Жаңбырды өлшейтін қондырғы: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Мұның жақсартылған нұсқасы - PiSiphon Rain Gauge

Дәстүр бойынша жауын -шашын қолмен өлшеуішпен өлшенеді.

Автоматтандырылған ауа райы станциялары (IoT метеостанцияларын қосқанда) әдетте аударылатын шелектерді, акустикалық дисдрометрлерді немесе лазерлік дисрометрлерді қолданады.

Шөміштердің бітеліп қалуы мүмкін қозғалмалы бөліктері бар. Олар зертханаларда калибрленген және қатты жаңбырлы дауыл кезінде дұрыс өлшенбеуі мүмкін. Дисрометрлер қардан немесе тұманнан кішкене тамшыларды немесе жауын -шашын алу үшін күресуі мүмкін. Дисрометрлер сонымен қатар құлдырау мөлшерін бағалау және жаңбыр, қар мен бұршақ арасындағы айырмашылықты анықтау үшін күрделі электроника мен өңдеу алгоритмдерін қажет етті.

Мен жаңбырлы сифондық жаңбыр өлшегіші жоғарыда аталған мәселелерді шешуге пайдалы болуы мүмкін деп ойладым. Bell сифонын FDM 3d қарапайым принтерінде оңай басып шығаруға болады (RipRaps және Prusas сияқты экструдерлері бар арзан).

Белл сифондары су деңгейі белгілі бір биіктікке жеткенде автоматты түрде резервуарларды босату үшін аквапоника мен балық цистерналарында қолданылады. Резервуарды тезірек босату үшін тек табиғи күштер қолданылады. Сифонның қозғалатын бөліктері жоқ.

Қоңырау сифонының жаңбыр өлшегішінде қоңырау сифонының шығуына бір -біріне жақын (бірақ бір -бірімен байланыспайтын) екі зонд бар. Зондтардың басқа ұштары таңқурай пиінің GPIO түйреуіштеріне қосылған. Бір штырь шығыс түйреуіш болады, екінші түйреуіш түйреуіш болады. Жаңбыр өлшегіште белгілі бір мөлшерде су болса, табиғи күштер өлшегішті босатады. Қоңырау сифонының шығысындағы зондтардан су ағып өтеді және GPIO кіріс түйреуішінде жоғары деңгей тіркеледі. Бұл сифондау әрекеті менің қоңырау сифонының конструкциясын қолдана отырып, шамамен 2,95 граммды (мл) жазады. Егер диаметрі 129 мм болатын менің жаңбыр өлшегішім қолданылса, 2,8 грамм су +/- 0,21676 мм жаңбырға тең болады. Әрбір сифондау әрекетінен кейін (суды босату оқиғасы) кіріс түйреуі шығысқа айналады және электролиздің алдын алу үшін шығыс кіріс болады.

Бұл жобаның мақсаты - метеорологиялық станцияларға ашық аппараттарға қосуға болатын сенсорлармен қамтамасыз ету. Бұл сенсор таңқурай pi -де сыналды, бірақ басқа микроконтроллерлер де жұмыс істеуі керек.

Қоңырау сифондарын жақсы түсіну үшін мына сілтемені қараңыз

1 -қадам: Сізге не қажет

1. Бір таңқурай пи.
2. 3D принтері-(Сифон қоңырауын басып шығару үшін. Мен өз дизайнымды беремін. Сіз оны басып шығару қызметіне де ала аласыз)
3. Ескі жаңбыр өлшеуіш шұңқыр (Немесе басып шығаруға болады. Мен өз дизайнымды беремін.)
4. Зонд ретінде 2 X шайба (менің дизайным үшін 5х25х1,5 мм)
5. Нан тақтасы (тестілеу үшін міндетті емес).
6. Кейбір Python дағдылары көмектеседі, бірақ барлық код берілген.
7. Калибрлеуді дәл реттеуге арналған электронды шкала. Үлкен шприцті (60 мл) қолдануға болады.
8. Таңқурайға арналған су өткізбейтін корпус.
9. Супер желім
10. 2 аллигатор және 2 еркек -секіруші
11. ПВХ құбыры 110 мм, ұзындығы +/- 40 см

2 -қадам: ҚОҢҒЫРУ СИФОНЫН ЖАСАП, БАСЫП БАСЫҢЫЗ

Менің дизайнымды Autocad123D және STL форматында табыңыз. Сіз дизайнмен ойнай аласыз, бірақ дизайнды өзгерту ағып кететін және жұмыс істемейтін қоңырау сифонын тудыруы мүмкін. Менікі XYZ DaVinci AIO -да басылды. Тіректер дизайнға енгізілген, сондықтан қосымша тіректер қажет болмауы мүмкін. Мен қалың қабықтарды таңдадым, 90% толтыру, биіктігі 0,2 мм. ABS Filament қолданылады, өйткені PLA ашық ауада нашарлайды. Шұңқырды басып шығарғаннан кейін, оның әсерінен қорғау үшін оған акрил шашыратқышын жағыңыз. Акрил шашыратқышты қоңырау сифонының ішкі жағынан алыс ұстаңыз, себебі ол шашырату сифондағы су ағынын тежеуі мүмкін. Сифонға ацетонды ваннаны бермеңіз

Мен әлі де шайырлы принтерлерді тексерген жоқпын. Егер сіз шайырды қолдансаңыз, сифонның дұрыс қалыптаспауын болдырмау үшін шайырды күн сәулесінен қорғау қажет.

(Бұл дизайн түпнұсқаның жақсаруы болып табылады: Нұсқа күні 27 маусым 2019 ж.)

3 -қадам: Сифонды жинаңыз

Қосылған суреттерді зерттеңіз. Барлық элементтерді біріктіру үшін супер желімді қолданыңыз. Есіңізде болсын, супер желім өткізгіш емес және барлық байланыс нүктелері супер желімнен таза болуы керек. Мен таңқурай пидегі зондтарды (шайбаларды) еркек пен әйелге секіру үшін аллигатор секіргіштерін қолдандым. Бір зонд GPIO 20 -ға, екіншісі 21 -ге қосылуы керек. Бұл тізбекте резистор қажет емес. Қосымша желімді қолданған кезде зондты суды тығыз етуге тырысыңыз. Кремний гелі де көмектесе алады.

Сифонды 110 мм ПВХ құбырына әлі жаппаңыз, ол алдымен сынақтан өтуі керек.

4 -қадам: Зондты тексеру

Python кодын сақтағыңыз келетін каталогта «rain_log.txt» файлын жасаңыз.

Сүйікті python IDE ашыңыз және оған келесі кодты енгізіңіз. Оны siphon_rain_gauge2.py ретінде сақтаңыз. Python кодын іске қосыңыз. Шұңқырға жасанды жаңбыр қосыңыз. Сифон суды жіберген сайын, бір ғана есеп бар екеніне көз жеткізіңіз. Егер сифон қате санаса, ақауларды жою бөлімін қараңыз.

#Bell-sifon жаңбыр өлшеуіші

#JJ Slabbert басылымы әзірледі («Bell Sifhon жаңбыр өлшегіші тамшыларды күтеді …») импорттық гпиозеро импорттау уақыты r = 0.21676 #Бұл сифонды босату әрекеті үшін калибрленген жауын -шашын. t = 0 #Жалпы жауын -шашын f = ашық («rain_log.txt», «a+») n = 0, ал True: #Әрбір сифонизациядан кейін 20, 21 түйреуіші ықтимал электролиздің алдын алу үшін кезектесіп тұруы керек, егер n/2 == int (n): сифон = gpiozero. Button (21, False) output = gpiozero. LED (20) output.on () else: sifon = gpiozero. Button (20, False) output = gpiozero. LED (21) output.on () siphon.wait_for_press () n = n+1 t = t+r localtime = time.asctime (time.localtime (time.time ()))) басып шығару («Жауын -шашынның жалпы мөлшері:»+str (float (t))+« мм «+жергілікті уақыт) f.write (str (t)+», «+жергілікті уақыт+» / n «) sifon.close () шығыс.жақын () уақыт.ұйқы (1.5)

5 -қадам: ЕСЕПТЕР ЖӘНЕ КАЛИБРАЦИЯЛАР

Жауын -шашын неліктен қашықтық ретінде өлшенеді? 1 миллиметрлік жаңбыр нені білдіреді? Егер сізде 1000мм Х 1000мм Х 1000мм немесе 1м Х 1м Х 1м куб болса, егер жаңбыр кезінде сыртта қалдырсаңыз, кубтың тереңдігі 1 мм болады. Егер сіз бұл жаңбырды 1 литрлік бөтелкеге босатсаңыз, ол бөтелкені 100 % толтырады, ал су да 1 кг өлшейді. Әр түрлі жаңбыр өлшегіштерде су жинау алаңдары әр түрлі.

Сонымен қатар, 1 грамм су шартты түрде 1 мл құрайды.

Егер сіз менің конструкцияларымды қосымша ретінде қолдансаңыз, калибрлеу қажет болмауы мүмкін.

Жаңбыр өлшегішті калибрлеу үшін сіз 2 әдісті қолдана аласыз. Екі әдіс үшін де шығарылымдарды (сифондау әрекеттерін) санау үшін attach python (алдыңғы қадам) қосымшасын пайдаланыңыз. Сифон суды жіберген сайын, бір ғана есеп бар екеніне көз жеткізіңіз. Егер сифон қате санаса, ақауларды жою бөлімін қараңыз

Бірінші әдіс: жаңбыр өлшегішті қолданыңыз

Бұл әдіс жұмыс істеуі үшін сіздің қоңырау сифон шұңқыры жаңбырдың бақылау көрсеткішімен бірдей болуы керек. Сифон шұңқырының үстінде жасанды жаңбыр жауып, питонмен шығарылымдар санын есептеңіз. Суды шығаратын барлық суды сифонмен жинаңыз. жаңбыр өлшеуіш сіздің бақылауыңызда. Шамамен 50 шығарылымнан кейін (сифондау әрекеттері) жауын -шашын мөлшерін бақылаудағы өлшегіште өлшеңіз

R - сифондау әрекеті үшін мм -де орташа жауын -шашын

R = (Жалпы жауын -шашын бақылау көрсеткішінде)/(Сифондау әрекеттерінің саны)

Екінші әдіс: жауын -шашынның мөлшерін өлшеңіз (сізге электронды шкаласы қажет)

R - сифондау әрекеті үшін мм -де орташа жауын -шашын

Сифонирлеу әрекеті кезіндегі судың салмағы грамм немесе мл болсын

Шұңқырдың жиналу аймағы А болсын

R = (Wx1000)/А.

Калибрлеу үшін қоңырау сифонына суды баяу енгізу үшін шприцті қолданыңыз. Белгілі салмағы бар шыныдағы суды алыңыз. Сифон кем дегенде 50 рет ағып кеткенше суды енгізуді жалғастырыңыз. Шыныдағы суды өлшеңіз. Сифон суды босатқан сайын бөлінетін судың орташа салмағын (Вт) есептеңіз. Менің дизайным үшін ол шамамен 2,95 грамм (мл) болды. Менің шұңқыр үшін диаметрі 129 мм және радиусы 64,5 мм

A = pi*(64.5)^2 = 13609.8108371

R = (2.95*1000) /13609.8108371

R = 0.21676

Егер сізде электронды таразы болмаса, сіз үлкен (60 мл/грамм) шприцті қолдана аласыз. Сифоннан су шығарудың санын санаңыз

W = (Шприцтің көлемі, мм)/(Сифоннан су шығарудың саны)

Python қосымшасын жаңа R мәнімен жаңартыңыз.

Bell Sifhon (Менің дизайным) барлық суды босатуға шамамен 1 секунд кетеді. Ереже бойынша, босату кезінде сифонға түсетін су да босатылады. Бұл қатты жаңбыр кезінде өлшеудің сызықтығына әсер етуі мүмкін. Жақсы статистикалық модель бағалауды жақсарта алады.

6 -қадам: Өріске өтіңіз

Жиналған қоңырау сифоны мен шұңқырды сәйкес корпусқа салыңыз. Мен 110 мм ПВХ құбырын қолдандым. Қосылған таңқурай pi су өткізбейтін қаптамада екеніне көз жеткізіңіз. Менің PI демонстрация үшін қуат банкімен жұмыс істейді, бірақ тиісті сыртқы қуат көзі немесе күн жүйесі қолданылуы керек.

Мен планшет арқылы PI -ге қосылу үшін VNC қолдандым. Яғни, мен кез келген жерден қондырғыдағы жауын -шашынды бақылай аламын.

Жасанды жаңбыр жасаңыз және сенсордың қалай жұмыс істейтінін көріңіз.

7 -қадам: ақауларды жою

1) Мәселе: Егер мен сифон шығарылымын python қосымшасымен есептесем, қосымша қосымша шығарылымдарды есептейді.

Кеңес: Қоңырау сифонындағы зондтар жабылуы мүмкін және олардың арасында су тамшылары тұрып қалған.

2) Мәселе: Сифон арқылы су тамшылап жатыр.

Кеңес: Бұл дизайн қателігі. Дизайнды жақсарту. Сифонның шығыс радиусы үлкен болуы мүмкін. Ғалымдардың кейбір көмегі көмектесе алады. Егер сіз өзіңіздің қоңырау сифоныңызды жасаған болсаңыз, мен ұсынғанды қолданып көріңіз. Шығарудың «тарту күшін» жақсарту үшін қысқа (15 см) балық цистернасының құбырын сифон шығысына бекітуге болады.

3) Мәселе: Зондтар сифонның барлық шығарылымдарын қабылдамайды.

Кеңес: зондтарды құлақ таяқшасымен тазалаңыз. Барлық кабельдік қосылымдарды тексеріңіз. Зондтарда желім болуы мүмкін. оны дәл дәлдікпен жойыңыз.

4) Мәселе: Менің сифон шығарылымдарымның барлығы дұрыс есептелген, бірақ жауын -шашынның бағасы қате.

Кеңес: сенсорды қайта калибрлеу қажет. Егер сізде r (сифондық әрекетке жауын -шашын) шамалы болса, оны көбейту қажет.

8 -қадам: Болашақ жақсартулар мен тест

1. Алтын табақша зондтар (шайбалар). Бұл мүмкін болатын коррозияға қайтадан көмектеседі.
2. Зондтарды лазерлік диод пен фото резисторға ауыстырыңыз.
3. Бағалау моделін жетілдіру. Қарапайым сызықты модель қатты жаңбыр кезінде жарамсыз болуы мүмкін.
4. Жоғары тығыздықты жаңбырды өлшеу үшін біріншісінің астына (шығысында) екінші үлкен қоңырау сифонын қосуға болады.
5. GUI үшін мен Caynne IOT ұсынамын.

Ескерту: маңызды жақсартулар жарияланды. PiSiphon жаңбыр өлшегішін қараңыз