PiSiphon Rain Gauge (prototyp): 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:43

Detta projekt är en förbättring av Bell sifon Rain Gauge. Det är mer exakt och läckande sifoner borde vara något från det förflutna.

Traditionellt mäts nederbörd med en manuell regnmätare.

Automatiserade väderstationer (inklusive IoT -väderstationer) använder normalt tippskopor, akustiska disdrometrar (Distribution of Drops) eller laser -disdrometrar.

Tipphinkar har rörliga delar som kan täppas till. De är kalibrerade i laboratorier och kanske inte mäter korrekt vid kraftiga regnskurar. Disdrometrar kan kämpa för att få upp små droppar eller nederbörd från snö eller dimma. Disdrometrar kräver också komplicerad elektronik och algoritmer för att uppskatta fallstorlekar och för att skilja mellan regn, snö och hagel.

Jag trodde att en automatisk sifonregnmätare kan vara användbar för att övervinna några av ovanstående problem. Sifoncylindern och tratten kan enkelt skrivas ut på en vanlig FDM 3d -skrivare (de billiga med extruder, som RipRaps och Prusas).

Endast naturkrafter används för att tömma (Sifon) sifoncylindern relativt snabbt. Sifonen har inga rörliga delar.

Denna regnmätare består av en sifoncylinder, med några par elektroniska sonder på olika nivåer i sifoncylindern. Sonderna är anslutna till GPIO -stiften på en Raspberry PI. Så snart vattnet når nivån för varje sondpar, utlöses en hög på respektive GPIO -ingångsstift. För att begränsa elektrolysen ändras riktningen för strömmen som flödar genom regnet mellan avläsningarna. Varje avläsning tar bara millisekunder och bara några få avläsningar görs på en minut.

PiSiphon Rain Gauge är en betydande förbättring av min ursprungliga Bell Siphon Rain Gauge. Jag tror att det också borde vara bättre än min ultraljudsmätare, eftersom ljudets hastighet påverkas mycket av temperatur och luftfuktighet.

Steg 1: Vad du behöver

1. En hallonpi (jag använde en 3B, men någon gammal borde fungera)

2. 3D-skrivare- (För att skriva ut sifoncylindern. Jag tillhandahåller min design. Du kan också ta den till en utskriftstjänst)

3. Gammal regnmåtttratt (Eller du kan skriva ut en. Jag tillhandahåller min design.)

4. 10 x bultar, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) som sonder.

5. 20 x M3 muttrar

6. 10 gaffel Rör plåtskor

7. Elektriska ledningar och 10 bygelkablar med minst en hona ände vardera.

8. Brödbräda (valfritt för testning).

9. Python -programmeringskunskaper (exempelkod tillhandahålls)

10. En stor spruta (60 ml).

11. Vattentätt hölje för hallon pi.

12. ABS -juice om dina tryckta delar är abs eller kiseltätningsmedel.

13. 6 mm Fish Tank Tube (300 mm)

Steg 2: Sifoncylinder och trattmontering

Jag använde en DaVinci AIO -skrivare för alla utskrifter.

Material: ABS

Inställningar: 90% fyllning, 0,1 mm lagerhöjd, tjocka skal, inga stöd.

Montera sifoncylindern och tratten. Använd ABS -lim

Montera sonderna (M3 x 30 mm bultar med 2 muttrar)

Sätt in proberna (bultarna) i sifoncylindern och försegla den med ABS -lim eller silikontätning. Sonderna ska vara synliga från den övre öppna sidan av sifoncylindern för att göra det möjligt att rengöra dem om det behövs med en tandborste. Dessa kontaktpunkter för sonderna ska vara rena hela tiden. Se till att inget ABS -lim eller silikontätning får finnas på kontakterna.

Fäst de 10 trådarna på varje sond med hjälp av gaffelplattor. Anslut kablarnas andra sida till GPIO -stiften. Pinout är som följer:

Sondpar: Sondpar 1 (P1, lägsta vattennivå), stift 26 och 20)

Sondpar 2 (P2), GPIO Pin 19 och 16

Sondpar 3 (P3), GPIO -stift 6 och 12

Sondpar 4 (P4), GPIO Pin 0 och 1

Sondpar 5 (P5), GPIOPin 11 och 8

Steg 3: Testa sifonen och kalibrera den

Du måste se till att alla kablar är korrekt utförda och att hårdvaran fungerar korrekt.

Kör PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Vattnet har inte nått nivån på P1 (probpar 1)

Resultat 00001 = Vattnet har nått nivå P1 (probpar 1)

Resultat 00011 = Vattnet har nått nivå P2 (probpar 2)

Resultat 00111 = Vattnet har nått nivå P3 (probpar 3)

Resultat 01111 = Vattnet har nått nivå P4 (sondpar 4)

Resultat 11111 = Vatten har nått nivå P5 (probpar 5).

Om alla vattennivåer upptäcks, kör PiSiphon-Measure.py.

Din Log_File genereras i samma katalog som PiSiphon-Measure.py

Installera PiSiphon på en stolpe och jämna ut den. Om din sifon är under uppskattning (eller överskattning), öka (eller minska) rs-variabeln i PiSiphon-Measure.py

Steg 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO är på väg. Den kommer inte att använda några metallprober i vattnet och har till och med en mycket bättre upplösning (mindre än 0,1 mm). Den kommer att använda en kapacitiv jordfuktarsensor (flytande e-tejp är för dyrt i mitt land). Se https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ hur denna sensor fungerar på en ESP32.