Arduino kalibracija mjerača kiše: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Uvod:

U ovom Instructableu 'konstruiramo' mjerač kiše s Arduinom i kalibriramo ga za izvještavanje o dnevnim i satnim količinama padavina. Kolektor za kišu koji koristim je namjenski mjerač kiše tipa kašike za prevrtanje. Došao je sa oštećene lične meteorološke stanice. Međutim, postoji mnogo sjajnih instrukcija o tome kako napraviti jedan od nule.

Ovaj Instructable dio je meteorološke stanice koju izrađujem i dokumentacija je mog procesa učenja maskiranog kao vodič:)

Karakteristike mjerača kiše:

• mjerenja dnevnih i satnih količina padavina izražena su u inčima radi lakšeg postavljanja u Weather Underground.
• kod za uklanjanje magnetskog prekidača 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 dužine. Indikativno je koliko je svaki dio kišnog područja pao, ako se kišnica nije raspršila i odvela. Dakle, 1,63 mm oborina značilo bi da ako imam ravno izravnani rezervoar bilo kojeg oblika, skupljena kišnica bi bila visine 1,63 mm od dna rezervoara.

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

Dakle, količine padavina u mm ili inčima bile bi

visina padavina = količina sakupljene kiše / slivno područje

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

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

Dakle, kod svakog vrha/prevrtanja korpe, kod mu pristupa kao 1 sekvenca uključivanje-isključivanje-uključivanje ili jedan klik. Da, prijavili smo 0,0161 inča kiše. Da ponovim, sa stanovišta Arduina

jednim klikom = 0,0161 inča kiše

Napomena 1: Više volim međunarodni sistem jedinica, ali Weather Underground preferira imperijalne/američke jedinice, pa se ovo pretvaranje u inče.

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

Korak 2: Dijelovi za ovaj projekat

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

1. Arduino Uno (ili bilo koja druga kompatibilna)
2. Merač kiše sa stare oštećene meteorološke stanice.
3. Breadboard.
4. RJ11 za spajanje mjerila za mjerenje kiše na ploču.
5. Otpornik od 10K ili veći djeluje kao otpornik na izvlačenje. Koristio sam 15K.
6. 2 komada muških žica kratkospojnika
7. 2 kratkospojnika žica-muškarac.
8. USB kabel; Muški do B muški

Alati:

Štrcaljka (upotrijebljen 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 njeno slivno područje kanališe 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 kolo se električno povezuje.

Korak 4: Krug

Da biste napravili kolo

1. Spojite digitalni pin #2 Arduina na jedan kraj otpornika.
2. Spojite drugi kraj otpornika na pin za 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 u RJ11.

Krug je kompletan. Kratke žice i matična ploča olakšavaju povezivanje.

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

Korak 5: Kôd

Skica RainGauge.ino (ugrađena na kraju ovog koraka) je dobro 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 tokom dana, u ponoć.

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

dailyRain = 0; …..

Korak 6: Kalibracija i testiranje

Odvojite sakupljač kiše od ostatka kruga i izvedite sljedeće korake.

1. Napunite špric vodom. Ja svoju punim sa 10 ml.
2. Držite sakupljač kiše na ravnoj površini i izlijevajte vodu iz šprica malo po malo.
3. Prebrojavam kante za prevrtanje. Četiri vrha su mi bila dovoljna i iscijedila sam 9 ml iz šprica. Prema proračunima (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 uključiti više znamenki poput 0,01610595. Naravno, očekuje se da će vaši izračunati brojevi varirati ako vaš sakupljač kiše nije identičan mom.

Za potrebe testiranja

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

Korak 7: Zapamćene misli i priznanja

Rezolucija očitanja padavina u mom slučaju je 0,0161 inča i ne može se učiniti preciznijom. Praktične okolnosti mogu dodatno smanjiti tačnost. Merenje vremena nema tačnost kvantne mehanike.

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