Arduino -sademittarin kalibrointi: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Johdanto:

Tässä Instructable -ohjelmassa me 'rakennamme' sademittarin Arduinolla ja kalibroimme sen raportoimaan päivittäiset ja tuntiset sademäärät. Käytän sadekerääjää, joka on uudelleen suunniteltu sademittari. Se tuli vahingoittuneelta henkilökohtaiselta sääasemalta. On kuitenkin olemassa paljon hienoja ohjeita, joiden avulla voit tehdä sellaisen tyhjästä.

Tämä Instructable on osa tekemääni sääasemaa ja se on dokumentaatio oppimisprosessistani, joka on naamioitu opetusohjelmaksi:)

Sademittarin ominaisuudet:

• päivittäisten ja tuntien sademäärien mitat ovat tuumina, joten ne on helppo ladata Weather Undergroundiin.
• magneettikytkimen poistokoodi ei sisälly koodin pitämiseen yksinkertaisena.
• Koska kyseessä on enemmän opetusohjelma, valmis tuote on enemmän prototyypin prototyyppi.

Vaihe 1: Jotain teoriaa

Sateet ilmoitetaan/mitataan millimetreinä tai tuumina, joiden pituus on mittainen. Se osoittaa, kuinka korkea, jokainen sadealueen osa sai sateen, jos sadevesi ei olisi haihtunut ja valunut pois. Joten 1,63 mm: n sademäärä tarkoittaisi sitä, että jos minulla olisi minkä tahansa muotoinen litteä tasoitettu säiliö, kerätty sadevesi olisi 1,63 mm: n korkeudella säiliön pohjasta.

Kaikissa sademittarissa on sateen valuma -alue ja sademäärän mittaus. Valuma -alue on alue, jolta sadetta kerätään. Mittauskohde olisi jonkinlainen nesteen tilavuusmittaus.

Joten sademäärä millimetreinä tai tuumina olisi

sateen korkeus = kerätyn sateen määrä / valuma -alue

Sadekerääjässäni pituus ja leveys olivat 11 x 5 cm, jolloin valuma -alue oli 55 neliömetriä. Joten 9 millilitran sateen kokoelma merkitsisi 9 cm3/55 neliömetriä = 0,16363… cm = 1,6363… mm = 0,064 tuumaa.

Kippikauha -sademittarissa kauha kallistuu 4 kertaa 9 ml: n (tai 0,064 … tuuman sateen) kohdalla, joten yksi kärki on (9/4) ml = 2,25 ml (tai 0,0161.. tuumaa). Jos otamme tuntilukemat (24 lukemaa päivässä ennen nollausta), kolmen merkittävän numeron tarkkuuden pitäminen on riittävän kunnollista.

Siten jokaisessa kauhan kärjessä/rummussa koodi pääsee siihen yhdellä päälle-pois-jaksolla tai yhdellä napsautuksella. Kyllä, olemme raportoineet 0.0161 tuumaa sadetta. Toistan, Arduinon näkökulmasta

yksi napsautus = 0.0161 tuumaa sadetta

Huomautus 1: Pidän parempana kansainvälistä yksikköjärjestelmää, mutta Weather Underground mieluummin keisarillisia/Yhdysvaltain yksiköitä, joten tämä muuntaminen tuumiksi.

Huomautus 2: Jos laskelmat eivät ole teekuppi, siirry Sateiden määrä -kohtaan, joka tarjoaa täydellistä apua tällaisiin asioihin.

Vaihe 2: Osat tähän projektiin

Suurin osa osista oli makaamassa ja oikeudenmukainen luettelo (muodollisuudesta) on

1. Arduino Uno (tai mikä tahansa muu yhteensopiva)
2. Sademittari vanhasta vaurioituneesta sääasemasta.
3. Leipälauta.
4. RJ11 liittää sademittarini leipälautaan.
5. 10K tai suurempi vastus, joka toimii vetovastusvastuksena. Olen käyttänyt 15K.
6. 2 kappaletta uros-naaras-hyppyjohtoja
7. 2 uros-uros-hyppyjohtoa.
8. USB kaapeli; Mies urosta B uros

Työkalut:

Ruisku (kapasiteetti 12 ml)

Vaihe 3: Sadekeräin

Sadekerääjäni valokuvien pitäisi tehdä asia selväksi monille. Joka tapauksessa sen valuma-alueelle satava sade ohjataan toiseen sen sisällä olevista kaatopaikoista. Kaksi kippikauhaa on yhdistetty sahasahan tavoin, ja kun sadeveden paino (0,0161 tuumaa sadetta kaivokselleni) tippaa yksi kauha alas, se tyhjennetään ja muut kauhat nousevat ylös ja asettuvat keräämään seuraavan sadeveden. Kippiliike siirtää magneetin 'magneettikytkimen' päälle ja piiri kytkeytyy sähköisesti.

Vaihe 4: Piiri

Piirin tekemiseksi

1. Liitä Arduinon digitaalinen nasta #2 vastuksen toiseen päähän.
2. Liitä vastuksen toinen pää maadoitusnastaan (GND).
3. Liitä RJ11 -liittimen toinen pää Arduinon digitaaliseen nastaan #2.
4. Liitä RJ11 -liittimen toinen pää Arduinon +5V -nastaan (5V).
5. Liitä sademittari RJ11: een.

Piiri on valmis. Hyppyjohdot ja leipälauta helpottavat liitosten tekemistä.

Viimeistele projekti liittämällä Arduino tietokoneeseen USB -kaapelilla ja lataamalla alla oleva luonnos.

Vaihe 5: Koodi

Luonnos RainGauge.ino (upotettu tämän vaiheen loppuun) on hyvin kommentoitu, joten huomautan vain kolmesta osasta.

Yksi osa laskee kippikauhakärkien määrän.

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

… … }

Toinen osa tarkistaa ajan ja laskee sademäärän

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

ja toinen osa poistaa sadetta päiväksi, keskiyöllä.

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

dailyRain = 0; …..

Vaihe 6: Kalibrointi ja testaus

Irrota Rain Collector muusta piiristä ja suorita seuraavat vaiheet.

1. Täytä ruisku vedellä. Täytän omani 10 ml: lla.
2. Pidä Rain Collector tasaisella pinnalla ja kaada vesi ruiskusta vähitellen.
3. Pidän kaatopaikkalaskuja. Neljä kärkeä riitti minulle ja tyhjensin 9 ml ruiskusta. Laskelmien mukaan (katso teoriaosio) sain sadetta 0,0161 tuumaa kärkeä kohti.
4. Lisään nämä tiedot koodiini alussa.

const double bucketAmount = 0,0161;

Siinä kaikki. Tarkkuuden lisäämiseksi voit lisätä useita numeroita, kuten 0,01610595. Tietenkin laskettujen lukujesi odotetaan vaihtelevan, jos sadekerääjäsi ei ole sama kuin minun.

Testaustarkoituksiin

1. Liitä Rain Collector RJ11 -liitäntään.
2. Liitä Arduino tietokoneeseen USB -kaapelilla.
3. Avaa sarjamonitori.
4. Kaada aiemmin mitatut määrät vettä ja tarkkaile tehoa tunnin päätyttyä.
5. Älä kaada vettä, vaan odota seuraavan tunnin päättymistä. Tuntisateen on tässä tapauksessa oltava nolla.
6. Pidä tietokone kytkettynä virtapiirinä yön yli ja katso, palautuuko päivittäinen sade ja tuntisade nollaan keskiyöllä. Tässä vaiheessa voidaan myös muuttaa tietokoneen kello sopivaan arvoon (katsella sarjamonitorin ulostuloja reaaliajassa).

Vaihe 7: Jälki -ajatukset ja kiitokset

Sateen lukemien resoluutio minun tapauksessani on 0,0161 tuumaa, eikä sitä voida tehdä tarkemmaksi. Käytännön olosuhteet voivat heikentää tarkkuutta entisestään. Säämittauksilla ei ole kvanttimekaniikan tarkkuutta.

Osa koodista lainattiin Lazy Old Geekin Instructable -ohjelmasta.