemometr měří vítr

Octopus měřič rychlosti větru – anemometr využívá klasickou konstrukci s otočnou hlavicí a třemi miskami. Když fouká vítr, působí na misky síla proudícího vzduchu, která roztočí celý rotor. Čím silněji vítr fouká, tím rychleji se anemometr otáčí.

Uvnitř modulu je tato otáčivá rychlost převedena na elektrický signál – u tohoto senzoru jako analogové napětí (přibližně 0–2 V).
Řídicí deska (např. micro:bit nebo Arduino) pak měří napětí na výstupu senzoru a v programu je možné vytvořit přepočet na rychlost větru (např. v m/s nebo km/h) podle kalibračního vztahu výrobce či vlastního měření.

Žáci si tak na praktickém příkladu vyzkouší:

• jak mechanická energie větru přechází na otáčení,
• jak se otáčky převádějí na elektrický signál,
• jak z naměřeného napětí dopočítat fyzikální veličinu – rychlost větru.

Vlastnosti měřiče rychlosti větru

• Rozsah výstupního napětí: Generuje napětí od 0 do 1 V v závislosti na rychlosti větru. ​
• Voděodolný design: Senzor je navržen tak, aby odolával povětrnostním vlivům, což zajišťuje spolehlivost při venkovním použití.​
• Široký rozsah pracovních teplot: Funguje spolehlivě v teplotách od -20°C do 70°C.​
• Široký rozsah napájecího napětí: Funguje při napětí 3,3V až 5,5V, což zajišťuje kompatibilitu s různými platformami.​
• Jednoduchá integrace s micro:bit: Snadné připojení a programování pro vzdělávací účely
• Kablík pro konektor GVS součástí balení
• Montážní otvory pro uchycení modulu
• Možnost použití na platformě microbit nebo Arduino

• Snadné měření rychlosti větru pomocí klasického tří-miskového anemometru
• Dešťuvzdorné / voděodolné provedení, vhodné pro venkovní použití
• Standardní Octopus 3pin konektor – jednoduché zapojení k micro:bitu či Arduinu
• Analogový výstup 0–2 V, vyšší napětí = vyšší rychlost větru
• Vhodné pro meteostanice, projekty s počasím a výuku fyziky
• Funkční v širokém rozsahu teplot -20 až 70 °C

Objev vítr v hodinách fyziky i informatiky

Octopus měřič rychlosti větru – anemometr je senzor, který přenese „skutečné“ počasí přímo do vašich projektů s micro:bitem nebo Arduinem. Dešťuvzdorné provedení umožňuje umístit anemometr na školní zahradu, balkon nebo k oknu a žáci mohou v reálném čase sledovat, jak se mění rychlost větru a co to dělá s jejich programem.

Tři polokulové misky uspořádané po 120° se při větru roztočí a uvnitř senzoru roztáčejí malý DC motor, který generuje napětí až přibližně 2 V – čím silnější vítr, tím vyšší napětí. Senzor pracuje při napájení 3,3–5 V, takže se dobře hodí jak k micro:bitu, tak k většině Arduino desek.

Co přesně senzor umí

Anemometr je navržený jako kompaktní, odolný modul určený pro vzdělávání:

• Výstup je analogové napětí 0–2 V, které odpovídá rychlosti větru – na micro:bitu nebo Arduinu jej změříte přes ADC a v programu si vytvoříte vlastní převod na m/s nebo km/h (např. kalibrací podle známých podmínek).
• Dešťuvzdorná konstrukce umožňuje dlouhodobější venkovní nasazení (meteostanice, experimenty na školní zahradě).
• Díky jednoduchému tvaru (výška cca 6,5 cm, průměr otáčení cca 14 cm) se senzor snadno integruje do různých konstrukcí – na stožár, rám meteostanice nebo model.

Výrobce udává pracovní rozsah teplot přibližně -20 až 70 °C a doporučený maximální vítr v provozu až 200 km/h, takže senzor bez problémů zvládne běžné povětrnostní podmínky, se kterými se ve školním prostředí setkáte.

Snadné připojení k micro:bitu a Arduinu

Senzor patří do řady Octopus a používá standardní 3pinový konektor (GND, VCC, signál).

• U micro:bitu se typicky připojuje přes Octopus / sensor:bit / IOT:bit rozšiřující desky do některého z analogových pinů (např. P1). Na wiki ELECFREAKS najdete vzorové schéma zapojení i ukázku programu v MakeCode, který čte analogovou hodnotu a zobrazuje rychlost větru na displeji micro:bitu.
• U Arduina stačí připojit napájení 3,3–5 V a výstupní signál na analogový vstup (A0…Ax) a v programu spočítat rychlost větru z naměřeného napětí.

Takto mohou žáci krok za krokem řešit:

• jak převést analogový signál na číslo v programu,
• jak z číselné hodnoty udělat fyzikální veličinu (rychlost větru),
• jak naměřené hodnoty logovat (serial monitor, zápis do CSV, cloud, grafy).

Ideální pro meteostanice a projektovou výuku

Octopus měřič rychlosti větru – anemometr se skvěle hodí do:

• Školních meteostanic – v kombinaci se senzory teploty, tlaku, vlhkosti či deště mohou žáci vytvářet komplexní projekty, které sledují počasí během roku.
• Projektové výuky – propojení fyziky (vítr, tlak, síla) s ICT (programování, datová analýza).
• Modelářských a konstrukčních projektů – testování, jak vítr působí na různé tvary, modely domů nebo větrníky.

Díky jednoduchému připojení a jasné vazbě na reálný svět rychle uvidíte, jak žáky baví, když jejich program reaguje na skutečný vítr venku místo umělých „čísílek“ v kódu.

Odolný společník do terénu

Senzor je navržený pro venkovní použití – dešťuvzdorné provedení a široký teplotní rozsah umožňují dlouhodobější instalaci venku, pokud je mechanicky dobře upevněn (stožár, konstrukce meteostanice).

Díky tomu můžete:

• nechat meteostanici běžet celý den nebo i delší období,
• porovnávat ranní, odpolední a večerní vítr,
• zapojit do výuky i témata jako mikroklima v okolí školy nebo vliv zástavby na proudění vzduchu.

Žáci tak získají nejen programátorské dovednosti, ale i cit pro práci s reálnými daty z okolního prostředí.

Příklad použití čidla větru s microbit

S čidlem větru si vytvoříme jednoduchý projekt, kde se změřená rychlost větru bude zobrazovat na displeji microbit.

Propojení měřiče větru s microbit

Pro připojení anemometru k microbit využijeme některou z rozšiřujících desek pro microbit. V našem příkladu jsme použili Senzor:bit. Vodiče připojíme na port 1.

Jednotlivé propojovací vodiče mají následující význam:

• G - GND (zem)
• V - VCC (napájení 3 V)
• S - digitální signál

Programování s čidlem větru

Vytvoříme program, který bude číst analogovou hodnotu z pinu P1 a zobrazovat údaj na displeji microbit. Použití bloku určeného přímo pro náš anemometr zajistí, že se bude rychlost větru zobrazovat přímo v m/s. V prostředí Makecode si přidejte rozšíření iot-environment-kit a už můžete začít nové čidlo používat.

Poznámka: Připojovací kablík délky 3,6 m je součástí měřiče rychlosti větru

Octopus anemometr - odkazy

• Zapojení a programování pro Octopus měřič rychlosti větru - anemometr