Arduino kalibracija mjerača kiše: 7 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-13 06:57

Uvod:

U ovom Instructableu 'konstruiramo' mjerač za kišu s Arduinom i kalibriramo ga za izvještavanje o dnevnim i satima oborina. Sakupljač kiše koji koristim je namjenski mjerač kiše tipa kašike za kišnicu. Došao je s oštećene osobne meteorološke postaje. Međutim, postoji mnogo sjajnih instrukcija o tome kako napraviti jedan od nule.

Ovaj Instructable dio je meteorološke postaje koju izrađujem i dokumentacija je mog procesa učenja prerušenog u vodič:)

Karakteristike mjerača kiše:

• mjerenja dnevnih i satnih količina oborina izražena su u inčima radi lakšeg prijenosa u Weather Underground.
• kod za uklanjanje magnetske sklopke nije uključen kako bi kôd bio jednostavan.
• budući da je više vodič, gotov proizvod je više prototip prototipa.

Korak 1: Neka teorija

Padavine se prijavljuju/mjere u milimetrima ili inčima koje imaju dimenziju duljine. Indikativno je koliko je svaki dio kišnog područja dobio kišu, ako se kišnica nije raspršila i odvela. Dakle, 1,63 mm oborina značilo bi da ako imam ravno izravnani spremnik bilo kojeg oblika, skupljena kišnica bi bila visine 1,63 mm od dna spremnika.

Svi mjerači kiše imaju područje sakupljanja oborina i mjerenje količine oborina. Slivno područje je regija preko koje se skuplja kiša. Mjerni objekt bio bi neka vrsta mjerenja volumena za tekućinu.

Dakle, oborine u mm ili inčima bile bi

visina oborina = volumen skupljene kiše / slivno područje

U mom sakupljaču kiše duljina i širina bile su 11 cm x 5 cm, što je davalo slivno područje od 55 kvadratnih metara. Dakle, zbirka od 9 mililitara kiše značila bi 9 cc/55 sq.cm = 0,16363 … cm = 1,6363 … mm = 0,064 inča.

U mjeraču za kišu u kanti za prevrtanje, kanta se 4 puta napuni za 9 ml (ili 0,064… inča kiše), pa je jedan vrh za (9/4) ml = 2,25 ml (ili 0,0161.. inča). Uzmemo li očitanja po satu (24 očitanja dnevno prije resetiranja), održavanje tri značajne točnosti je dovoljno pristojno.

Dakle, kod svakog vrha/prevrtanja korpe kôd mu pristupa kao 1 sekvenca on-off-on ili jednim klikom. Da, prijavili smo 0,0161 inča kiše. Da ponovim, sa stajališta Arduina

jedan klik = 0,0161 inča kiše

Napomena 1: Ja preferiram Međunarodni sustav jedinica, ali Weather Underground preferira Imperial/US jedinice, pa se ovo pretvaranje u inče.

Napomena 2: Ako izračuni nisu vaša šalica čaja, prijeđite na Volume of Rainfall koji vam savršeno pomaže u takvim stvarima.

Korak 2: Dijelovi za ovaj projekt

Većina je dijelova ležala uokolo, a fer popis (radi formalnosti) jest

1. Arduino Uno (ili bilo koja druga kompatibilna)
2. Mjerač kiše sa stare oštećene meteorološke postaje.
3. Oglasna ploča.
4. RJ11 za spajanje mjerila za mjerenje kiše na ploču.
5. 10K ili veći otpornik koji djeluje kao pull up otpornik. Koristio sam 15K.
6. 2 komada muških žica kratkospojnika
7. 2 kratkospojna žica muško-muško.
8. USB kabl; Muški do B muški

Alati:

Štrcaljka (upotrijebljeno je kapacitet od 12 ml)

Korak 3: Sakupljač kiše

Fotografije mog sakupljača kiše mnogima bi trebale biti jasne. U svakom slučaju, kiša koja padne na njezino slivno područje kanalizira se u jednu od dvije kante za prevrtanje unutar nje. Dvije kante za prevrtanje povezane su poput klackalice, a kako se kišnica (0,0161 inča kiše za moju) spušta jednu kantu dolje, ona se prazni, a druge kante idu gore i postavljaju se da sakupe sljedeću kišnicu. Pokretno prevrtanje pomiče magnet preko "magnetskog prekidača" i krug se električno povezuje.

Korak 4: Krug

Za izradu kruga

1. Spojite digitalni pin #2 Arduina na jedan kraj otpornika.
2. Drugi kraj otpornika spojite na uzemljenje (GND).
3. Spojite jedan kraj priključnice RJ11 na digitalni pin #2 Arduina.
4. Drugi kraj priključnice RJ11 spojite na +5V pin Arduina (5V).
5. Uključite mjerač kiše na RJ11.

Krug je dovršen. Žice i matična ploča olakšavaju povezivanje.

Da biste dovršili projekt, povežite Arduino s računalom pomoću USB kabela i učitajte dolje prikazanu skicu.

Korak 5: Kôd

Skica RainGauge.ino (ugrađena na kraju ovog koraka) dobro je komentirana pa ću istaknuti samo tri odjeljka.

Jedan dio broji broj savjeta za prevrtanje.

if (bucketPositionA == false && digitalRead (RainPin) == HIGH) {

… … }

Drugi dio provjerava vrijeme i izračunava količinu kiše

if (now.minute () == 0 && first == true) {

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

a drugi dio čisti kišu za taj dan, u ponoć.

if (now.hour () == 0) {

dnevna kiša = 0; …..

Korak 6: Kalibracija i testiranje

Odvojite kišni kolektor od ostatka kruga i izvedite sljedeće korake.

1. Napunite špricu vodom. Ja svoju punim sa 10 ml.
2. Držite sakupljač kiše na ravnoj površini i izlijevajte vodu iz štrcaljke malo po malo.
3. Prebrojavam kante za prevrtanje. Četiri savjeta su mi bila dovoljna, a iz štrcaljke sam iscijedila 9 ml. Prema izračunima (vidi odjeljak teorije) dobio sam količinu kiše od 0,0161 inča po vršku.
4. Uključujem ove podatke u svoj kôd na početku.

const double bucketAmount = 0,0161;

To je sve. Za veću točnost možete unijeti više znamenki poput 0,01610595. Naravno da se očekuje da će vaši izračunati brojevi varirati ako vaš sakupljač kiše nije identičan mom.

Za potrebe testiranja

1. Spojite sakupljač kiše na utičnicu RJ11.
2. Spojite Arduino na računalo pomoću USB kabela.
3. Otvorite serijski monitor.
4. Ulijte prethodno izmjerene količine vode i promatrajte izlaz kada sat završi.
5. Ne ulijevajte vodu, već pričekajte sljedeći sat da završi. U ovom slučaju kiša po satu mora biti nula.
6. Ostavite računalo s priključenim krugom na napajanje preko noći i provjerite hoće li se dnevna kiša i kiša po satu vratiti na nulu u ponoć. Za ovaj korak također možete promijeniti sat računala na odgovarajuću vrijednost (za gledanje izlaza na serijskom monitoru uživo).

7. korak: naknadna razmišljanja i priznanja

Razlučivost očitanja padalina u mom slučaju je 0,0161 inča i ne može se učiniti točnijom. Praktične okolnosti mogu dodatno smanjiti točnost. Mjerenje vremena nema točnost kvantne mehanike.

Dio koda posuđen je iz Lazy Old Geek's Instructable.