Deszczomierz PiSiphon (prototyp): 4 stopnie

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ten projekt jest ulepszeniem wskaźnika deszczu z syfonem Bell. Jest dokładniejszy i cieknące syfony powinny być czymś z przeszłości.

Tradycyjnie opady mierzy się ręcznym deszczomierzem.

Zautomatyzowane stacje pogodowe (w tym stacje pogodowe IoT) zwykle używają wiaderek przechylnych, disdrometrów akustycznych (Distribution of Drops) lub disdrometrów laserowych.

Łyżki wywrotu mają ruchome części, które mogą się zatkać. Są one kalibrowane w laboratoriach i mogą nie mierzyć prawidłowo podczas ulewnych burz. Disdrometry mogą mieć trudności z wychwytywaniem małych kropel lub opadów ze śniegu lub mgły. Disdrometry wymagają również skomplikowanej elektroniki i algorytmów przetwarzania, aby oszacować rozmiary kropel i rozróżnić deszcz, śnieg i grad.

Pomyślałem, że miernik deszczu z automatycznym syfonowaniem może być przydatny w rozwiązaniu niektórych z powyższych problemów. Cylinder syfonowy i lejek można łatwo wydrukować na normalnej drukarce 3d FDM (te tanie z ekstruderami, takie jak RipRaps i Prusas).

Do stosunkowo szybkiego opróżnienia (syfon) cylindra syfonu wykorzystywane są wyłącznie siły naturalne. Syfon nie posiada ruchomych części.

Ten deszczomierz składa się z cylindra syfonowego z kilkoma parami sond elektronicznych na różnych poziomach w cylindrze syfonowym. Sondy są podłączone do pinów GPIO Raspberry PI. Gdy tylko woda osiągnie poziom każdej pary sond, na odpowiednim styku wejściowym GPIO zostanie wyzwolony stan wysoki. Aby ograniczyć elektrolizę, między odczytami zmienia się kierunek prądu płynącego przez deszcz. Każdy odczyt zajmuje tylko milisekundy, a tylko kilka odczytów jest wykonywanych w ciągu minuty.

Deszczomierz PiSiphon jest znaczącym ulepszeniem mojego oryginalnego miernika deszczu Bell Siphon Rain Gauge. Uważam, że powinien być również lepszy niż mój ultradźwiękowy miernik deszczu, ponieważ prędkość dźwięku jest w dużym stopniu uzależniona od temperatury i wilgotności.

Krok 1: Czego będziesz potrzebować

1. Jeden Raspberry Pi (użyłem 3B, ale każdy stary powinien działać)

2. Drukarka 3D-(do wydrukowania Cylindra Syfonu. Dostarczę swój projekt. Można go również zanieść do serwisu poligraficznego)

3. Stary lejek miernika deszczu (Lub możesz go wydrukować. Dostarczę mój projekt.)

4. 10 x śruby, 3mm x 30mm (M3 30mm) jako sondy.

5. 20 x nakrętki M3

6. 10 końcówek z blachy widelca Tipe

7. Przewody elektryczne i 10 kabli połączeniowych z co najmniej jedną końcówką żeńską każdy.

8. Deska do krojenia chleba (opcjonalnie do testowania).

9. Umiejętności programowania w Pythonie (dostarczono przykładowy kod)

10. Duża strzykawka (60ml).

11. Wodoodporna obudowa do Raspberry Pi.

12. Sok ABS, jeśli drukowane części są wykonane z abs lub silikonowego uszczelniacza.

13. Rura akwariowa 6 mm (300 mm)

Krok 2: Montaż cylindra syfonu i lejka

Do wszystkich wydruków używałem drukarki DaVinci AIO.

Materiał: ABS

Ustawienia: wypełnienie 90%, wysokość warstwy 0,1 mm, grube skorupy, brak podpór.

Zamontuj cylinder syfonu i lejek. Użyj kleju ABS

Montaż sond (śruby M3 x 30 mm z 2 nakrętkami)

Włóż sondy (śruby) do cylindra syfonowego i uszczelnij go klejem ABS lub szczeliwem silikonowym. Sondy powinny być widoczne od góry otwartej strony cylindra syfonu, aby w razie potrzeby można było je wyczyścić szczoteczką do zębów. Te punkty styku sond powinny być przez cały czas czyste. Upewnij się, że na stykach nie może znajdować się klej ABS ani szczeliwo silikonowe.

Przymocuj 10 przewodów do każdej sondy, używając metalowych końcówek typu widelec. Podłącz drugą stronę przewodów do pinów GPIO. Pinout jest następujący:

Pary sond:Para sond 1 (P1, najniższy poziom wody), pin 26 i 20)

Para sond 2 (P2), GPIO Pin 19 i 16

Para sond 3 (P3), GPIO Pin 6 i 12

Para sond 4 (P4), GPIO Pin 0 i 1

Para sond 5 (P5), GPIOPin 11 i 8

Krok 3: Przetestuj syfon i skalibruj go

Musisz upewnić się, że całe okablowanie jest wykonane poprawnie i że sprzęt działa poprawnie.

Uruchom PiSiphon_Test2.py

Wynik 00000 = Woda nie osiągnęła poziomu P1 (para sond 1)

Wynik 00001=Woda osiągnęła poziom P1 (para sond 1)

Wynik 00011=Woda osiągnęła poziom P2 (para sond 2)

Wynik 00111=Woda osiągnęła poziom P3 (para sond 3)

Wynik 01111=Woda osiągnęła poziom P4 (para sond 4)

Wynik 11111= Woda osiągnęła poziom P5 (para sond 5).

Jeśli wszystkie poziomy wody zostaną wykryte, uruchom PiSiphon-Measure.py.

Twój plik Log_File jest generowany w tym samym katalogu co PiSiphon-Measure.py

Zainstaluj PiSiphon na słupku i wypoziomuj go. Jeśli twój syfon jest niedoszacowany (lub przeszacowany), zwiększ (lub zmniejsz) zmienną rs w PiSiphon-Measure.py

Krok 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO nadchodzi. Nie użyje żadnych metalowych sond w wodzie i ma nawet znacznie lepszą rozdzielczość (poniżej 0,1 mm). Będzie używał pojemnościowego czujnika wilgotności gleby (płynna e-taśma jest zbyt droga w moim kraju). Zobacz https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/, jak ten czujnik działa w ESP32.