PiSiphon Rain Gauge (Prototype): 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αυτό το έργο είναι μια βελτίωση στο Bell siphon Rain Gauge. Είναι πιο ακριβές και τα σιφόνια που διαρρέουν πρέπει να είναι κάτι από το παρελθόν.

Παραδοσιακά η βροχόπτωση μετριέται με χειροκίνητο μετρητή βροχής.

Οι αυτοματοποιημένοι μετεωρολογικοί σταθμοί (συμπεριλαμβανομένων των μετεωρολογικών σταθμών IoT) χρησιμοποιούν κανονικά κάδους ανατροπής, ακουστικά διαμετρητές (Διανομή σταγόνων) ή διαστημόμετρα λέιζερ.

Οι κάδοι ανατροπής έχουν κινούμενα μέρη που μπορούν να φράξουν. Είναι βαθμονομημένα σε εργαστήρια και ενδέχεται να μην μετρούν σωστά σε ισχυρές καταιγίδες βροχής. Τα στροφόμετρα μπορεί να δυσκολευτούν να πάρουν μικρές σταγόνες ή βροχοπτώσεις από χιόνι ή ομίχλη. Το Disdrometers απαιτεί επίσης περίπλοκα ηλεκτρονικά και αλγόριθμους επεξεργασίας για τον υπολογισμό των μεγεθών πτώσης και τη διάκριση μεταξύ βροχής, χιονιού και χαλαζιού.

Σκέφτηκα ότι ένα αυτόματο σιφόνι μετρητή βροχής μπορεί να είναι χρήσιμο για να ξεπεραστούν μερικά από τα παραπάνω ζητήματα. Ο κύλινδρος και το χωνί Siphon μπορούν εύκολα να εκτυπωθούν σε έναν κανονικό εκτυπωτή FDM 3d (Οι φθηνοί με εξωθητές, όπως RipRaps και Prusas).

Μόνο φυσικές δυνάμεις χρησιμοποιούνται για να αδειάσουν (σιφόν) τον κύλινδρο σιφόνι σχετικά γρήγορα. Το σιφόνι δεν έχει κινούμενα μέρη.

Αυτός ο μετρητής βροχής αποτελείται από έναν κύλινδρο σιφόνι, με μερικά ζεύγη ηλεκτρονικών ανιχνευτών σε διαφορετικά επίπεδα στον κύλινδρο σιφόνι. Οι ανιχνευτές συνδέονται με τις ακίδες GPIO ενός Ras Rasberry PI. Μόλις το νερό φτάσει στο επίπεδο κάθε ζεύγους ανιχνευτών, θα ενεργοποιηθεί υψηλό στον αντίστοιχο πείρο εισόδου GPIO. Για να περιοριστεί η ηλεκτρόλυση, η κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα από τη βροχή μεταβάλλεται μεταξύ των μετρήσεων. Κάθε ανάγνωση διαρκεί μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου και λίγες μόνο αναγνώσεις γίνονται σε ένα λεπτό.

Το PiSiphon Rain Gauge είναι μια σημαντική βελτίωση στο αρχικό μου Bell Siphon Rain Gauge. Πιστεύω ότι πρέπει επίσης να είναι καλύτερο από το υπερηχητικό μετρητή βροχής, καθώς η ταχύτητα του ήχου επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία και την υγρασία.

Βήμα 1: Τι θα χρειαστείτε

1. Ένα raspberry pi (χρησιμοποίησα 3Β, αλλά κάθε παλιό θα πρέπει να λειτουργεί)

2. Τρισδιάστατος εκτυπωτής- (Για εκτύπωση του κυλίνδρου Siphon. Θα παράσχω το σχέδιό μου. Μπορείτε επίσης να το μεταφέρετε σε υπηρεσία εκτύπωσης)

3. Παλιά χωνί μετρητή βροχής (Or μπορείτε να εκτυπώσετε ένα. Θα παράσχω το σχέδιό μου.)

4. 10 x μπουλόνια, 3mm x 30 mm (M3 30mm) ως ανιχνευτές.

5. 20 x Μ3 παξιμάδια

6. 10 Πιρούνι Λαβές από λαμαρίνα

7. Ηλεκτρικά καλώδια και 10 καλώδια βραχυκυκλωτήρων με τουλάχιστον ένα θηλυκό άκρο το καθένα.

8. Breadboard (προαιρετικό για δοκιμή).

9. Δεξιότητες προγραμματισμού Python (παρέχεται παράδειγμα κώδικα)

10. Μια μεγάλη σύριγγα (60ml).

11. Αδιάβροχο περίβλημα για το raspberry pi.

12. Χυμός ABS εάν τα τυπωμένα μέρη σας είναι κοιλιακούς ή σφραγιστικό πυριτίου.

13. Σωλήνας 6 χιλιοστών Fank Tank (300 mm)

Βήμα 2: Συμπλήρωση κυλίνδρου και χοάνης σιφόνι

Χρησιμοποίησα έναν εκτυπωτή DaVinci AIO για όλες τις εκτυπώσεις.

Υλικό: ABS

Ρυθμίσεις: 90% γέμισμα, ύψος στρώματος 0,1 mm, χοντρά κελύφη, χωρίς στηρίγματα.

Συναρμολογήστε τον κύλινδρο και τη χοάνη σιφόνι. Χρησιμοποιήστε κόλλα ABS

Συναρμολογήστε τους αισθητήρες (μπουλόνια M3 x 30 mm με 2 παξιμάδια)

Τοποθετήστε τους αισθητήρες (μπουλόνια) στον κύλινδρο Siphon και σφραγίστε τον με κόλλα ABS ή στεγανωτικό σιλικόνης. Οι ανιχνευτές θα πρέπει να είναι ορατοί από την επάνω ανοιχτή πλευρά του κυλίνδρου του σιφονιού για να είναι δυνατός ο καθαρισμός τους εάν είναι απαραίτητο με μια οδοντόβουρτσα. Αυτά τα σημεία επαφής των ανιχνευτών πρέπει να είναι καθαρά όλη την ώρα. Βεβαιωθείτε ότι δεν πρέπει να υπάρχει κόλλα ABS ή στεγανωτικό σιλικόνης στις επαφές.

Συνδέστε τα 10 σύρματα σε κάθε καθετήρα, χρησιμοποιώντας τις λαστιχένιες λαβές τύπου πιρουνιού. Συνδέστε την άλλη πλευρά των καλωδίων στις καρφίτσες GPIO. Το Pinout έχει ως εξής:

Ζεύγη ανιχνευτή: Ζεύγος ανιχνευτή 1 (P1, χαμηλότερη στάθμη νερού), καρφίτσα 26 και 20)

Ζεύγος ανιχνευτή 2 (P2), καρφίτσα GPIO 19 και 16

Ζεύγος ανιχνευτή 3 (P3), καρφίτσα GPIO 6 και 12

Ζεύγος ανιχνευτή 4 (P4), καρφίτσα GPIO 0 και 1

Ζεύγος ανιχνευτή 5 (P5), GPIOPin 11 και 8

Βήμα 3: Δοκιμάστε το σιφόνι και βαθμονομήστε το

Πρέπει να βεβαιωθείτε ότι όλες οι καλωδιώσεις έχουν γίνει σωστά και ότι το υλικό λειτουργεί σωστά.

Εκτελέστε το PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Το νερό δεν έχει φτάσει στο επίπεδο του P1 (Ζεύγος ανιχνευτή 1)

Αποτέλεσμα 00001 = Το νερό έχει επίπεδο P1 (Ζεύγος ανιχνευτή 1)

Αποτέλεσμα 00011 = Το νερό έχει επίπεδο P2 (Ζεύγος ανιχνευτή 2)

Αποτέλεσμα 00111 = Το νερό έχει επίπεδο P3 (Ζεύγος ανιχνευτή 3)

Αποτέλεσμα 01111 = Το νερό έχει επίπεδο P4 (Ζεύγος ανιχνευτή 4)

Αποτέλεσμα 11111 = Το νερό έχει φτάσει στο επίπεδο P5 (ζεύγος ανιχνευτή 5).

Εάν εντοπιστούν όλες οι στάθμες νερού, εκτελέστε το PiSiphon-Measure.py.

Το αρχείο Log_File δημιουργείται στον ίδιο κατάλογο με το PiSiphon-Measure.py

Εγκαταστήστε το PiSiphon σε μια ανάρτηση και ισοπεδώστε το. Εάν το σιφόνι σας βρίσκεται υπό εκτίμηση (ή υπερεκτίμηση), αυξήστε (ή μειώστε) τη μεταβλητή rs στο PiSiphon-Measure.py

Βήμα 4: PiSiphon PRO

Το PiSiphon PRO έρχεται. Δεν θα χρησιμοποιήσει μεταλλικούς ανιχνευτές στο νερό και θα έχει ακόμη πολύ καλύτερη ανάλυση (λιγότερο από 0,1 mm). Θα χρησιμοποιήσει έναν χωρητικό αισθητήρα υγρασίας χώματος (η υγρή ηλεκτρονική ταινία είναι ακριβή στη χώρα μου). Δείτε https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ πώς λειτουργεί αυτός ο αισθητήρας σε ένα ESP32.