Hiệu chuẩn Arduino Rain Gauge: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Giới thiệu:

Trong Có thể hướng dẫn này, chúng tôi 'xây dựng' một máy đo mưa bằng Arduino và hiệu chỉnh nó để báo cáo lượng mưa hàng ngày và hàng giờ. Bộ thu mưa mà tôi đang sử dụng là một dụng cụ đo mưa được tái sử dụng thuộc loại xô nghiêng. Nó đến từ một trạm thời tiết cá nhân bị hư hỏng. Tuy nhiên, có rất nhiều Sách hướng dẫn tuyệt vời về cách tạo một cái từ đầu.

Có thể hướng dẫn này là một phần của trạm thời tiết mà tôi đang làm và là tài liệu về quá trình học tập của tôi, được ngụy trang dưới dạng hướng dẫn:)

Đặc điểm của Rain Gauge:

• các phép đo lượng mưa hàng ngày và hàng giờ được tính bằng inch để dễ dàng tải lên Weather Underground.
• mã gỡ lỗi cho công tắc từ không được bao gồm để giữ cho mã đơn giản.
• mang tính hướng dẫn nhiều hơn, sản phẩm hoàn thiện giống với nguyên mẫu của nguyên mẫu hơn.

Bước 1: Một số lý thuyết

Lượng mưa được báo cáo / đo bằng milimét hoặc inch có thứ nguyên là chiều dài. Nó cho biết mức độ cao, mọi khu vực mưa đều có mưa, nếu nước mưa không tan và thoát đi. Vì vậy, lượng mưa 1,63 mm có nghĩa là nếu tôi có một cái bể phẳng có hình dạng bất kỳ thì nước mưa thu được sẽ có chiều cao 1,63 mm tính từ đáy bể.

Tất cả các thiết bị đo mưa đều có diện tích lưu vực mưa và đo lượng mưa. Khu vực lưu vực là khu vực hứng mưa. Đối tượng đo sẽ là một loại phép đo thể tích nào đó của chất lỏng.

Vì vậy, lượng mưa tính bằng mm hoặc inch sẽ là

chiều cao lượng mưa = lượng mưa thu được / diện tích lưu vực

Trong bộ thu nước mưa của tôi, chiều dài và chiều rộng lần lượt là 11 cm x 5 cm cho diện tích lưu vực là 55 cm vuông. Vì vậy, một tập hợp của 9 mililít mưa sẽ có nghĩa là 9 cc / 55 sq.cm = 0,16363… cm = 1,6363… mm = 0,064 inch.

Trong thiết bị đo mưa xô nghiêng, đầu xô 4 lần cho 9 ml (hoặc 0,064… inch mưa) và do đó, một đầu nhỏ cho (9/4) ml = 2,25ml (hoặc 0,0161.. inch). Nếu chúng ta thực hiện các bài đọc hàng giờ (24 lần đọc mỗi ngày trước khi đặt lại) thì việc giữ độ chính xác ba chữ số đáng kể là đủ.

Do đó, tại mỗi đầu xô / lần nhấp, mã truy cập nó dưới dạng 1 trình tự bật tắt hoặc một lần nhấp. Có, chúng tôi đã báo cáo lượng mưa là 0,0161 inch. Để lặp lại, theo quan điểm Arduino

một cú nhấp chuột = 0,0161 inch mưa

Lưu ý 1: Tôi thích Hệ thống Đơn vị Quốc tế hơn, nhưng Weather Underground thích các đơn vị Đế quốc / Hoa Kỳ và do đó việc chuyển đổi này thành inch.

Lưu ý 2: Nếu các phép tính không phải là tách trà của bạn, hãy chuyển đến Khối lượng lượng mưa cung cấp trợ giúp hoàn hảo cho những vấn đề như vậy.

Bước 2: Các phần cho dự án này

Hầu hết các bộ phận nằm xung quanh và một danh sách công bằng (về hình thức) là

1. Arduino Uno (hoặc bất kỳ tương thích nào khác)
2. Rain Gauge từ trạm thời tiết bị hư hỏng cũ.
3. Bảng mạch.
4. RJ11 để kết nối Rain Gauge của tôi với breadboard.
5. Điện trở 10K hoặc cao hơn để hoạt động như một điện trở kéo lên. Tôi đã sử dụng 15K.
6. 2 đoạn dây nhảy nam nữ
7. 2 dây thun nam - nam.
8. Cáp USB; A Male to B Male

Công cụ:

Ống tiêm (dung tích 12 ml đã được sử dụng)

Bước 3: Người thu gom mưa

Những bức ảnh về người thu mưa của tôi sẽ làm cho nhiều người thấy rõ điều đó. Dù sao, mưa rơi trên khu vực lưu vực của nó sẽ được dẫn đến một trong hai thùng nghiêng bên trong nó. Hai xô nghiêng được kết nối giống như một cái cưa và khi trọng lượng nước mưa (0,0161 inch đối với nước mưa của tôi) dồn một xô xuống, nó sẽ trống rỗng và các xô khác đi lên và tự định vị để thu nước mưa tiếp theo. Chuyển động nghiêng sẽ di chuyển một nam châm qua 'công tắc từ tính' và mạch điện được kết nối với nhau.

Bước 4: Mạch

Để làm cho mạch

1. Kết nối chân số 2 của Arduino với một đầu của điện trở.
2. Kết nối đầu kia của điện trở với chân Nối đất (GND).
3. Kết nối một đầu của giắc cắm RJ11 với chân số 2 của Arduino.
4. Kết nối đầu kia của giắc RJ11 với chân + 5V của Arduino (5V).
5. Cắm thước đo mưa vào RJ11.

Mạch đã hoàn tất. Dây jumper và breadboard giúp kết nối dễ dàng hơn.

Để hoàn thành dự án, hãy kết nối Arduino với PC bằng cáp USB và tải bản phác thảo được cung cấp bên dưới.

Bước 5: Mã

Bản phác thảo RainGauge.ino (được nhúng ở cuối bước này) được nhận xét tốt và vì vậy tôi sẽ chỉ chỉ ra ba phần.

Một phần tính số lượng mẹo nhỏ.

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

… … }

Phần khác kiểm tra thời gian và tính toán lượng mưa

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

và một phần khác xóa mưa trong ngày, vào lúc nửa đêm.

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

dailyRain = 0; …..

Bước 6: Hiệu chuẩn & Kiểm tra

Ngắt kết nối Bộ thu mưa khỏi phần còn lại của mạch và thực hiện các bước sau.

1. Đổ đầy nước vào ống tiêm. Tôi đổ đầy 10 ml của tôi.
2. Giữ Bộ thu mưa trên bề mặt bằng phẳng và đổ nước ra khỏi ống tiêm từng chút một.
3. Tôi giữ một số lượng xô nghiêng. Đối với tôi bốn lời khuyên là đủ, và hút hết 9 ml từ ống tiêm. Theo tính toán (xem phần lý thuyết), tôi nhận được lượng mưa là 0,0161 inch trên mỗi mũi.
4. Tôi bao gồm thông tin này vào mã của tôi ngay từ đầu.

const xô képAmount = 0,0161;

Đó là tất cả cho nó. Để chính xác hơn, người ta có thể bao gồm nhiều chữ số hơn như 0,01610595. Tất nhiên các con số tính toán của bạn dự kiến sẽ thay đổi nếu Bộ thu thập mưa của bạn không giống với của tôi.

Đối với mục đích thử nghiệm

1. Kết nối Rain Collector với ổ cắm RJ11.
2. Kết nối Arduino với PC bằng cáp USB.
3. Mở màn hình nối tiếp.
4. Đổ lượng nước đã đo trước đó và quan sát kết quả đầu ra khi giờ hoàn thành.
5. Không đổ bất kỳ nước nào mà đợi trong một giờ tiếp theo để hoàn thành. Lượng mưa hàng giờ phải bằng 0 trong trường hợp này.
6. Giữ cho PC có mạch được kết nối được cấp nguồn qua đêm và xem liệu mưa hàng ngày và mưa hàng giờ có được đặt lại về 0 vào lúc nửa đêm hay không. Đối với bước này, người ta cũng có thể thay đổi đồng hồ của PC thành một giá trị phù hợp (để xem trực tiếp các đầu ra trên màn hình nối tiếp).

Bước 7: Suy nghĩ sau & Lời cảm ơn

Độ phân giải của kết quả đo lượng mưa trong trường hợp của tôi là 0,0161 inch và không thể chính xác hơn. Hoàn cảnh thực tế có thể làm giảm độ chính xác hơn nữa. Các phép đo thời tiết không có độ chính xác của cơ học lượng tử.

Một phần của mã đã được mượn từ Sách hướng dẫn của Lazy Old Geek.