Senzor UVB zračenja za meteorološka merenja
Radivojević Uroš, II razred, Prva beogradska gimnazija
Jovanović Teodor, II razred, Šesta beogradska gimnazija
Mentori:
Nenad Tepavac , master student Elektrotehničkog fakulteta Univerziteta u Beogradu
Luka Dimitrijević , student prve godine Elektrotehničkog fakulteta Univerziteta u Beogradu
Luka Krstić , student tre će godine Fizičkog fakulteta, Univerziteta u Beogradu
Ultraljubučasto zračenje B tipa (UVB) predstavlja deo sunčevog spektra koji je posebno štetan za živa bića i uobičajeno se apsorbuje u ozonskom sloju. Zbog njegovog tanjenja javlja se potreba za preciznim praćenjem UVB intenziteta. Cilj ovog projekta bio je razvoj UVB senzora za meteorološka merenja balonima na velikim visinama, uključujući i područje iznad ozonskog omotača. Kao detektor je korišćena fotodioda GUVB-C21SD čija je struja proporcionalna UVB iradijansi. Dizajnirano je kolo sa transimpedansnim i pojačavačkim stepenom koje pretvara struju fotodiode u napon opsega 0–3.3 V pogodan za očitavanje na mikrokontroleru ESP32. Kolo je provereno simulacijom u programu LTspice, a zatim je urađen dizajn štampane ploče u programu KiCad. Kalibracija je sprovedena poređenjem sa referentnim UVB senzorom pri različitim intenzitetima zračenja. Dobijen je linearan odnos između iradijanse i izlaznog napona sa koeficijentom proporcionalnosti k = 1.00 ± 0.01 (mW/m²/mV) i y-odsečkom n = 29 ± 4 (mW/m²). Time je omogućeno određivanje UVB iradijanse samo merenjem napona senzora. Senzor je uspešno dizajniran i kalibrisan, čime je spreman za primenu u visinskim meteorološkim misijama za praćenje UVB zračenja u stratosferi.
ELE Kvadar – modularna meteorološka sonda
Grupni projekat seminara Elektronike
U meteorološkim istraživanjima najčešće se koriste skupe komercijalne sonde sa velikim brojem funkcionalnosti ili improvizovana rešenja istraživača koji nisu iz oblasti elektronike. Ovaj projekat predstavlja razvoj modularne platforme koja obezbeđuje osnovnu telemetriju, napajanje i komunikaciju, dok istovremeno omogućava polaznicima različitih seminara jednostavnu integraciju sopstvenih eksperimentalnih modula.
Glavni sistem beleži GPS lokaciju, temperaturu, pritisak i vlažnost vazduha na MicroSD karticu. I istovremeno se održava komunikacija koja kontinualno šalje navedene podatke koristeći LoRa radio i GSM komunikacioni sistem. Eksperimentalni sistem obuhvata sve dodatne module koje polaznici razvijaju za svoje eksperimente. Napajanje je realizovano efikasnom prekidačkom topologijom koja obezbeđuje stabilne izlazne napone i pouzdan rad u ekstremnim uslovima, uključujući temperature do -60°C i pritiske do 1 hPa.
Nakon završetka leta, sonda je uspešno locirana pomoću bluetooth beacon-a, zatim su podaci sa sonde analizirani. Analiza prikupljenih podataka pokazala je da je sonda, prema GPS modulu, dostigla maksimalnu visinu od 26 km, dok je barometarska visina iznosila 22 km, pri čemu je zabeležena minimalna temperatura od -42,6°C i pritisak od 25,1 hPa. Ovi rezultati su u skladu sa očekivanim vrednostima za uslove u stratosferi. Ovaj projekat pokazuje kako se jeftina, ali pouzdana rešenja za vršenje naučnih eksperimenata u stratosferi mogu uspešno izraditi.
Dizajn anemometra sa užarenom žicom za merenje brzine vetra do 10 m/s
Šobota Tijana, II razred, Deveta gimnazija ,,M. P. Alas”
Mentori:
Luka Đorđević, student prve godine Tehnološkog univerziteta u Hamburgu
Nina Zdravković, master student Elektrotehničkog fakulteta, Univerzitet u Beogradu
Precizno merenje brzine strujanja vazduha od ključne je važnosti u mnogim inženjerskim i meteorološkim primenama, zbog čega razvoj pouzdanih senzora ostaje aktivna oblast istraživanja. Cilj projekta je bio dizajnirati anemometar koji meri brzinu vetra u opsegu od 0 do 10 m/s. Poseban fokus u dizajnu bio je na optimizaciji zapremine, težine i cene senzora. Zbog svoje visoke preciznosti, odabran je tip anemometra sa užarenom žicom, koji radi na principu detekcije kontrolnog signala kojim se održava konstantna disipacija senzora dok vetar odvodi toplotu konvekcijom. Korišćen je metod konstantne temperature odnosno otpornosti senzora. Radi robusnijeg dizajna, umesto tradicionalne žice je korišćen termistor negativnog temperaturnog koeficijenta (NTC). Automatsko održavanje konstantne otpornosti NTC-a postignuto je konfiguracijom Vitstonovog mosta i operacionog pojačivača. Nakon izrade štampane ploče, ustupilo je određivanje karakterističnih parametara dizajniranog senzora kroz proces kalibracije. Eksperimentalni podaci uspešno su fitovani i određeni su parametri senzora i njihove greške. Greška dizajniranog senzora izvedena iz maksimalne apsolutne greške brzine iznosi 0,2 m/s. Zapremina dizajniranog uređaja je 19 cm³, dok je masa 10 g. Zaključujemo da je anemoemtar sa užarenim NTC termistorom na konstantnoj temperaturi uspešno dizajniran u traženom opsegu od 0 do 10 m/s, ispunjujući željene specifikacije.
