Pluviometru PiSiphon (prototip): 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Acest proiect este o îmbunătățire a sifonului Bell Rain Rain. Este mai precis și sifoanele care scurg ar trebui să fie ceva din trecut.

În mod tradițional, precipitațiile sunt măsurate cu un pluviometru manual.

Stațiile meteo automate (inclusiv stațiile meteo IoT) folosesc în mod normal găleți de basculare, disdrometre acustice (Distribuția picăturilor) sau disdrometre laser.

Cupele de basculare au piese mobile care pot fi înfundate. Acestea sunt calibrate în laboratoare și este posibil să nu măsoare corect în cazul furtunilor cu ploi abundente. Disdrometrele se pot lupta pentru a ridica picături mici sau precipitații din zăpadă sau ceață. Disdrometrele necesită, de asemenea, electronice complicate și algoritmi de procesare pentru a estima dimensiunile picăturilor și pentru a distinge între ploaie, zăpadă și grindină.

Am crezut că un pluviometru cu sifonare automată poate fi util pentru a depăși unele dintre problemele de mai sus. Cilindrul sifonului și pâlnia pot fi ușor tipărite pe o imprimantă 3D FDM normală (cele ieftine cu extrudere, cum ar fi RipRaps și Prusas).

Doar forțele naturale sunt utilizate pentru a goli (sifonul) cilindrul sifonului relativ repede. Sifonul nu are părți în mișcare.

Acest pluviometru constă dintr-un cilindru de sifonare, cu câteva perechi de sonde electronice pe diferite niveluri în cilindrul sifonului. Sondele sunt conectate la pinii GPIO ai unui Raspberry PI. De îndată ce apa atinge nivelul fiecărei perechi de sondă, va fi declanșată o valoare maximă pe pinul de intrare GPIO respectiv. Pentru a limita electroliza, direcția curentului care curge prin ploaie este modificată între citiri. Fiecare lectură durează doar milisecunde și doar câteva citiri sunt luate într-un minut.

Aparatul de ploaie PiSiphon este o îmbunătățire semnificativă față de instrumentul de ploaie original Bell Siphon. Cred că ar trebui să fie, de asemenea, mai bună decât instrumentul de măsurare a ploii cu ultrasunete, deoarece viteza sunetului este mult influențată de temperatură și umiditate.

Pasul 1: De ce veți avea nevoie

1. Un raspberry pi (am folosit un 3B, dar orice vechi ar trebui să funcționeze)

2. Imprimantă 3D- (Pentru a imprima cilindrul sifonului. Voi furniza designul meu. De asemenea, îl puteți duce la un serviciu de tipărire)

3. Pâlnie veche de pluviometru (Sau puteți imprima una. Voi oferi designul meu.)

4. 10 x șuruburi, 3mm x 30 mm (M3 30mm) ca sonde.

5. 20 x piulițe M3

6. 10 Urechi de tablă pentru furculiță

7. Cabluri electrice și 10 cabluri jumper cu cel puțin un capăt femelă fiecare.

8. Panou (opțional pentru testare).

9. Abilități de programare Python (Exemplu de cod este furnizat)

10. O seringă mare (60ml).

11. Carcasă impermeabilă pentru pi zmeură.

12. Suc de ABS dacă piesele dvs. tipărite sunt abs sau etanșant siliconic.

13. Tub de 6 mm pentru rezervor de pește (300 mm)

Pasul 2: Cilindru sifon și pâlnie Assembley

Am folosit o imprimantă DaVinci AIO pentru toate tipăririle.

Material: ABS

Setări: umplutură 90%, înălțime strat 0,1 mm, cochilii groase, fără suporturi.

Montați cilindrul sifonului și pâlnia. Folosiți lipici ABS

Montați sondele (șuruburi M3 x 30 mm cu 2 piulițe)

Introduceți sondele (șuruburile) în cilindrul sifonului și sigilați-l cu adeziv ABS sau etanșant siliconic. Sondele ar trebui să fie vizibile din partea superioară deschisă a cilindrului sifonului pentru a face posibilă curățarea acestora, dacă este necesar, cu o periuță de dinți. Aceste puncte de contact ale sondelor ar trebui să fie curate tot timpul. Asigurați-vă că nu trebuie să existe lipici ABS sau etanșant siliconic pe contacte.

Atașați cele 10 fire la fiecare sondă, folosind urechile din tablă de tip furculiță. Conectați cealaltă parte a firelor la pinii GPIO. Pinout-ul este după cum urmează:

Perechi de sonde: Perechea de sonde 1 (P1, nivelul cel mai scăzut al apei), pinul 26 și 20)

Probe Pair 2 (P2), GPIO Pin 19 și 16

Probe Pair 3 (P3), GPIO Pin 6 și 12

Sonda pereche 4 (P4), pinul GPIO 0 și 1

Probe Pair 5 (P5), GPIOPin 11 și 8

Pasul 3: Testați sifonul și calibrați-l

Trebuie să vă asigurați că toate cablurile sunt realizate corect și că hardware-ul funcționează corect.

Rulați PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Apa nu a atins nivelul P1 (Probe Pair 1)

Rezultat 00001 = Apa a atins nivelul P1 (Probe Pair 1)

Rezultat 00011 = Apa a atins nivelul P2 (Probe Pair 2)

Rezultat 00111 = Apa a atins nivelul P3 (Probe Pair 3)

Rezultatul 01111 = Apa a atins nivelul P4 (Probe Pair 4)

Rezultatul 11111 = Apa a atins nivelul P5 (perechea de sonde 5).

Dacă sunt detectate toate nivelurile de apă, rulați PiSiphon-Measure.py.

Log_File este generat în același director ca PiSiphon-Measure.py

Instalați PiSiphon pe un post și nivelați-l. Dacă sifonul dvs. este sub estimare (sau supraestimare), creșteți (sau micșorați) variabila rs din PiSiphon-Measure.py

Pasul 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO vine. Nu va folosi sonde metalice în apă și are chiar o rezoluție mult mai bună (mai mică de 0,1 mm). Se va folosi un senzor capacitiv de umezire a solului (banda electronică lichidă este prea scumpă în țara mea). Consultați https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ cum funcționează acest senzor pe un ESP32.