WetRuler-okean balandligini o'lchash: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Alyaskadagi shahzoda Uilyam Sond deb nomlangan hudud kutilmaganda tsunamidan boshlangan global isishning ta'siriga uchrashi haqida yozning boshida e'lon qilindi. Olimlar kashfiyot qilgan fyordga tushib ketadigan va 30 metrli to'lqinni qo'zg'atadigan qoldiqlarni qoldirib, tezda orqaga chekinayotgan muz maydonini ko'rsatdilar, u oxir -oqibat Uittier shahriga tegadi. Bu 1964 yilda sodir bo'lgan zilzila paytida sodir bo'lgan, u erdagi fyordlarda bir nechta sunami boshlagan va qirg'oqlarni vayron qilgan, shu jumladan Uittier va Valdez, ko'p odamlar halok bo'lgan. Virusdan ehtiyot bo'lgan kruiz qayiqlari bu erga yaqinlashmaslikka qaror qilishdi va USFS ijaraga olingan kabinalarni qaytarib berishni taklif qildi. Bir hafta o'tgach, tsunami haqida ogohlantirish bizning barcha mobil telefonlarimizga tushdi! Suv ostidagi mayoq qirg'oqda kichik zilzila bilan bog'liq to'lqinni aniqladi. Barcha mintaqaviy shaharlarga suv yaqinida evakuatsiya qilish kerakligi aytilgan. Hech narsa bo'lmadi. Siz bu hodisalarni qanday baholaysiz? Bu ko'rsatma okean balandligini o'lchaydigan va ma'lumotlarni LORA qabul qiluvchisiga yoki to'g'ridan -to'g'ri GSM -ga yuboradigan kichik datchiklar qurilishi haqida batafsil ma'lumot beradi. Qurilmalar ixcham va atrof -muhitga chidamli bo'lib ko'rinadi va quyosh energiyasida ishlaydi. Men ularni bu erda takrorlanuvchi to'lqinlar balandligiga erishish uchun sinab ko'rdim, lekin ular to'lqin balandligi va tsunami bashorati uchun ham ishlatilishi mumkin.

1 -qadam: Materiallaringizni to'plang

Men qurgan ikkita yuborish birligi bor-biri GSM (mobil telefon), ikkinchisi LORA yuklash. Shuningdek, siz Sat mayoqchasi bilan aloqa o'rnatishni o'ylab ko'rishingiz mumkin, chunki bu hududlarning ko'pida uyali telefon aloqasi yo'q. Ushbu asboblar markazidagi sensor MS5803-14BA bo'lib, uni turli xil ssenariylarda ishlatish va yig'ishni quyidagi veb-saytlarda topish mumkin: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-… va http:/ /owhl.org. Ikkinchisida to'lqin balandligini uzoq muddatli o'lchash uchun maxsus mo'ljallangan PCB bilan ajoyib tarzda yaratilgan masofadan yozuvchi ko'rsatilgan. Datchiklar bir necha oydan bir yilgacha suvga chidamli bo'lib tuyuldi.

1. MS5803-14BA-siz ularni DigiKey-dan 13 dollarga olishingiz mumkin, lekin siz bir necha yuzaki lehim ishlarini bajarishingiz yoki SparkFun-dan oldindan tayyorlangan taxtani olishingiz kerak, lekin bu sizni 60 dollarga qaytarib beradi. Agar siz DIY -ni qo'ysangiz, uni lehimlash uchun sizga kichik Adafruit taxtasi va past haroratli lehim jeli (140F) kerak bo'ladi. Cavepearlproject-da ularni qo'l bilan lehimlash bo'yicha ajoyib qo'llanma bor-men Amazondan 30 dollar evaziga arzon ishlov berish stantsiyasini olishni taklif qilaman.

2. LILYGO 2 dona TTGO LORA32 868/915 MGts ESP32 LoRa-$ 27 bu LORA qutisi uchun.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $ 55-bu ajoyib taxta. Bu gologramma sim bilan mukammal ishlaydi. Afsuski, men bir nechta urinishlarga qaramay, ularning Arduino Sim -ni yangi xizmati bilan ishlay olmadim. Agar siz hali ham 2GM xizmatidan foydalana olsangiz, siz arzonroq narsani tanlashingiz mumkin, lekin bu Alyaskada muvaffaqiyatsiz tugadi.

4. Quyosh xujayralari Uxcell 2Pcs 6V 180mA Poly Mini Quyosh xujayralari paneli moduli DIY.

5. 18650 Batareya 4 dollar

6. TP4056-zaryadlovchi $ 1

7. Yashil LED halqali mustahkam metallni yoqish/o'chirish tugmasi - 16 mm yashil ochish/o'chirish 5 dollar

8. Icstation 1S 3.7V lityum -ionli batareya zo'riqishida sinov qurilmasi 4 qismli ko'k LED displey

9. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout-ajoyib kichik vaqt qurilmasi $ 6,00

10. N -kanalli quvvat MOSFET - 30V / 60A $ 1.75

11. SandboxElectronics X2 -dan farqli I2C uzun kabel uzatgichi PCA9600 moduli (har biri 18 dollar) - adabiyotda I2C uchun uzun kabellar bilan, lekin Alyaskada har kuni 25 oyoqli to'lqinlar bilan uzoq kabellar kerak bo'ladi. Men tashqariga mos keladigan katta quti 23 g 4 o'ralgan juft simni ishlatardim.

12. Adafruit BMP388 - nozik barometrik bosim va altimetr $ 10

2 -qadam: Sensorlarni yarating

Datchiklar kichik PCBlarga sirtdan lehimli bo'lishi kerak. Oldingi ikkita ish sizga buni qanday qilish haqida ba'zi maslahatlar beradi. Sensorlarni ham, kichik taxtalarni ham Digikeydan sotib oldim. Adafruit past haroratli lehimidan foydalaning va uni taxtaga qo'yayotganda sensorning oyoqlari yonidagi eng kichik miqdorni surting. Qayta ishlangan shamollatgichdan foydalanib, uni eriting. Men buni qo'lda lehim bilan sozlashda muvaffaqiyatsiz bo'ldim va oxir -oqibat ba'zi prokladkalarni qisqartirdim. Quvvat va topraklama simlari orasiga kichik kondansatör (0,1n) qo'yish va I2C-ni ishga tushirish va sensor uchun Manzilni nazorat qilish uchun CS va PSB simlarini ko'tarish. (Rasmga qarang) Sizda Lo uchun 0 X 76 Salom va 0 X 77 ikkita tanlov bor. Men ikkala o'lchagichning bosimini farqlash uchun sensorlar tayog'ini bir oyog'ini bir -biridan ajratib qo'yish uchun ishlatardim. Men sensorni to'liq epoksi bilan to'liq qoplash uchun 3D bosma korpusni loyihalashtirdim. Konusning mahkamlagichining og'zi sensorning zanglamaydigan bo'yniga juda mos keladi va muhrlangan joylashuvi uni yopishtiruvchi kichik halqa yordamida amalga oshiriladi va epoksi qoplamasi uchun yopiladi.

3 -qadam: Sizning uyingizni 3D bosib chiqarish

GSM va Lora uchun ikkita asosiy korpus quyosh panellari uchun yon panelli qo'shimchalar bilan bir xil. Lora uchun yagona mod - bu sizning qurilmangiz diametriga qarab burg'ulash kerak bo'lgan tepadagi antenna teshigi edi. GSM antennasi boshqa qutiga mos keladi. Har birining boshqaruv paneli batareyalar darajasidagi ekranni yoqish uchun ON/OFF tugmachalari bilan bir xil. Oyoqlar alohida bosilgan va burchaklardagi qutilarga yopishtirilgan va har xil o'rnatish variantlarini taqdim etadi. Kichik minora va vintli qopqoq microUSB o'rnatish teshigining atrofiga yopishtirilgan bo'lib, uni suv kirmasidan himoya qiladi. Qurilma asosan suvga chidamli va issiqlik buzilishini minimallashtirish uchun PETGda bosilgan. Men korpusdagi 3 mm vintlar uchun asosiy korpusga issiqlik bilan o'ralgan guruchli vintlarni ishlatardim. Datchiklar uchun ikkita o'rnatish moslamasi mavjud-bitta datchik, bir oyog'iga bir-biridan lusit plastmassadan yasalgan tayoqchaga o'rnatilgan, I2C "kuchaytirgich" qutisiga o'rnatilgan, ichki qismi epoksiyalangan. Ushbu tayoqchada, shuningdek, o'rnatish variantlarini joylashtirish uchun ikkita 3D bosilgan teshik mavjud. Sensorning boshqa korpusi - bu bitta datchikli vintlardek va uning orqasida epoksi qilingan I2C "kuchaytirgichi" uchun kesma. Bularning barchasi PETG -da chop etilgan. Qolgan fayllar - bu OLED uchun kichik oynali Lora qabul qilish qurilmasi uchun kichik korpus.

4 -qadam: simni ulang

Datchiklar SDA liniyalari, SCL liniyalari, Pos va Gnd bilan parallel ravishda ulanadi, ularning hammasi to'rtta o'tkazgichli bitta o'ralgan kabelga ulangan. I2C kuchaytirgichlaridan foydalanish juda oson-ikkala sensorni kirish liniyalariga ulash va bir xil turdagi qabul qiluvchi qurilmaga ulangan 60 metrgacha uzunlikdagi kabel. Agar siz uzoqroq tursangiz, taxtadagi qarshilik rezistorlarini o'zgartirishingiz kerak bo'ladi. Qolganlari uchun ulanish sxemalari yuqorida. Tarmoq Adafruit TPL5111-ga quvvatni har 10 daqiqada yoqish balandligini yoqish uchun 57 ohmga uzatuvchi yoqish/o'chirish tugmasi orqali ishlaydi-siz buni ma'lumot uzatish chastotasini kamroq yoki ko'proq sozlashingiz mumkin. Bu asosiy kartadagi (Lora yoki Arduino 400 GSM) MOSFETni boshqaradi. (Men GSM va ESP32 kabi platalar TPL uchun juda katta quvvatga ega ekanligini topdim, agar siz ular bilan MOSFET ishlatmasangiz …) Datchiklar va BMP388 uchun quvvat yoqilganda: 3v. I2C kuchaytirgichlarida tortishish rezistorlari mavjud va ularga bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sensorlar kerak emas. TP4056 zaryadlovchi paneli ikkita quyosh batareyasi va 18650 batareyasi bilan yaxshi ishlaydi. Tugma faqat batareya quvvatini kichik batareya darajasidagi ekranga ulaydi. Lucit tayoqchasiga biriktirilgan ikkita datchik ikkita mavjud manzilni ishlatadi, shu jumladan BMP388 (0 X 77) manzili, shuning uchun siz ikkita suv bosimi sensori ishlatilsa, BMPni SPI bilan asosiy platalarga ulashingiz kerak. Agar siz faqat bittasini (disk) ishlatayotgan bo'lsangiz, uni I2C bilan ulashingiz va BMP uchun qolgan mavjud manzilni (0 X 77) ishlatishingiz mumkin.

5 -qadam: Uni yarating

Men hamma narsani masxara qilish uchun perflat taxtalardan foydalandim. Asosiy TPL, BMP taxtasi hammasi bitta taxtaga o'tdi. Kalitlar rezina qistirmalari bilan joyiga vidalangan. Zaryadlovchi paneli microUSB -ni tashqariga qaratib, boshqaruv paneli plastinkasining old tomoniga o'rnatiladi. Suvni himoya qilish minorasi old tomondan yopishtirilgan va vint qopqog'i iplarga silikonli surtma bilan yopilgan. Lucit tayoqchasi 1/4 plastmassadan ikkita qatlamdan kesilgan, datchiklar bir -biridan bir -biridan farqli ravishda o'rnatilgan. Uch o'lchovli bosilgan teshiklar uchlariga joylashtirildi va I2C kuchaytirgichi o'rtasiga vidalanib, u erda barcha simli ulanishlar o'rnatildi. Disk sensori 3D bosilgan va kuchaytirgich ichida epoksi qilingan va bitta sensorga ulangan. Lora qurilmasining yuqori qismida antennani joylashtirish uchun teshik ochilgan va sensorlarning simini joylashtirish uchun har bir qurilmaning orqa qismiga teshiklar qo'yilgan. Zipni sim bilan mahkamlagandan so'ng, uni bog'lab qo'ying. Barcha simli ulanishlar dengiz issiqligi qisqaradi va keyin suv xavfsizligi uchun suyuq elektr lenta bilan bo'yalgan.

6 -qadam: dasturlash

Aslida dasturda unchalik ko'p narsa yo'q. Bu ko'p jihatdan sensorlar uchun taqdim etilgan kutubxonalarga tayanadi-ular mukammal ishlaydi va Arduino platasi uchun GSM Blynk dasturining mo''jizasi, gologramma buluti bilan mukammal birlashadi. Gologram hisobiga yoziling va Arduino 400 GSM kartangizga joylashtirish uchun ulardan SIM kartani oling. Qo'l berish jarayoni Blynk-GSM Arduino kutubxonasi tomonidan amalga oshiriladi. Adafruit BMP uchun kutubxonani yozdi, men MS5803 uchun SparkFun kutubxonasidan foydalandim. Agar xohlasangiz, ikkalasi ham sensorlar orqali haroratni chiqaradi. Dasturga moslashtirilgan pinlar asosiy kartadagi deyarli hamma narsani ishlatishi mumkin. Blynk ilovasini tasodifan ortiqcha yuklamaslik uchun men Blynk taymeridan foydalandim. Siz, albatta, GSM-gologramma havolasi orqali kiritgan ma'lumotlar miqdoriga ehtiyot bo'lishingiz kerak yoki siz ozgina pul to'lashingiz mumkin-unchalik emas-haftasiga taxminan 3 MB, taxminan 40 sent. Men faqat uchta bosim o'lchovini yukladim - 2 ta suv ostidan va bitta korpusdan (BMP). Dasturning oxirgi qismi, ma'lumot uzatilganligini bildiruvchi qurilmadagi pinni HI ga ko'tarib, TPLni o'chirishdir. Blynk ilovasi har doimgidek ajoyib va siz xohlagan turdagi chiqish ekranini loyihalashtirishingiz mumkin, eng yaxshi tomoni - bu sizning ma'lumotlar to'plamingizni xohlagan vaqtda elektron pochta orqali yuklab olish imkoniyati.

Lora birligi xuddi shu kutubxonalardan foydalanadi va OLED birligidan foydalanadi (energiyani tejash uchun men uni jo'natuvchi dasturiy ta'minotida o'chirib qo'yganman) va sizning manzilingiz uchun chastotani o'rnatadi. Keyin u sensorli o'qishlaringizni bir martalik yuborish imkonini beruvchi ajratgichli ma'lumotlar qatorini quradi. Keyin o'chirish uchun bajarilgan pinni faollashtiradi. Qabul qilgich birligi so'zni buzadi va ma'lumotlarni har doim WIFI havolasi orqali Blynk ilovasiga yuboradi. Qabul qilgich juda kichkina va devorga o'ralgan.

7 -qadam: undan foydalanish

Kichkina datchik yuzi yuqoridan kelgan barcha bosim kuchini yuqori aniqlikda oladi-bu havo va suv bosimini o'z ichiga oladi. Okean balandligidagi uzluksiz o'zgarishlar-to'lqinlar va okean ustidagi bo'ronlardan havo bosimining o'zgarishi bunga ta'sir qiladi. Barometrik bosim sensori qutisiga kiritilishining sababi shu (to'g'ri o'qilishi uchun bir nechta kichik havo teshiklari bilan ta'minlang). Sensor tayoqchasi ikkita datchik bilan okeanga chuqurlikda o'rnatiladi, u past suv oqimida ham suv bilan qoplanadi. Datchiklarni qanday chuqurlikda joylashtirish o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi, chunki ular faqat suv ustunining balandligidagi o'zgarishni mutlaq balandlikdan yuqori o'lchaydilar. Men g'ishtdan langar sifatida datchik tayog'ini bir -ikki fut pastdan o'rnatish uchun arqon bilan mahkamladim. Datchiklarni vertikal yo'nalishda ushlab turish uchun tayoqchaning yuqori qutbiga float biriktirilgan. Buralgan juft sim va arqon dockga olib keldi, ular to'lqin ekskursiyasini o'tkazish uchun juda ko'p bo'shashgan holda bog'lab qo'yilgan. GSM yuboruvchi birligi yaqin atrofdagi qayiqqa o'rnatildi. Monitoring bir oydan ko'proq davom etdi. Ikkita datchik 28 birlik bilan izchil ajratilgan o'qishlar berdi, bu o'sha erdagi suv oyog'idagi bosim farqini ko'rsatdi. Barometrik bosim sensori pastki ma'lumotlaridan chiqarildi va 28 ga bo'linib, okean yuzasining 10 minut davomida ko'tarilishi va pasayishiga teng edi. Yuqoridagi jadval xuddi shu davr uchun NOAA jadvaliga taqqoslashni beradi. Haqiqiy ko'tarilish va tushish sensori/oyoqlari dockning haqiqiy harakatiga qarab tekshirildi va 1/2 dyuymga to'g'ri keldi. Hatto yuqori energiyali GSM ham har o'n daqiqada uzatadi, quyosh panellari yomg'ir o'rmonining bu xira muhitida talabga javob beradi.

8 -qadam: Ko'proq

Yuqorida aytib o'tilgan manbalarda ushbu sensorlardan avval to'lqin balandligini o'rganish maqsad qilingan. Mening natijalarim shamol to'lqinlarining faolligi minimal bo'lgan tinch portdan edi, lekin siz bu ma'lumotni namuna olish chastotasini oshirish va natijalarning o'rtacha o'rtacha ko'rsatkichlariga ega bo'lish orqali olishingiz mumkin. Lora tizimi qirg'oq bo'ylab bir nechta joylar uchun to'lqinli axborot tarmog'ini ta'minlaydigan masofalarda yaxshi ishlaydi. Bu bemaqsad mashg'ulotlari bilan shug'ullanadiganlar uchun ideal bo'lardi. Bu mustaqil bo'linmalarning arzonligi va juda kichikligi sohil ma'lumotlarini yo'q qilishni osonlashtiradi. Hozirgi vaqtda to'lqinlar haqidagi ma'lumotlarni yig'ish juda murakkab va infratuzilmaga bog'liq hukumat ishi, lekin bu muqobil qurilmalarning qo'llanilishi bilan o'zgarishi mumkin. Blynk endi menga keyingi sunami haqida xabar berish uchun dasturlashtirilgan!