Kalibrácia dažďového meradla Arduino: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Úvod:

V tomto návode „zostrojujeme“zrážkomer s Arduino a kalibrujeme ho tak, aby hlásil denné a hodinové zrážky. Zberač dažďa, ktorý používam, je upravený zrážkomer typu vyklápacieho vedra. Pochádzalo to z poškodenej osobnej meteorologickej stanice. Existuje však veľa skvelých návodov, ako ich vyrobiť od začiatku.

Tento návod je súčasťou meteorologickej stanice, ktorú vyrábam, a je dokumentáciou môjho procesu učenia sa maskovanou ako návod:)

Charakteristika zrážkomera:

• merania denných a hodinových zrážok sú v palcoch, aby sa dali ľahko nahrať do Weather Underground.
• na odstránenie kódu nie je zahrnutý odstraňovací kód pre magnetický spínač.
• keďže hotový výrobok je skôr návodom, je skôr prototypom prototypu.

Krok 1: Trochu teórie

Zrážky sa uvádzajú/merajú v milimetroch alebo palcoch, ktoré majú rozmer dĺžky. Udáva, ako vysoko v každej časti dažďovej oblasti pršalo, ak sa dažďová voda nerozpustila a neodtiekla. Zrážky 1,63 mm by teda znamenali, že keby som mal plochú vyrovnanú nádrž akéhokoľvek tvaru, zhromaždená dažďová voda by mala výšku 1,63 mm od dna nádrží.

Všetky zrážkomery majú spádovú oblasť a meranie množstva zrážok. Povodie je oblasť, v ktorej sa zhromažďuje dážď. Meracím predmetom by bol nejaký druh merania objemu kvapaliny.

Zrážky v mm alebo palcoch by teda boli

výška zrážok = objem zozbieraného dažďa / spádová oblasť

V mojom zberači dažďa boli dĺžka a šírka 11 cm x 5 cm, čo poskytovalo povodie 55 km štvorcových. Zbierka 9 mililitrov dažďa by teda znamenala 9 cm3/55 sq.cm = 0,16363 … cm = 1,6363 … mm = 0,064 palca.

V ukazovateli dažďa s vyklápacím vedrom sa vedro nakloní 4 krát na 9 ml (alebo 0,064 … palca dažďa), a teda jeden hrot je na (9/4) ml = 2,25 ml (alebo 0,0161.. palca). Ak vezmeme hodinové hodnoty (24 meraní denne pred resetovaním), zachovanie troch významných číslic je dostatočne slušné.

Takže pri každom hrote/bubne lopaty k nemu kód pristupuje ako 1 sekvencia zapnutia a vypnutia alebo jedno kliknutie. Áno, hlásili sme 0,0161 palca zrážok. Zopakujem, z pohľadu Arduina

jedno kliknutie = 0,0161 palca dažďa

Poznámka 1: Dávam prednosť medzinárodnému systému jednotiek, ale Weather Underground preferuje jednotky Imperial/USA, a preto je táto konverzia na palce.

Poznámka 2: Ak výpočty nie sú vašou šálkou čaju, zamierte do Objemu zrážok, ktorý v týchto záležitostiach poskytuje dokonalú pomoc.

Krok 2: Časti tohto projektu

Väčšina dielov ležala okolo a spravodlivý zoznam (pre formálnosť) je

1. Arduino Uno (alebo akékoľvek iné kompatibilné)
2. Dažďový merač zo starej poškodenej meteorologickej stanice.
3. Breadboard.
4. RJ11 na pripojenie môjho Rain Gauge k nepájivému panelu.
5. Rezistor 10K alebo vyšší bude pôsobiť ako pull up odpor. Použil som 15K.
6. 2 kusy prepojovacích káblov muž-žena
7. 2 prepojovací kábel medzi mužmi a mužmi
8. USB kábel; Muž od B do Muž

Náradie:

Striekačka (bola použitá kapacita 12 ml)

Krok 3: Zberač dažďa

Fotografie môjho zberača dažďa by mali mnohým objasniť. Dážď, ktorý padá na jeho povodie, je každopádne smerovaný do jedného z dvoch vyklápacích vedier v jeho vnútri. Dve vyklápacie vedrá sú prepojené ako vidlica a ako hmotnosť dažďovej vody (0,0161 palca dažďa pre moju) sklopí jedno vedro, vyprázdni sa a ostatné vedrá sa zdvihnú a postavia sa, aby zachytili ďalšiu dažďovú vodu. Pri prevrátení sa magnet pohybuje cez „magnetický spínač“a obvod sa elektricky spojí.

Krok 4: Okruh

Aby obvod

1. Pripojte digitálny kolík č. 2 Arduino k jednému koncu rezistora.
2. Druhý koniec odporu zapojte do uzemňovacieho kolíka (GND).
3. Pripojte jeden koniec konektora RJ11 k digitálnemu kolíku č. 2 Arduino.
4. Druhý koniec konektora RJ11 zapojte do +5V pinu Arduina (5V).
5. Pripojte zrážkomer k RJ11.

Okruh je kompletný. Prepojenia uľahčujú prepojovacie káble a nepájivá doska.

Na dokončenie projektu pripojte Arduino k počítaču pomocou kábla USB a načítajte nižšie uvedenú skicu.

Krok 5: Kód

Skica RainGauge.ino (vložená na konci tohto kroku) je dobre komentovaná, a preto poukážem iba na tri časti.

Jedna časť počíta počet špičiek vyklápacieho vedra.

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

… … }

Ďalšia časť kontroluje čas a vypočítava množstvo zrážok

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

a ďalšia časť čistí dážď na deň, o polnoci.

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

dailyRain = 0; …..

Krok 6: Kalibrácia a testovanie

Odpojte zberač dažďa od zvyšku obvodu a vykonajte nasledujúce kroky.

1. Naplňte striekačku vodou. Ten svoj naplním 10 ml.
2. Nechajte zberač dažďa na rovnom povrchu a kúsok po kúsku vylejte vodu zo striekačky.
3. Vediem počet vyklápacích vedier. Stačili mi štyri hroty a vypustili 9 ml zo striekačky. Podľa výpočtov (pozri časť Teória) som dostal množstvo 0,0161 palca dažďa na jeden hrot.
4. Tieto informácie vkladám do svojho kódu na začiatku.

const dvojité vedroAmount = 0,0161;

To je všetko. Pre väčšiu presnosť je možné zahrnúť viac číslic, napríklad 0,01610595. Ak sa váš zberateľ dažďa nezhoduje s mojím, vaše vypočítané počty sa samozrejme budú líšiť.

Na testovacie účely

1. Pripojte zberač dažďa k zásuvke RJ11.
2. Pripojte Arduino k počítaču pomocou kábla USB.
3. Otvorte sériový monitor.
4. Nalejte predtým namerané množstvo vody a po dokončení hodiny pozorujte výstup.
5. Nelejte žiadnu vodu, ale počkajte, kým sa skončí nasledujúca hodina. Hodinový dážď musí byť v tomto prípade nulový.
6. Nechajte počítač s pripojeným obvodom napájaný cez noc a zistite, či sa denný dážď a hodinový dážď vynulujú o polnoci. V tomto kroku je možné tiež zmeniť hodiny počítača na vhodnú hodnotu (sledovať výstupy na sériovom monitore naživo).

Krok 7: Myšlienky a poďakovania

Rozlíšenie údajov o zrážkach v mojom prípade je 0,0161 palca a nemožno ich spresniť. Praktické okolnosti môžu ďalej znížiť presnosť. Merania počasia nemajú presnosť kvantovej mechaniky.

Časť kódu si požičala spoločnosť Lazy Old Geek's Instructable.