PiSiphon -sademittari (prototyyppi): 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Tämä projekti on parannus Bell -sifonin sademittariin. Se on tarkempi ja vuotavien sifonien pitäisi olla jotain menneisyydestä.

Perinteisesti sademäärä mitataan manuaalisella sademittarilla.

Automaattiset sääasemat (mukaan lukien IoT -sääasemat) käyttävät yleensä kaatopaikkoja, akustisia disdrometrejä (Distribution of Drops) tai laserdiskometrejä.

Kippikauhoissa on liikkuvia osia, jotka voivat olla tukossa. Ne on kalibroitu laboratorioissa, eivätkä ne välttämättä mittaa oikein kovissa sateissa. Disdrometrien voi olla vaikeaa kerätä pieniä pisaroita tai sateita lumesta tai sumusta. Disdrometrit vaativat myös monimutkaisia elektroniikka- ja käsittelyalgoritmeja pisarakokojen arvioimiseksi ja sateen, lumen ja rakeiden erottamiseksi toisistaan.

Ajattelin, että automaattinen siphoning -sademittari voi olla hyödyllinen joidenkin edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi. Venttiilisylinteri ja suppilo voidaan tulostaa helposti normaalilla FDM 3D -tulostimella (halvat, joissa on ekstruuderit, kuten RipRaps ja Prusas).

Ainoastaan luonnonvoimia käytetään tyhjentämään (Sifon) imusylinteri suhteellisen nopeasti. Sifonissa ei ole liikkuvia osia.

Tämä sademittari koostuu imusylinteristä, jossa on muutamia elektronisia antureita eri tasoilla. Koettimet on kytketty Vadelma PI: n GPIO -nastoihin. Heti kun vesi saavuttaa kunkin mittausparin tason, GPIO -sisääntulonappi laukaisee korkean. Elektrolyysin rajoittamiseksi sateen läpi kulkevan virran suuntaa muutetaan lukemien välillä. Jokainen lukema kestää vain millisekuntia ja vain muutama lukema minuutissa.

PiSiphon -sademittari on merkittävä parannus alkuperäiseen Bell Siphon -sademittariini. Uskon, että sen pitäisi myös olla parempi kuin ultraääni -sademittari, koska lämpötila ja kosteus vaikuttavat paljon äänen nopeuteen.

Vaihe 1: Mitä tarvitset

1. Yksi vadelmapi (käytin 3B: tä, mutta minkä tahansa vanhan pitäisi toimia)

2. 3D-tulostin- (Tulostaa Sifon-sylinteri. Annan suunnitteluni. Voit myös viedä sen tulostuspalveluun)

3. Vanha sademittarin suppilo (Tai voit tulostaa yhden. Annan suunnitteluni.)

4. 10 x pulttia, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) koettimina.

5. 20 x M3 mutteria

6. 10 Haarukka Teräslevykorvakkeet

7. Sähköjohdot ja 10 hyppyjohtoa, joissa on vähintään yksi naaraspää.

8. Leipälevy (valinnainen testausta varten).

9. Python -ohjelmointitaidot (esimerkkikoodi on mukana)

10. Suuri ruisku (60 ml).

11. Vedenpitävä kotelo vadelmalle pi.

12. ABS -mehu, jos painetut osat ovat abs- tai silikonitiivistettä.

13. 6 mm kalasäiliöputki (300 mm)

Vaihe 2: Venttiilisylinteri ja suppilokokoonpano

Käytin kaikissa tulosteissa DaVinci AIO -tulostinta.

Materiaali: ABS

Asetukset: 90% täyttö, 0,1 mm kerroksen korkeus, paksut kuoret, ei tukia.

Asenna imusylinteri ja suppilo. Käytä ABS -liimaa

Asenna anturit (M3 x 30 mm pultit 2 mutterilla)

Aseta mittapäät (pultit) imusylinteriin ja sulje se ABS -liimalla tai silikonitiivisteellä. Mittapään tulee näkyä imusylinterin ylhäältä avoimelta puolelta, jotta se voidaan tarvittaessa puhdistaa hammasharjalla. Anturien kosketuspisteiden tulee olla puhtaita koko ajan. Varmista, että kosketuspinnoissa ei saa olla ABS -liimaa tai silikonitiivistettä.

Kiinnitä 10 johtoa jokaiseen mittapäähän käyttämällä haarukkatyyppisiä ohutlevykorvakkeita. Liitä johtojen toinen puoli GPIO -nastoihin. Pinout on seuraava:

Anturiparit: Mittapääpari 1 (P1, alin vesitaso), nastat 26 ja 20)

Koetinpari 2 (P2), GPIO -nasta 19 ja 16

Koetinpari 3 (P3), GPIO -nasta 6 ja 12

Koetinpari 4 (P4), GPIO -nasta 0 ja 1

Koetinpari 5 (P5), GPIOPin 11 ja 8

Vaihe 3: Testaa imuputki ja kalibroi se

Sinun on varmistettava, että kaikki johdotukset on tehty oikein ja että laitteisto toimii oikein.

Suorita PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Vesi ei ole saavuttanut tasoa P1 (koetinpari 1)

Tulos 00001 = Veden taso P1 (mittapääpari 1)

Tulos 00011 = Veden taso P2 (anturipari 2)

Tulos 00111 = Veden taso P3 (anturipari 3)

Tulos 01111 = Veden taso P4 (anturipari 4)

Tulos 11111 = Vesi on saavuttanut tason P5 (anturipari 5).

Jos kaikki vedenpinnat havaitaan, suorita PiSiphon-Measure.py.

Log_File luodaan samaan hakemistoon kuin PiSiphon-Measure.py

Asenna PiSiphon pylvääseen ja tasoita se. Jos sifonisi on aliarvioitu (tai yliarvioitu), lisää (tai vähennä) rs-muuttujaa PiSiphon-Measure.py-ohjelmassa

Vaihe 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO on tulossa. Se ei käytä metallisia koettimia vedessä ja sillä on jopa paljon parempi resoluutio (alle 0,1 mm). Se käyttää kapasitiivista maaperän kosteusanturia (nestemäinen e-teippi on kallista kotimaassani). Katso https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ miten tämä anturi toimii ESP32-laitteessa.