DOI:
https://doi.org/10.14483/23448393.18860Published:
2023-02-28Issue:
Vol. 28 No. Suppl (2023): Bogotá, Committed with the Development of Science and TechnologySection:
Mechanical EngineeringWireless Real-Time Data Acquisition System for Aerodynamic Characterization of a Wind Turbine
Sistema inalámbrico de adquisición de datos en tiempo real para la caracterización aerodinámica de una turbina eólica
Keywords:
accelerometer, hot-wire anemometer, Bluetooth, wind power, wind tunnel (en).Keywords:
acelerómetro, anemómetro de hilo caliente, Bluetooth, energía eólica, túnel de viento (es).Downloads
Abstract (en)
Context: Wind energy sources utilize renewable, free, and environmentally friendly resources, so there are projects focused on the design of wind turbines to increase their efficiency. Simulations using computational fluid dynamics techniques allow designs to be analyzed. which, are then validated through experimentation and wind tunnel measurements.
Method: Data acquisition is performed by using Wind Sensor Rev.P sensors to measure wind velocity, and MMA7361 accelerometer to measure the vibrations generated by the wind in the turbine. Additionally, an ESP32 is required to process and transmit the data via Bluetooth, thus facilitating the installation of the real-time monitoring module inside the wind tunnel.
Results: A monitoring module with a sampling rate of 5 ms was obtained, thus allowing real-time data acquisition, with a resolution of 12 bits for good data capturing accuracy and a transmission rate of approximately 74000 bps. An application capable of plotting 3D acceleration and 2D wind speed signals was also created.
Conclusions: The device developed serves as a support for future wind turbine design projects since it is wireless, its installation is simple, it facilitates data collection inside a wind tunnel, and it allows visualizing the turbine’s behavior in real time by means of a graphic interface.
Abstract (es)
Contexto: Las fuentes de energía eólica aprovechan recursos renovables, gratuitos y respetuosos con el medioambiente, por lo cual existen proyectos enfocados en diseñar turbinas eólicas para aumentar su eficiencia. Las simulaciones mediante técnicas de dinámica de fluidos computacionales permiten analizar diseños, los cuales son luego validados mediante experimentación y mediciones en túneles de viento.
Método: La adquisición de datos se realiza mediante el uso de los sensores Wind Sensor Rev.P para medir la velocidad del viento y del acelerómetro MMA7361 para medir las vibraciones generadas por el viento en la turbina. Adicionalmente se requiere una ESP32 para procesar y transmitir los datos mediante Bluetooth, facilitando la instalación del módulo de monitoreo en tiempo real dentro del túnel de viento.
Resultados: Se obtuvo un módulo de monitoreo con una frecuencia de muestreo de 5 ms, lo que permite la adquisición de los datos en tiempo real, con una resolución de 12 bits para una buena precisión en la toma de datos y una velocidad de transmisión de aproximadamente 74000 bits por segundo. También se creó una aplicación capaz de graficar las señales de aceleración en 3D y velocidad del viento en 2D.
Conclusiones: El dispositivo desarrollado sirve como soporte para futuros proyectos de diseño de aerogeneradores, ya que es inalámbrico, su instalación es sencilla, facilita la recolección de datos dentro de un túnel de viento y permite visualizar el comportamiento de la turbina en tiempo real mediante una interfaz gráfica.
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