Dažďový merač PiSiphon (prototyp): 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Tento projekt je vylepšením zvonového sifónu Rain Gauge. Je presnejší a unikajúce sifóny by mali byť niečím z minulosti.

Zrážky sa tradične merajú pomocou ručného merača zrážok.

Automatizované meteorologické stanice (vrátane meteorologických staníc IoT) bežne používajú sklápacie vedrá, akustické disdrometre (distribúcia kvapiek) alebo laserové disdrometre.

Vyklápacie vedrá majú pohyblivé časti, ktoré sa môžu upchať. Sú kalibrované v laboratóriách a nemusia správne merať v silných dažďových búrkach. Disdrometre sa môžu snažiť zachytiť malé kvapky alebo zrážky zo snehu alebo hmly. Disdrometre tiež vyžadujú komplikovanú elektroniku a algoritmy spracovania na odhad veľkosti kvapiek a na rozlíšenie medzi dažďom, snehom a krupobitím.

Myslel som si, že na prekonanie niektorých z vyššie uvedených problémov môže byť užitočný automatický sifón. Sifónový valec a lievik je možné ľahko vytlačiť na bežnej 3D tlačiarni FDM (lacné s extrudérmi, ako sú RipRaps a Prusas).

Na relatívne rýchle vyprázdnenie (sifón) sa používajú iba prírodné sily. Sifón nemá žiadne pohyblivé časti.

Tento zrážkomer sa skladá zo sifónového valca s niekoľkými pármi elektronických sond na rôznych úrovniach sifónového valca. Sondy sú pripojené k GPIO kolíkom Raspberry PI. Hneď ako voda dosiahne úroveň každého páru sond, spustí sa na príslušnom vstupnom pine GPIO vysoká hladina. Aby sa obmedzila elektrolýza, medzi údajmi sa mení smer prúdu pretekajúceho dažďom. Každé čítanie trvá iba milisekundy a za minútu sa vykoná iba niekoľko čítaní.

PiSiphon Rain Gauge je významným vylepšením môjho pôvodného Bell Siphon Rain Gauge. Verím, že by mal byť tiež lepší ako môj ultrazvukový dažďový merač, pretože rýchlosť zvuku je do značnej miery ovplyvnená teplotou a vlhkosťou.

Krok 1: Čo budete potrebovať

1. Jedno malinové pi (použil som 3B, ale každé staré by malo fungovať)

2. 3D tlačiareň-(Na vytlačenie sifónového valca. Poskytnem svoj návrh. Môžete ho tiež odniesť do tlačovej služby)

3. Starý lievik (alebo si ho môžete vytlačiť. Poskytnem svoj návrh.)

4. 10 x skrutky, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) ako sondy.

5. 20 x orechov M3

6. 10 Plechové oká typu Vidlica

7. Elektrické vodiče a 10 prepojovacích káblov, z ktorých každý má najmenej jeden konektor.

8. Breadboard (voliteľné na testovanie).

9. Schopnosti programovania v Pythone (príklad kódu je k dispozícii)

10. Veľká striekačka (60 ml).

11. Vodotesný obal na malinový pi.

12. ABS šťava, ak sú vytlačené diely abs alebo silikónový tmel.

13. Tuba s rybím tankom 6 mm (300 mm)

Krok 2: Zostava sifónu a valca

Na všetky výtlačky som použil tlačiareň DaVinci AIO.

Materiál: ABS

Nastavenia: 90% výplň, výška vrstvy 0,1 mm, hrubé škrupiny, žiadne podpery.

Zostavte sifónový valec a lievik. Použite lepidlo ABS

Namontujte sondy (skrutky M3 x 30 mm s 2 maticami)

Vložte sondy (skrutky) do sifónového valca a utesnite ich lepidlom ABS alebo silikónovým tmelom. Sondy by mali byť viditeľné z hornej otvorenej strany valca sifónu, aby bolo možné ich v prípade potreby vyčistiť zubnou kefkou. Tieto kontaktné body sond by mali byť stále čisté. Uistite sa, že na kontaktoch nesmie byť žiadne lepidlo ABS ani silikónový tmel.

Pripojte 10 drôtov ku každej sonde pomocou plechových úchytiek vidlicového typu. Pripojte druhú stranu vodičov k pinom GPIO. Pinout je nasledujúci:

Páry sondy: Pár sondy 1 (P1, najnižšia hladina vody), kolíky 26 a 20)

Sonda 2 (P2), kolík GPIO 19 a 16

Sonda Pair 3 (P3), GPIO Pin 6 a 12

Sonda pár 4 (P4), kolík GPIO 0 a 1

Sonda pár 5 (P5), GPIOPin 11 a 8

Krok 3: Otestujte sifón a kalibrujte ho

Musíte sa uistiť, že všetky káble sú vykonané správne a že hardvér funguje správne.

Spustite PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Voda nedosiahla úroveň P1 (pár sondy 1)

Výsledok 00001 = Voda dosiahla úroveň P1 (pár sondy 1)

Výsledok 00011 = Voda dosiahla úroveň P2 (pár sondy 2)

Výsledok 00111 = Voda dosiahla úroveň P3 (pár sondy 3)

Výsledok 01111 = Voda dosiahla úroveň P4 (pár sondy 4)

Výsledok 11111 = Voda dosiahla úroveň P5 (pár sondy 5).

Ak sú zistené všetky hladiny vody, spustite program PiSiphon-Measure.py.

Váš súbor Log_File je vygenerovaný v rovnakom adresári ako PiSiphon-Measure.py

Nainštalujte PiSiphon na stĺpik a vyrovnajte ho. Ak je váš sifón podhodnocujúci (alebo nadhodnocujúci), zvýšte (alebo znížte) premennú rs v PiSiphon-Measure.py

Krok 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO prichádza. Vo vode nebude používať žiadne kovové sondy a má dokonca oveľa lepšie rozlíšenie (menej ako 0,1 mm). Bude používať kapacitný vlhčí senzor pôdy (tekutá e-páska je v mojej krajine drahá). Pozrite si https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ ako tento senzor funguje na ESP32.