PiSiphon Rain Gauge (Nguyên mẫu): 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Dự án này là một cải tiến trên Bell siphon Rain Gauge. Nó chính xác hơn và các xi phông bị rò rỉ nên là một cái gì đó từ quá khứ.

Theo truyền thống, lượng mưa được đo bằng máy đo mưa thủ công.

Các trạm thời tiết tự động (bao gồm cả các trạm thời tiết IoT) thường sử dụng xô nghiêng, thiết bị đo âm thanh (Phân phối giọt) hoặc thiết bị đo lường laser.

Xô xô có các bộ phận chuyển động có thể bị tắc nghẽn. Chúng được hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm và có thể không đo chính xác khi mưa bão lớn. Máy đo độ lệch kế có thể gặp khó khăn khi nhặt những giọt nhỏ hoặc lượng mưa từ tuyết hoặc sương mù. Máy đo độ lệch âm cũng yêu cầu các thuật toán xử lý và điện tử phức tạp để ước tính kích thước giọt nước và phân biệt giữa mưa, tuyết và mưa đá.

Tôi nghĩ rằng một máy đo mưa Hút mùi tự động có thể hữu ích để khắc phục một số vấn đề ở trên. Có thể dễ dàng in xi lanh Syphon và phễu trên Máy in 3D FDM thông thường (Loại rẻ tiền có máy đùn, như RipRaps và Prusas).

Chỉ có lực tự nhiên được sử dụng để làm rỗng (Siphon) xi lanh xi phông tương đối nhanh. Syphon không có bộ phận chuyển động.

Dụng cụ đo mưa này bao gồm một xi lanh xi phông, với một vài cặp đầu dò điện tử ở các cấp độ khác nhau trong xi lanh xi phông. Các đầu dò được kết nối với các chân GPIO của Raspberry PI. Ngay sau khi nước đạt đến mức của mỗi cặp đầu dò, mức cao sẽ được kích hoạt trên chân đầu vào GPIO tương ứng. Để hạn chế sự điện phân, chiều của dòng điện chạy qua mưa được thay đổi giữa các lần đọc. Mỗi lần đọc chỉ mất phần nghìn giây và chỉ một vài lần đọc được thực hiện trong một phút.

PiSiphon Rain Gauge là một cải tiến đáng kể trên Bell Siphon Rain Gauge ban đầu của tôi. Tôi tin rằng nó cũng nên tốt hơn Máy đo mưa siêu âm của tôi, vì tốc độ âm thanh chịu ảnh hưởng nhiều bởi nhiệt độ và độ ẩm.

Bước 1: Những gì bạn sẽ cần

1. Một pi raspberry (Tôi đã sử dụng 3B, nhưng bất kỳ cái cũ nào cũng nên hoạt động)

2. Máy in 3D- (Để in Siphon Cylinder. Tôi sẽ cung cấp thiết kế của mình. Bạn cũng có thể mang nó đến dịch vụ in ấn)

3. Phễu đo mưa cũ (Hoặc bạn có thể in một cái. Tôi sẽ cung cấp thiết kế của mình.)

4. 10 x Bu lông, 3mm x 30 mm (M3 30mm) làm đầu dò.

5. 20 x đai ốc M3

6. 10 vấu kim loại tấm Fork Tipe

7. Dây điện và 10 dây nối có ít nhất một đầu dây mỗi loại.

8. Breadboard (tùy chọn để thử nghiệm).

9. Kỹ năng lập trình Python (Mã ví dụ được cung cấp)

10. Một ống tiêm lớn (60ml).

11. Vỏ chống thấm nước cho pi raspberry.

12. Nước ép ABS nếu các bộ phận in của bạn là chất bịt kín abs hoặc Silicon.

13. Ống bể cá 6 mm (300 mm)

Bước 2: Lắp ráp xi lanh và phễu hút khí

Tôi đã sử dụng máy in DaVinci AIO cho tất cả các bản in.

Chất liệu: ABS

Cài đặt: Đổ đầy 90%, chiều cao lớp 0,1 mm, vỏ dày, không có giá đỡ.

Lắp ráp Xylanh và Phễu Siphon. Sử dụng keo ABS

Lắp ráp các đầu dò (bu lông M3 x 30 mm với 2 đai ốc)

Chèn các đầu dò (bu lông) vào Xylanh Siphon và bịt kín nó bằng keo ABS hoặc keo silicone. Các đầu dò phải được nhìn thấy từ mặt mở trên cùng của xi lanh xi phông để có thể làm sạch chúng nếu cần bằng bàn chải đánh răng. Các điểm tiếp xúc này của đầu dò phải luôn sạch sẽ. Đảm bảo không có keo ABS hoặc chất trám silicone trên các điểm tiếp xúc.

Gắn 10 dây vào mỗi đầu dò, sử dụng vấu kim loại tấm loại nĩa. Kết nối phía bên kia của dây với chân GPIO. Pinout như sau:

Các cặp đầu dò: Cặp đầu dò 1 (P1, mực nước thấp nhất), Chân 26 và 20)

Cặp đầu dò 2 (P2), Chân GPIO 19 và 16

Cặp đầu dò 3 (P3), Chân GPIO 6 và 12

Cặp đầu dò 4 (P4), Chân GPIO 0 và 1

Cặp đầu dò 5 (P5), GPIOPin 11 và 8

Bước 3: Kiểm tra Syphon và Hiệu chỉnh nó

Bạn cần đảm bảo rằng tất cả các dây được thực hiện chính xác và phần cứng đang hoạt động bình thường.

Chạy PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Nước không đạt đến mức P1 (Cặp đầu dò 1)

Kết quả 00001 = Nước đạt đến mức P1 (Cặp đầu dò 1)

Kết quả 00011 = Nước đã đạt đến mức P2 (Cặp đầu dò 2)

Kết quả 00111 = Nước đạt mức P3 (Cặp đầu dò 3)

Kết quả 01111 = Nước đạt mức P4 (Cặp đầu dò 4)

Kết quả 11111 = Nước đã đạt đến Mức P5 (Cặp đầu dò 5).

Nếu tất cả các mực nước được phát hiện, hãy chạy PiSiphon-Measure.py.

Log_File của bạn được tạo trong cùng thư mục với PiSiphon-Measure.py

Cài đặt PiSiphon trên một bài đăng và cấp nó. Nếu siphon của bạn đang ước tính (hoặc ước tính quá mức), hãy tăng (hoặc giảm) biến rs trong PiSiphon-Measure.py

Bước 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO đang hoạt động. Nó sẽ không sử dụng bất kỳ đầu dò kim loại nào trong nước và thậm chí có độ phân giải tốt hơn nhiều (nhỏ hơn 0,1 mm). Nó sẽ sử dụng một cảm biến làm ẩm đất điện dung (băng điện tử lỏng ở nước tôi rất đắt tiền). Xem https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ cách cảm biến này hoạt động trên ESP32.