Ultrasonik yomg'ir o'lchagichi: Raspebbery Pi ochiq ob -havo stantsiyasi: 1 -qism: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

IoT (Internet of Things) uchun tijorat ob -havo stantsiyalari qimmat va hamma joyda mavjud emas (Janubiy Afrikadagi kabi). Ekstremal ob -havo bizni xafa qiladi. SA o'nlab yillardagi eng qattiq qurg'oqchilikni boshdan kechirmoqda, er isib bormoqda va dehqonlar tijorat dehqonlar uchun hukumatning texnik yoki moliyaviy ko'magisiz daromad olish uchun kurashmoqda.

Atrofda bir nechta Raspberry Pi meteorologik stantsiyalari bor, masalan, Raspberry Pi Foundation Buyuk Britaniya maktablari uchun qurgani kabi, hamma uchun ochiq emas. Ko'plab mos keladigan sensorlar mavjud, ularning ba'zilari analog, ba'zilari raqamli, ba'zilari qattiq, ba'zilari harakatlanuvchi qismlarga ega va ultratovushli anemometrlar (shamol tezligi va yo'nalishi) kabi juda qimmat sensorlar.

Men ochiq manbali, ochiq uskunali ob -havo stantsiyasini qurishga qaror qildim, uning qismlari Janubiy Afrikada bo'lishi mumkin, bu juda foydali loyiha bo'lishi mumkin va menda juda ko'p qiziqarli (va qiyin bosh og'riqlar) bo'ladi.

Men qattiq holatda (harakatlanuvchi qismlarsiz) yomg'ir o'lchagichdan boshlashga qaror qildim. An'anaviy chelak chelak meni o'sha bosqichda taassurot qoldirmadi (hatto men hech qachon ishlatmaganman deb o'ylaganman). Shunday qilib, men o'yladim, yomg'ir suvdir va suv elektr energiyasini o'tkazadi. Sensor suv bilan aloqa qilganda qarshilik kamayadigan ko'plab analog rezistorlar mavjud. Men bu mukammal yechim bo'ladi deb o'yladim. Afsuski, bu sensorlar elektroliz va oksidlanish kabi har xil anomaliyalardan aziyat chekadi va bu sensorlarning o'qishlari ishonchsiz edi. Men hatto o'z zanglamaydigan po'latdan yasalgan zondlar va elektrolizni yo'q qilish uchun o'zgaruvchan tokni (doimiy 5 voltli, lekin musbat va manfiy qutblarni almashtirish) yaratish uchun o'z o'rni bo'lgan kichik elektron platani quraman, lekin o'qishlar hali ham beqaror edi.

Mening oxirgi tanlovim - Ultrasonik tovush sensori. O'lchagichning yuqori qismiga ulangan bu sensor suv sathiga masofani o'lchashi mumkin. Ajablanarlisi shundaki, bu sensorlar juda aniq va juda arzon edi (50 ZAR yoki 4 AQSh dollaridan kam)

1 -qadam: Kerakli qismlar (1 -qadam)

Sizga quyidagilar kerak bo'ladi

1) 1 ta Raspberry Pi (har qanday model, men Pi 3 dan foydalanaman)

2) 1 ta non bord

3) Ba'zi o'tish kabellari

4) bitta Ohmli rezistor va ikkita (yoki 2.2) Ohmli rezistor

5) Yomg'irni saqlash uchun eski uzun piyola. Men o'zimni chop etdim (yumshoq nusxasi mavjud)

6) Qadimgi qo'lda yomg'ir o'lchash moslamasi

7) Suvni tortish uchun mililitr yoki shkalani o'lchash uchun asboblar

8) HC-SR04 ultratovush sensori (Janubiy Afrikaliklar ularni Communica-dan olishlari mumkin)

2 -qadam: O'chirish tizimini yaratish (2 -qadam)

Men sxemani tuzishda va ushbu loyiha uchun python skriptlarini yozishda yordam beradigan juda foydali qo'llanma topdim. Bu skript masofalarni hisoblab chiqadi va siz uning yordamida o'lchagich tankining yuqori qismiga o'rnatilgan sensor va suv sathi orasidagi masofani hisoblaysiz.

Siz uni bu erda topishingiz mumkin:

www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi

Uni o'rganing, sxemangizni yarating, uni pi -ga ulang va python kodi bilan o'ynang. Voltaj ajratgichni to'g'ri qurganingizga ishonch hosil qiling. Men GPIO 24 va GND o'rtasida 2,2 ohmli rezistordan foydalanardim.

3 -qadam: o'lchagichni yarating (3 -qadam)

Siz o'lchagichni chop etishingiz, mavjud o'lchagich yoki chashka ishlatishingiz mumkin. HC-SR04 sensori asosiy tankingizning yuqori qismiga o'rnatiladi. Har doim quruq qolishiga ishonch hosil qilish muhimdir.

HC-SR04 sensori o'lchash burchagini tushunish muhimdir. Siz uni konusning yuqori qismiga an'anaviy yomg'ir o'lchagichlari bilan biriktira olmaysiz. Men oddiy silindrsimon chashka qilaman. To'g'ri tovush to'lqini pastga tushishi uchun uning kengligi etarli ekanligiga ishonch hosil qiling. Menimcha, 75 x 300 mm PVX quvur qiladi. Signal sizning tsilindringizdan o'tayotganini va to'g'ri orqaga qaytishini tekshirish uchun, tsilindrning pastki qismigacha bo'lgan masofani o'lchagich bilan o'lchab, o'lchovni TOF (uchish vaqti) sensoridan olingan masofa bilan taqqoslang. pastga.

4 -qadam: Hisoblash va kalibrlash (4 -qadam)

1 millimetr yomg'ir nimani anglatadi? Bir mm yomg'ir degani, 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, kub 1 mm chuqurlikdagi yomg'ir suviga ega 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. Agar o'lchagichning yig'ish maydoni 1 m X 1 m bo'lsa, bu oson.

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

Yomg'irni o'lchagichdan mm bilan hisoblash uchun yomg'ir suvini tortgandan so'ng quyidagilarni qilishingiz mumkin.

V - yog'ingarchilik og'irligi gramm yoki mililitrda

A - sizning yig'ish maydoni kvadrat mm

R - sizning umumiy yog'ingarchilik, mm

R = V x [(1000 x 1000)/A]

HC-SR04 yordamida V ni hisoblash uchun ikkita imkoniyat mavjud (R ni hisoblash uchun sizga W kerak).

1 -usul: oddiy fizikadan foydalaning

Https: //www.modmypi saytidagi python skriptidagi TOF (Parvoz vaqti) hisob-kitoblari yordamida sensori yordamida HC-SR-dan o'lchagichning pastki qismigacha bo'lgan masofani o'lchang (Siz buni oldingi qadamda ham qilgansiz). com/blog/hc-sr04-malina-pi-dagi ultratovushli diapazon sensori bu diskni chaqiring (silindr chuqurligi)

Tsilindrning ichki tubining maydonini mos keladigan mm bilan o'lchang. Buni IA deb chaqiring.

Endi tsilindringizga 2 ml suv (yoki kerakli miqdorda) tashlang. Sensorimiz yordamida yangi suv sathiga masofani mm bilan hisoblang, Cal Dist_To_Water).

Suv chuqurligi (WD) mm:

WD = CD - Dist_To_Water (Yoki tsilindrning chuqurligi, senzuradan suv sathigacha bo'lgan masofa)

Suvning taxminiy og'irligi yo'q

W = WD x IA ml yoki grammda (1 ml suv og'irligi 1 grammni unutmang)

Endi siz yog'ingarchilikni (R) mm bilan W x [(1000 x 1000)/A] bilan oldindan tushuntirishingiz mumkin.

2 -usul: Hisoblagichni statistika yordamida sozlang

HC-SR04 mukammal emasligi sababli (xatolar paydo bo'lishi mumkin), sizning tsilindringiz mos keladimi yoki yo'qligini o'lchashda hech bo'lmaganda doimiy bo'lib ko'rinadi.

Sensor o'qishlari (yoki sensorlar masofasi) qaram o'zgaruvchiga va in'ektsiya qilingan suv og'irliklariga bog'liq bo'lgan o'zgaruvchan chiziqli modelni yarating.

5 -qadam: dasturiy ta'minot (5 -qadam)

Ushbu loyiha uchun dasturiy ta'minot hali ishlab chiqilmoqda.

Https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi manzilidagi python skriptlari ishlatilishi mumkin.

Attach - bu o'zim ishlab chiqqan ba'zi foydali python ilovalari (Umumiy umumiy litsenziya).

Keyinchalik ob -havo stantsiyasi uchun veb -interfeys ishlab chiqishni rejalashtirmoqdaman. Hisoblagichni kalibrlash va sensorli o'qish uchun ishlatiladigan mening ba'zi dasturlarim ilovasi

Hisoblagichni statistik jihatdan sozlash uchun biriktirish kalibrlash skriptidan foydalaning. Tahlil qilish uchun ma'lumotlarni elektron jadvalga import qiling.

6 -qadam: Hali ham qilish kerak (6 -qadam)

Tankni to'lganida bo'shatish uchun elektromagnit valf kerak (sensor yaqinida)

Birinchi yomg'ir tomchilari har doim ham to'g'ri o'lchanmaydi, ayniqsa o'lchagich to'g'ri tekislanmagan bo'lsa. Men bu tomchilarni to'g'ri ushlab turish uchun disk o'lchagichni ishlab chiqmoqdaman. Keyingi mening kelajagimni buzish.

TOFga harorat ta'sirini o'lchash uchun ikkinchi ultrasonik sensorni joylashtiring. Tez orada men bu borada yangilikni e'lon qilaman.

Men yordam beradigan quyidagi manbani topdim

www.researchgate.net/profile/Zheng_Guilin3/publication/258745832_An_Innovative_Principle_in_Self-Calibration_by_Dual_Ultrasonic_Sensor_and_Application_in_Rain_Gauge/links/540d53e00cf2f2b29a38392b/An-Innovative-Principle-in-Self-Calibration-by-Dual-Ultrasonic-Sensor-and-Application-in- Yomg'ir o'lchagich.pdf