Bell sifon yomg'ir o'lchagichi: 8 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Buning takomillashtirilgan versiyasi - PiSiphon yomg'ir o'lchagichi

An'anaga ko'ra, yog'ingarchilik miqdori qo'lda o'lchagich bilan o'lchanadi.

Avtomatlashtirilgan ob -havo stantsiyalari (shu jumladan IoT ob -havo stantsiyalari) odatda chelaklar, akustik disrometrlar yoki lazerli disdrometrlardan foydalanadilar.

Qopqoq chelaklar tiqilib qolishi mumkin bo'lgan harakatlanuvchi qismlarga ega. Ular laboratoriyalarda sozlangan va kuchli yomg'ir bo'ronlarida to'g'ri o'lchanmasligi mumkin. Disrometrlar qor yoki tumandan mayda tomchilarni yoki yog'ingarchiliklarni yig'ish uchun kurashishi mumkin. Disdrometrlar, shuningdek, tomchilar hajmini aniqlash va yomg'ir, qor va do'lni farqlash uchun murakkab elektronika va ishlov berish algoritmlarini talab qilgan.

Bell sifon yomg'ir o'lchagichi yuqoridagi muammolarni hal qilishda foydali bo'lishi mumkin deb o'yladim. Qo'ng'iroq sifonini oddiy FDM 3d printerida osongina chop etish mumkin (RipRaps va Prusas kabi ekstruderli arzonlari).

Bell sifonlari ko'pincha akvaponika va baliq tanklarida suv sathi ma'lum balandlikka yetganda tanklarni avtomatik ravishda bo'shatish uchun ishlatiladi. Tankni nisbatan tez bo'shatish uchun faqat tabiiy kuchlar ishlatiladi. Sifonning harakatlanuvchi qismlari yo'q.

Qo'ng'iroq sifonining yomg'ir o'lchagichi qo'ng'iroq sifonining chiqishiga bir -biriga yaqin (lekin bir -biriga tegmagan) ulangan ikkita probni o'z ichiga oladi. Problarning boshqa uchlari malina pi ning GPIO pinlariga ulangan. Bir pin chiqish pimi, ikkinchisi esa kirish pimi bo'ladi. Yomg'ir o'lchagichida ma'lum miqdorda suv bo'lsa, tabiiy kuchlar o'lchagichni bo'shatadi. Qo'ng'iroq sifonidagi problar orqali suv oqadi va GPIO kirish pinida yuqori ko'rsatkich qayd qilinadi. Bu qo'ng'iroq sifon dizayni yordamida taxminan 2,95 gramm (ml) yozib olinadi. Agar diametri 129 mm bo'lgan yomg'ir o'lchagichim ishlatilsa, 2,8 gramm suv +/- 0,21676 mm yomg'irga teng bo'ladi. Har bir sifonlash harakatidan keyin (suv chiqarish hodisasi) kirish pimi chiqishga aylanadi va mumkin bo'lgan elektrolizning oldini olish uchun chiqish kirish bo'ladi.

Mening loyihamning maqsadi - ochiq havodagi ob -havo stantsiyalariga ulanishi mumkin bo'lgan datchiklar tomonidan ishlatilishi mumkin bo'lgan sensorni taqdim etish. Bu sensor malina pi da sinovdan o'tkazildi, lekin boshqa mikrokontroller ham ishlashi kerak.

Qo'ng'iroq sifonlarini yaxshiroq tushunish uchun buni ko'ring

1 -qadam: Sizga nima kerak

1. Bitta malina pi.
2. 3D printer-(qo'ng'iroq sifonini chop etish uchun. Men o'z dizaynimni beraman. Siz uni matbaa xizmatiga ham olib borishingiz mumkin)
3. Yomg'ir o'lchagichning eski huni (Yoki chop etishingiz mumkin. Men o'z dizaynimni beraman.)
4. Zond sifatida 2 ta yuvish mashinasi (mening dizaynim uchun 5x25x1.5 mm)
5. Non paneli (sinov uchun ixtiyoriy).
6. Ba'zi Python ko'nikmalari yordam beradi, lekin barcha kodlar berilgan.
7. Kalibrlashni sozlash uchun elektron o'lchov. Katta shprits (60ml) ham ishlatilishi mumkin.
8. Malina pi uchun suv o'tkazmaydigan korpus.
9. Super elim
10. 2 ta alligator va 2 ta erkak sakrash
11. 110 mm PVX quvur, uzunligi +/- 40 sm

2 -qadam: Qo'ng'iroq sifonini loyihalash va chop etish

Mening dizaynimni Autocad123D va STL formatida toping. Siz dizayn bilan o'ynashingiz mumkin, lekin dizaynni o'zgartirsangiz, sizib chiqadigan va ishlamaydigan qo'ng'iroq sifonini yaratishingiz mumkin. Meniki XYZ DaVinci AIO -da bosilgan. Qo'llab -quvvatlashlar allaqachon dizaynga kiritilgan, shuning uchun qo'shimcha tayanchlar kerak bo'lmasligi mumkin. Men qalin qobiqlarni tanladim, 90% to'ldirish, balandligi 0,2 mm. ABS filamenti ishlatiladi, chunki PLA ochiq havoda yomonlashadi. Voronkani bosib chiqqandan so'ng, uni akril spreyi bilan qo'llang va uni asoratlardan saqlang. Akril purkagichni qo'ng'iroq sifonining ichki qismidan uzoqroq tuting, chunki u purkagich sifondagi suv oqimiga to'sqinlik qilishi mumkin. Sifonga asetonli vannani bermang

Men hali qatronli printerlarni sinovdan o'tkazmaganman. Agar siz qatrondan foydalansangiz, sifonning noto'g'ri shakllanishiga yo'l qo'ymaslik uchun qatronni quyoshdan himoya qilishingiz kerak.

(Bu dizayn asl nusxasini takomillashtirishdir: Versiya sanasi 2019 yil 27 -iyun)

3 -qadam: Sifonni yig'ish

Qo'shilgan rasmlarni o'rganing. Barcha elementlarni yopishtirish uchun super elimdan foydalaning. Esda tutingki, super yopishtiruvchi Supero'tkazuvchi emas va sizning barcha aloqa nuqtalaringiz super yopishqoq bo'lmasligi kerak. Men malina pi -dagi problarni (kir yuvish mashinalarini) erkak va urg'ochi -jumperga ulash uchun alligator o'tish moslamalarini ishlatardim. Bitta prob GPIO 20 ga, ikkinchisi 21 ga ulangan bo'lishi kerak. Bu sxemada qarshilik talab qilinmaydi. Supergluedan foydalanganda probni suv o'tkazmaydigan qilib qo'yishga harakat qiling. Silikon jeli ham yordam berishi mumkin.

Sifonni hali 110 mm PVX trubkaga yopmang, avval uni sinovdan o'tkazish kerak.

4 -qadam: zondni tekshirish

Python kodingizni saqlamoqchi bo'lgan katalogingizda "rain_log.txt" faylini yarating.

Sevimli python IDE -ni oching va unga quyidagi kodni kiriting. Uni siphon_rain_gauge2.py sifatida saqlang. Python kodini ishga tushiring. Quduqqa sun'iy yomg'ir qo'shing. Har safar sifon suv chiqarganda, bitta va bitta hisob borligiga ishonch hosil qiling. Agar sifon noto'g'ri hisoblasa, muammolarni bartaraf qilish bo'limiga qarang.

#Bell-sifon yomg'ir o'lchagichi

#JJ Slabbert nashri tomonidan ishlab chiqilgan ("Qo'ng'iroq sifonidagi yomg'ir o'lchagichi bir necha tomchini kutmoqda …") import gpiozero import vaqti r = 0.21676 #Bu sifonni bo'shatish harakati uchun kalibrlangan yog'ingarchilik. t = 0 #Umumiy yog'ingarchilik f = ochiq ("rain_log.txt", "a+") n = 0, rost: #Har bir sifondan so'ng, 20, 21 -pinlar, agar n/2 == int (n): sifon = 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 ()))) chop etish ("Yomg'ir yog'ishi:"+str (float (t))+" mm "+mahalliy vaqt) f.write (str (t)+", "+mahalliy vaqt+" / n ") sifon.close () chiqish.yopish () vaqt. uxlash (1.5)

5 -qadam: HISOBLAR VA KALIBRASYONLAR

Nima uchun yog'ingarchilik masofa sifatida o'lchanadi? 1 millimetr yomg'ir nimani anglatadi? Agar sizda 1000 mm X 1000 mm X 1000 mm yoki 1 m X 1 m X 1 m kub bo'lsa, yomg'ir paytida uni tashqarida qoldirsangiz, kubning yomg'ir suvining chuqurligi 1 mm bo'ladi. Agar siz bu yomg'irni 1 litrli idishga bo'shatsangiz, u shishani 100 % to'ldiradi va suv ham 1 kg ni tashkil qiladi. Har xil yomg'ir o'lchagichlari har xil suv yig'ish joylariga ega.

Bundan tashqari, 1 gramm suv an'anaviy 1 ml ni tashkil qiladi.

Agar siz mening dizaynimni biriktirilganidek ishlatsangiz, kalibrlash kerak bo'lmasligi mumkin.

Yomg'ir o'lchagichni kalibrlash uchun siz 2 usuldan foydalanishingiz mumkin. Ikkala usulda ham relizlarni hisoblash uchun python (oldingi qadam) ilovasidan foydalaning (sifonlash harakatlari). Har safar sifon suv chiqarganda, bitta va bitta hisob borligiga ishonch hosil qiling. Agar sifon noto'g'ri hisoblayotgan bo'lsa, muammolarni bartaraf qilish bo'limiga qarang

Birinchi usul: mavjud (nazorat qilish) yomg'ir o'lchagichidan foydalaning

Bu usul ishlashi uchun sizning qo'ng'iroq sifonli huni nazorat yomg'ir o'lchagichi bilan bir xil bo'lishi kerak. Sifon huni ustida sun'iy yomg'ir yarating va piton bilan chiqarilgan sonlarni hisoblang. Sifon orqali barcha suvni yig'ib oling. sizning nazoratingizda yomg'ir o'lchagich. Taxminan 50 ta chiqishdan so'ng (sifonlash harakatlari), nazorat yomg'ir o'lchagichidagi yog'ingarchilikni o'lchang

R - sifonlash harakatiga mm bo'yicha o'rtacha yog'ingarchilik bo'lsin

R = (Boshqarish o'lchagichidagi jami yog'ingarchilik miqdori)/(Sifonlash harakatlarining soni)

Ikkinchi usul: Yomg'irning og'irligi (sizga elektron o'lchov kerak bo'ladi)

R - sifonlash harakatiga mm bo'yicha o'rtacha yog'ingarchilik bo'lsin

V ni sifonlashdagi suvning og'irligi gramm yoki ml da bo'lsin

Voronkaning yig'ilish maydoni A bo'lsin

R = (Gx1000)/A.

Kalibrlash uchun shpritsdan foydalanib, qo'ng'iroq sifoniga asta -sekin suv quyiladi. Suvni ma'lum og'irlikdagi stakanda ushlang. Sifon kamida 50 marta bo'shatilguncha suv quyishni davom ettiring. Stakan ichidagi suvni torting. Sifon har safar suv chiqarganda suvning o'rtacha og'irligini (Vt) hisoblang. Mening dizaynim uchun bu taxminan 2,95 gramm (ml) edi. Diametri 129 mm va radiusi 64,5 mm bo'lgan huni uchun

A = pi*(64,5)^2 = 13609,8108371

R = (2,95*1000) /13609,8108371

R = 0.21676

Agar sizda elektron tarozi bo'lmasa, siz katta (60 ml/gramm) shpritsdan foydalanishingiz mumkin. Sifonli suv chiqindilarining sonini hisoblang

V = (Shprits hajmi mm)/(Sifonli suv chiqarish soni)

Python ilovasini yangi R qiymati bilan yangilang.

Qo'ng'iroq sifoni (Mening dizaynim) barcha suvni bo'shatish uchun 1 soniya vaqt ketadi. Qoida tariqasida, bo'shatish paytida sifonga kiradigan suv ham chiqariladi. Bu kuchli yomg'ir paytida o'lchovlarning chiziqliligiga ta'sir qilishi mumkin. Yaxshi statistik model hisob -kitoblarni yaxshilashi mumkin.

6 -qadam: maydonga o'ting

O'rnatilgan qo'ng'iroq sifonini va huni mos keladigan korpusga joylashtiring. Men 110 mm PVX quvurdan foydalanardim. Shuningdek, ulangan malina pi suv o'tkazmaydigan korpusda ekanligiga ishonch hosil qiling. Mening PI -ni demo maqsadida quvvat banki bilan quvvatlanadi, lekin to'g'ri tashqi quvvat manbai yoki quyosh tizimidan foydalanish kerak.

Men planshet orqali PI -ga ulanish uchun VNC -dan foydalandim. Bu shuni anglatadiki, men istalgan joydan o'rnatish paytida yog'ingarchilikni kuzataman.

Sun'iy yomg'ir hosil qiling va sensorning qanday ishlashini ko'ring.

7 -qadam: Muammolarni bartaraf etish

1) Muammo: Agar men python ilovasi bilan sifon chiqarilishini hisoblasam, ilova qo'shimcha nashrlarni hisoblaydi.

Maslahat: Qo'ng'iroq sifonidagi problar yopilishi mumkin va ular orasiga suv tomchisi tiqilib qolgan.

2) Muammo: Sifon orqali suv tomchi.

Maslahat: Bu dizayndagi xato. Dizaynni yaxshilang. Sifon chiqish radiusi katta bo'lishi mumkin. Ba'zi olimlarning yordami yordam berishi mumkin. Agar siz o'zingiz qo'ng'iroq sifonini loyihalashtirgan bo'lsangiz, men berganini sinab ko'ring. Chiqarishning "tortishish kuchi" ni yaxshilash uchun siz sifon rozetkasiga qisqa (15 sm) baliq idishi trubasini biriktirishingiz mumkin.

3) Muammo: Problar sifonning barcha chiqarilishini qabul qilmaydi.

Maslahat: problarni quloq tayog'i bilan tozalang. Barcha kabel ulanishlarini tekshiring. Problaringizda elim bo'lishi mumkin. nozik nozik fayl bilan olib tashlang.

4) Muammo: Mening sifonli relizlarim hammasi to'g'ri hisoblangan, lekin yog'ingarchilikni noto'g'ri hisoblash.

Maslahat: Sensorni qayta sozlang. Agar sizda r (sifon harakatiga yog'ingarchilik) hisob -kitoblari bo'lsa, uni ko'paytirish kerak.

8 -qadam: Kelajakdagi yaxshilanishlar va sinov

1. Oltin plastinka problari (kir yuvish mashinalari). Bu yana mumkin bo'lgan korroziyaga yordam beradi.
2. Problarni lazer diodi va foto rezistor bilan almashtiring.
3. Baholash modelini takomillashtirish. Oddiy chiziqli model kuchli yomg'irda mos kelmasligi mumkin.
4. Yuqori zichlikdagi yomg'irni o'lchash uchun birinchisining ostiga (chiqish joyida) ikkinchi katta qo'ng'iroq sifonini qo'shish mumkin.
5. GUI uchun men Caynne IOT ni taklif qilaman.

Eslatma: Katta yaxshilanish e'lon qilindi. PiSiphon yomg'ir o'lchagichiga qarang