PiSiphon mjerač kiše (prototip): 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Ovaj projekt je poboljšanje Bell sifona Rain Gauge. Točnije je i sifoni koji cure bi trebali biti nešto iz prošlosti.

Tradicionalno se količina padavina mjeri ručnim mjeračem kiše.

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

Kante za prevrtanje imaju pokretne dijelove koji se mogu začepiti. Oni su kalibrirani u laboratorijima i možda se neće pravilno mjeriti u jakim kišnim olujama. Diskrometar se može boriti da pokupi male kapi ili padavine iz snijega ili magle. Disdrometeri također zahtijevaju kompliciranu elektroniku i algoritme obrade za procjenu veličine kapi i za razlikovanje kiše, snijega i grada.

Mislio sam da bi mjerač kiše za automatsko sifoniranje mogao biti koristan za prevazilaženje nekih od gore navedenih problema. Sifonski cilindar i lijevak lako se mogu ispisati na normalnom FDM 3d pisaču (jeftini oni s ekstruderima, poput RipRaps i Prusas).

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

Ovaj mjerač kiše sastoji se od cilindra za sifon, s nekoliko parova elektronskih sondi na različitim nivoima u cilindru sifona. Sonde su spojene na GPIO pinove Raspberry PI -ja. Čim voda dosegne nivo 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 očitavanje traje samo milisekunde, a samo nekoliko očitanja se obavi u minuti.

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

Korak 1: Šta će vam trebati

1. Jedna malina pi (ja sam koristio 3B, ali svaka stara bi trebala raditi)

2. 3D štampač-(Za štampanje sifonskog cilindra. Ja ću dati svoj dizajn. Takođe ga možete odnijeti u štamparsku službu)

3. Stari lijevak za mjerenje kiše (ili ga možete odštampati. Ja ću 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 sa viljuškom

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

8. Oglasna ploča (opcionalno za testiranje).

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

10. Velika šprica (60 ml).

11. Vodootporno kućište za malinu pi.

12. ABS sok ako su vaši odštampani delovi trbušnjaci ili silikonska zaptivna masa.

13. 6 mm cijev za akvarij (300 mm)

Korak 2: Sklop cilindara i lijevka sifona

Koristio sam DaVinci AIO štampač za sve otiske.

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 sa 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 se po potrebi moglo očistiti četkicom za zube. Ove kontaktne tačke sondi treba da budu čiste sve vreme. Uvjerite se da na kontaktima ne smije biti ABS ljepila ili silikonskog brtvila.

Pričvrstite 10 žica na svaku sondu, koristeći viljuške od lima vrste viljuške. Spojite drugu stranu žica na GPIO pinove. Ispis je sljedeći:

Parovi sondi: Par sonde 1 (P1, najniži nivo vode), 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 se pobrinuti da sve ožičenje bude ispravno izvedeno i da hardver radi ispravno.

Pokrenite PiSiphon_Test2.py

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

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

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

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

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

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

Ako se otkriju svi vodostaji, pokrenite PiSiphon-Measure.py.

Vaša Log_File datoteka je generirana 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 ima čak i mnogo 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.