PiSiphon mjerač kiše (prototip): 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

Ovaj je projekt poboljšanje Bell sifona Rain Gauge. Točnije je i curenje sifona bi trebalo biti nešto iz prošlosti.

Tradicionalno se oborina mjeri ručnim mjeračem kiše.

Automatizirane meteorološke postaje (uključujući IoT meteorološke stanice) obično koriste kante za prevrtanje, akustične disrometre (distribucija kapi) ili laserske disdrometre.

Kante za prevrtanje imaju pokretne dijelove koji se mogu začepiti. Oni su kalibrirani u laboratorijima i možda se neće ispravno mjeriti u jakim kišnim olujama. Diskometri mogu imati poteškoća pri skupljanju malih kapi ili oborina iz snijega ili magle. Disdrometeri također zahtijevaju kompliciranu elektroniku i algoritme obrade za procjenu veličine kapi i za razlikovanje kiše, snijega i tuče.

Mislio sam da bi mjerač kiše s automatskim sifoniranjem mogao biti koristan za prevladavanje nekih od gore navedenih problema. Sifonski cilindar i lijevak lako se mogu ispisati na normalnom FDM 3D pisaču (oni jeftini s ekstruderima, poput RipRapsa i Prusasa).

Koriste se samo prirodne sile za relativno brzo pražnjenje (sifon) cilindra sifona. Sifon nema pokretnih dijelova.

Ovaj mjerač kiše sastoji se od cilindra za sifon, s nekoliko parova elektroničkih sondi na različitim razinama u cilindru sifona. Sonde su spojene na GPIO pinove Raspberry PI -ja. Čim voda dosegne razinu svakog para sondi, aktivirat će se visoki stupanj na odgovarajućem GPIO ulaznom pinu. Kako bi se ograničila elektroliza, smjer struje koja teče kroz kišu mijenja se između očitanja. Svako čitanje traje samo milisekunde, a samo nekoliko očitanja se napravi u minuti.

PiSiphon Rain Gauge značajno je poboljšanje u odnosu na moj originalni Bell Siphon Raimeter. Vjerujem da bi trebao biti i bolji od mog ultrazvučnog mjerača kiše, jer na brzinu zvuka uvelike utječu temperatura i vlaga.

Korak 1: Ono što će vam trebati

1. Jedan pi od maline (koristio sam 3B, ali svaki stari bi trebao raditi)

2. 3D pisač-(Za ispis sifonskog cilindra. Ja ću dostaviti svoj dizajn. Također ga možete odnijeti u uslugu tiskanja)

3. Stari lijevak za mjerenje kiše (ili ga možete ispisati. Ja ću vam dati svoj dizajn.)

4. 10 x vijaka, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) kao sonde.

5. 20 x M3 matice

6. 10 Ušice od lima s vilicom

7. Električne žice i 10 kratkospojnih kabela sa po najmanje jednim ženskim krajem.

8. Oglasna ploča (izborno za testiranje).

9. Vještine programiranja na Pythonu (naveden je primjer koda)

10. Velika štrcaljka (60 ml).

11. Vodootporno kućište za malinu pi.

12. ABS sok ako su vaši otisnuti dijelovi trbušnjaci ili silikonsko brtvilo.

13. Cijev za akvarij od 6 mm (300 mm)

Korak 2: Sklop cilindara i lijevka sifona

Koristio sam DaVinci AIO pisač za sve ispise.

Materijal: ABS

Postavke: 90% ispune, visina sloja 0,1 mm, debele ljuske, bez oslonaca.

Sastavite sifonski cilindar i lijevak. Koristite ABS ljepilo

Montirajte sonde (vijci M3 x 30 mm s 2 matice)

Umetnite sonde (vijke) u sifonski cilindar i zatvorite ih ABS ljepilom ili silikonskim brtvilom. Sonde bi trebale biti vidljive s gornje otvorene strane cilindra sifona kako bi ih bilo moguće očistiti četkicom za zube. Ove kontaktne točke sondi trebaju biti čiste cijelo vrijeme. Pazite da na kontaktima ne bude ABS ljepila ili silikonskog brtvila.

Pričvrstite 10 žica na svaku sondu, pomoću čeličnih lima za vilice. Spojite drugu stranu žica na GPIO pinove. Ispis je sljedeći:

Parovi sondi: Par sonde 1 (P1, najniži vodostaj), Pin 26 i 20)

Par sonde 2 (P2), GPIO Pin 19 i 16

Par sonde 3 (P3), GPIO Pin 6 i 12

Par sonde 4 (P4), GPIO pin 0 i 1

Par sonde 5 (P5), GPIOPin 11 i 8

Korak 3: Testirajte sifon i kalibrirajte ga

Morate provjeriti je li ožičenje ispravno izvedeno i hardver radi ispravno.

Pokrenite PiSiphon_Test2.py

Rezultat 00000 = Voda nije dosegla razinu P1 (par sonde 1)

Rezultat 00001 = Voda je dosegla razinu P1 (par sonde 1)

Rezultat 00011 = Voda je dosegla razinu P2 (par sonde 2)

Rezultat 00111 = Voda je dosegla razinu P3 (par sonde 3)

Rezultat 01111 = Voda je dosegla razinu P4 (par sonde 4)

Rezultat 11111 = Voda je dosegla razinu P5 (par sondi 5).

Ako se otkriju sve razine vode, pokrenite PiSiphon-Measure.py.

Vaša datoteka Log_File generirana je u istom direktoriju kao i PiSiphon-Measure.py

Instalirajte PiSiphon na post i poravnajte ga. Ako se vaš sifon procjenjuje (ili precjenjuje), povećajte (ili smanjite) varijablu rs u PiSiphon-Measure.py

Korak 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO dolazi. Neće koristiti nikakve metalne sonde u vodi i imati čak i puno bolju rezoluciju (manje od 0,1 mm). Koristit će kapacitivni senzor za vlaženje tla (tekuća e-traka je preskupa u mojoj zemlji). Pogledajte https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ kako ovaj senzor radi na ESP32.