کالیبراسیون باران سنج آردوینو: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

معرفی:

در این دستورالعمل ما یک باران سنج با Arduino "ایجاد" می کنیم و آن را برای گزارش بارندگی روزانه و ساعتی کالیبره می کنیم. جمع کننده باران مورد استفاده من یک باران سنج مجدد از نوع سطل نوک است. از ایستگاه هواشناسی شخصی آسیب دیده آمده است. با این حال ، دستورالعمل های بسیار زیادی در مورد چگونگی تهیه از ابتدا وجود دارد.

این دستورالعمل بخشی از ایستگاه هواشناسی است که من می سازم و مستندی از فرایند یادگیری من است که به عنوان یک آموزش مبدل شده است:)

ویژگی های باران سنج:

• اندازه گیری میزان بارندگی روزانه و ساعتی بر حسب اینچ است که به راحتی می توانید در Weather Underground بارگذاری کنید.
• کد ساده برای کلید مغناطیسی برای ساده نگه داشتن کد گنجانده نشده است.
• بیشتر بودن یک محصول آموزشی بیشتر نمونه اولیه یک نمونه اولیه است.

مرحله 1: برخی نظریه ها

بارش بر حسب میلی متر یا اینچ گزارش می شود که ابعاد طول دارد. این نشان می دهد که هر قسمت از منطقه باران چقدر باریده است ، اگر آب باران پراکنده و تخلیه نشده باشد. بنابراین ، بارندگی 1.63 میلی متر به این معنی است که اگر من یک مخزن مسطح با هر شکلی داشته باشم ، آب باران جمع آوری شده از ارتفاع 1.63 میلی متر از پایین مخازن خواهد بود.

همه باران سنجها دارای حوضه آبریز بارش و اندازه گیری میزان بارندگی هستند. حوضه آبریز منطقه ای است که باران در آن جمع می شود. جسم اندازه گیری نوعی اندازه گیری حجم برای یک مایع خواهد بود.

بنابراین بارش بر حسب میلی متر یا اینچ خواهد بود

ارتفاع بارندگی = حجم باران جمع آوری شده / حوضه آبریز

در مجموعه باران من ، طول و عرض به ترتیب 11 سانتی متر در 5 سانتی متر بود و سطح آبگیر 55 متر مربع بود. بنابراین مجموعه ای از 9 میلی لیتر باران به معنی 9 سی سی/55 متر مربع = 0.16363… سانتی متر = 1.6363… میلی متر = 0.064 اینچ است.

در باران سنج سطل ، سطل 4 بار برای 9 میلی لیتر (یا 0.064… اینچ باران) نوک می خورد و بنابراین یک نوک برای (9/4) میلی لیتر = 2.25 میلی لیتر (یا 0.0161.. اینچ) است. اگر قرائت های ساعتی (24 قرائت در روز قبل از بازنشانی) انجام دهیم ، حفظ دقت سه رقمی به اندازه کافی مناسب است.

بنابراین ، در هر نوک/چرخش سطل ، کد به صورت 1 دنباله روشن/خاموش یا یک کلیک به آن دسترسی پیدا می کند. بله ، ما 0.0161 اینچ باران را گزارش کرده ایم. برای تکرار ، از نقطه نظر آردوینو

یک کلیک = 0.0161 اینچ باران

توجه 1: من سیستم بین المللی واحدها را ترجیح می دهم ، اما Weather Underground واحدهای امپریال/ایالات متحده و بنابراین این تبدیل به اینچ را ترجیح می دهد.

توجه 2: اگر محاسبات فنجان چای شما نیست ، به Volume of Rainfall بروید که برای چنین مواردی کمک کاملی می کند.

مرحله 2: قطعات این پروژه

بیشتر قسمت ها در اطراف قرار داشت و فهرست منصفانه (برای رسمی بودن) وجود دارد

1. Arduino Uno (یا هر سازگار دیگر)
2. باران سنج از ایستگاه هواشناسی قدیمی آسیب دیده.
3. تخته نان
4. RJ11 برای اتصال Rain Gauge من به تخته نان.
5. مقاومت 10K یا بالاتر برای عمل به عنوان مقاومت کششی. من از 15K استفاده کردم
6. 2 قطعه سیم جامپر زن به زن
7. 2 سیم جامپر مرد به مرد.
8. کابل یو اس بی؛ A Male to B Male

ابزارها:

سرنگ (ظرفیت 12 میلی لیتر استفاده شد)

مرحله 3: جمع کننده باران

عکسهای جمع کننده باران من باید برای خیلی ها واضح باشد. به هر حال ، بارانی که در حوضه آبریز آن می بارد به یکی از دو سطل سرریز داخل آن هدایت می شود. دو سطل نوک مانند اره برقی به هم متصل می شوند و هنگامی که وزن آب باران (0.0161 اینچ باران برای من) به یک سطل پایین می آید ، خالی می شود و سطل های دیگر بالا می رود و خود را برای جمع آوری آب باران بعدی آماده می کند. حرکت چرخشی یک آهنربا را روی یک "کلید مغناطیسی" حرکت می دهد و مدار به صورت الکتریکی متصل می شود.

مرحله 4: مدار

برای ایجاد مدار

1. پین دیجیتال شماره 2 آردوینو را به یک سر مقاومت وصل کنید.
2. سر دیگر مقاومت را به پایه زمین (GND) وصل کنید.
3. یک سر جک RJ11 را به پین دیجیتال شماره 2 آردوینو وصل کنید.
4. انتهای دیگر جک RJ11 را به پین +5 ولت آردوینو (5 ولت) وصل کنید.
5. باران سنج را به RJ11 وصل کنید.

مدار کامل است. سیم های بلوز و تخته نان باعث می شود اتصالات آسان تر شوند.

برای تکمیل پروژه ، آردوینو را با استفاده از کابل USB به رایانه وصل کنید و طرح ارائه شده در زیر را بارگذاری کنید.

مرحله 5: کد

طرح RainGauge.ino (که در انتهای این مرحله تعبیه شده است) به خوبی توضیح داده شده است ، بنابراین من فقط به سه بخش اشاره می کنم.

یک قسمت تعداد راهنمایی های سطل نوک را شمارش می کند.

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

… … }

قسمت دیگر زمان را بررسی می کند و مقدار باران را محاسبه می کند

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour؛ …… ……

و بخشی دیگر باران را برای روز ، نیمه شب ، پاک می کند.

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

dailyRain = 0؛ …..

مرحله 6: کالیبراسیون و آزمایش

Rain Collector را از بقیه مدار جدا کرده و مراحل زیر را انجام دهید.

1. سرنگ را با آب پر کنید. مال من را با 10 میلی لیتر پر می کنم.
2. جمع کننده باران را روی یک سطح صاف نگه دارید و ذره ذره آب سرنگ را بریزید.
3. من شمارش سطل های سرریز را نگه می دارم. چهار نکته برای من کافی بود و 9 میلی لیتر از سرنگ تخلیه شد. طبق محاسبات (به بخش تئوری مراجعه کنید) من مقدار 0.0161 اینچ باران را در هر نوک دریافت کردم.
4. من این اطلاعات را در ابتدا در کد خود قرار می دهم.

const double bucketAmount = 0.0161؛

این همه چیز است. برای دقت بیشتر ، می توان ارقام بیشتری مانند 0.01610595 را شامل شد. البته اگر جمع آورنده باران شما با من یکسان نباشد ، انتظار می رود که اعداد محاسبه شده شما متفاوت باشد.

برای اهداف آزمایش

1. Rain Collector را به سوکت RJ11 وصل کنید.
2. آردوینو را با استفاده از کابل USB به رایانه وصل کنید.
3. مانیتور سریال را باز کنید.
4. مقادیر آب اندازه گیری شده قبلی را بریزید و وقتی ساعت کامل شد خروجی را مشاهده کنید.
5. آب نریزید بلکه منتظر بمانید تا ساعت بعد کامل شود. در این حالت باران ساعتی باید صفر باشد.
6. رایانه را با مدار وصل شده یک شبه نگه دارید و ببینید آیا باران روزانه و باران ساعتی در نیمه شب به صفر می رسد یا خیر. برای این مرحله ، می توانید ساعت رایانه شخصی را به مقدار مناسب تغییر دهید (برای مشاهده مستقیم خروجی های مانیتور سریال).

مرحله 7: افکار بعدی و قدردانی

وضوح قرائت بارندگی در مورد من 0.0161 اینچ است و نمی توان آن را دقیق تر کرد. شرایط عملی ممکن است دقت را بیشتر کاهش دهد. اندازه گیری های آب و هوا دقت مکانیک کوانتومی را ندارند.

بخشی از کد از Lazy Old Geek's Instructable وام گرفته شده است.