باران سنج PiSiphon (نمونه اولیه): 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

این پروژه پیشرفتی در اندازه گیری باران سیفون بل است. دقیق تر است و سیفون های نشت کننده باید چیزی از گذشته باشد.

به طور سنتی میزان بارندگی با یک باران سنج دستی اندازه گیری می شود.

ایستگاه های هواشناسی خودکار (از جمله ایستگاه های هواشناسی اینترنت اشیا) به طور معمول از سطل های نوک ، دیسدومترهای صوتی (توزیع قطره ها) یا دیس دی سنج های لیزری استفاده می کنند.

سطل های پر کننده دارای قطعات متحرک هستند که می توانند مسدود شوند. آنها در آزمایشگاه ها کالیبره می شوند و ممکن است در طوفان های شدید باران اندازه گیری مناسبی نداشته باشند. دیسدومترها ممکن است برای برداشتن قطرات کوچک یا بارش از برف یا مه مشکل داشته باشند. Disdrometers همچنین برای برآورد اندازه قطرات و تشخیص بین باران ، برف و تگرگ به الکترونیک پیچیده و الگوریتم های پردازش نیاز دارد.

من فکر کردم یک باران سنج سایفون اتوماتیک ممکن است برای غلبه بر برخی از مسائل فوق مفید باشد. استوانه و قیف سایفون را می توان به راحتی روی یک چاپگر معمولی FDM 3d چاپ کرد (ارزان ترین آنها با اکسترودر ، مانند RipRaps و Prusas).

فقط نیروهای طبیعی برای تخلیه (سایفون) سیلندر سیفون نسبتاً سریع استفاده می شود. سایفون قطعات متحرک ندارد.

این باران سنج از یک سیلندر سیفون تشکیل شده است ، با چند جفت پروب الکترونیکی در سطوح مختلف در سیلندر سیفون. پروب ها به پین های GPIO یک Ras Pberry Raspberry متصل هستند. به محض رسیدن آب به سطح هر جفت کاوشگر ، مقدار بالایی در پین ورودی GPIO مربوطه ایجاد می شود. برای محدود کردن الکترولیز ، جهت جریان از طریق باران بین قرائت ها تغییر می کند. هر خواندن فقط میلی ثانیه طول می کشد و فقط چند قرائت در یک دقیقه انجام می شود.

باران سنج PiSiphon پیشرفت قابل توجهی در اندازه گیری باران سایفون بل اصلی من است. من معتقدم که باید از باران سنج فراصوت نیز بهتر باشد ، زیرا سرعت صدا بسیار تحت تأثیر دما و رطوبت است.

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

1. یک تمشک pi (من از 3B استفاده کردم ، اما هر قدیمی باید کار کند)

2. چاپگر سه بعدی- (برای چاپ استوانه سایفون. من طرح خود را ارائه می دهم. همچنین می توانید آن را به خدمات چاپ ببرید)

3. قیف باران سنج قدیمی (یا می توانید یکی را چاپ کنید. من طرح خود را ارائه می دهم.)

4. پیچ 10 x 10 میلی متر x 30 میلی متر (M3 30 میلی متر) به عنوان پروب.

5. آجیل 20 x M3

6. 10 چنگال لوله های ورق فلزی

7. سیم برق و 10 کابل بلوز با هریک حداقل یک سر زن.

8. Breadboard (اختیاری برای آزمایش).

9. مهارت های برنامه نویسی پایتون (کد مثال ارائه شده است)

10. یک سرنگ بزرگ (60 میلی لیتر).

11. پوشش ضد آب برای تمشک pi.

12. در صورتی که قطعات چاپ شده شما abs یا سیلیکون سیلانت باشد ، آب ABS.

13. لوله مخزن ماهی 6 میلی متر (300 میلی متر)

مرحله 2: مجموعه سیلندر و قیف سایفون

من برای همه چاپها از چاپگر DaVinci AIO استفاده کردم.

جنس: ABS

تنظیمات: 90٪ پر کردن ، 0.1 میلی متر ارتفاع لایه ، پوسته های ضخیم ، بدون پشتیبانی.

استوانه و قیف سایفون را مونتاژ کنید. از چسب ABS استفاده کنید

مونتاژ پروب ها (پیچ و مهره M3 x 30 میلی متر با 2 مهره)

پروب ها (پیچ و مهره ها) را در سیلندر سایفون وارد کرده و با چسب ABS یا درزگیر سیلیکونی مهر و موم کنید. پروب ها باید از قسمت باز بالای استوانه سیفون قابل مشاهده باشند تا در صورت لزوم با مسواک بتوان آنها را تمیز کرد. این نقاط تماس پروب ها باید همیشه تمیز باشند. مطمئن شوید که هیچ گونه چسب ABS یا سیلانت سیلیکونی نباید روی مخاطبین باشد.

10 سیم را به هر پروب وصل کنید ، با استفاده از شاخه های ورق فلزی نوع چنگال. طرف دیگر سیم ها را به پین های GPIO وصل کنید. Pinout به شرح زیر است:

جفت های کاوشگر: جفت پروب 1 (P1 ، پایین ترین سطح آب) ، پین 26 و 20)

Probe Pair 2 (P2) ، GPIO Pin 19 و 16

Probe Pair 3 (P3) ، GPIO Pin 6 و 12

Probe Pair 4 (P4) ، GPIO Pin 0 و 1

پروب جفت 5 (P5) ، GPIOPin 11 و 8

مرحله 3: سایفون را آزمایش کرده و آن را کالیبره کنید

شما باید مطمئن شوید که تمام سیم کشی به درستی انجام شده است و سخت افزار به درستی کار می کند.

PiSiphon_Test2.py را اجرا کنید

Resullt 00000 = آب به سطح P1 نرسیده است (جفت پروب 1)

نتیجه 00001 = آب به سطح P1 رسیده است (جفت پروب 1)

نتیجه 00011 = آب به سطح P2 رسیده است (جفت پروب 2)

نتیجه 00111 = آب به سطح P3 رسیده است (جفت پروب 3)

نتیجه 01111 = آب به سطح P4 رسیده است (جفت کاوشگر 4)

نتیجه 11111 = آب به سطح P5 رسیده است (جفت کاوشگر 5).

اگر همه سطح آب تشخیص داده شد ، PiSiphon-Measure.py را اجرا کنید.

Log_File شما در همان فهرست PiSiphon-Measure.py ایجاد می شود

PiSiphon را روی یک پست نصب کرده و آن را سطح کنید. اگر سیفون شما در حال تخمین (یا برآورد بیش از حد) است ، متغیر rs را در PiSiphon-Measure.py افزایش یا کاهش دهید.

مرحله 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO در حال راه اندازی است. از هیچ پراب فلزی در آب استفاده نمی کند و حتی وضوح بسیار بهتری (کمتر از 0.1 میلی متر) دارد. از سنسور خازنی مرطوب کننده خاک استفاده می کند (نوار الکترونیکی مایع در کشور من گران است). https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ نحوه عملکرد این حسگر در ESP32 را ببینید.