Turinys:
2025 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2025-01-13 06:57
Komercinės prieinamos daiktų interneto (daiktų interneto) orų stotys yra brangios ir nėra prieinamos visur (kaip Pietų Afrikoje). Ekstremalios oro sąlygos mus užklumpa. SA išgyvena sunkiausią sausrą per pastaruosius dešimtmečius, žemė įkaista ir ūkininkai stengiasi gaminti pelningai, be jokios techninės ar finansinės vyriausybės paramos komerciniams ūkininkams.
Aplink yra keletas „Raspberry Pi“orų stočių, tokių kaip ta, kurią „Raspberry Pi Foundation“stato JK mokykloms, tačiau ji nėra prieinama plačiajai visuomenei. Yra daug tinkamų jutiklių, kai kurie analoginiai, kai kurie skaitmeniniai, kai kurie kietojo kūno, kai kurie su judančiomis dalimis ir kai kurie labai brangūs jutikliai, tokie kaip ultragarsiniai anemometrai (vėjo greitis ir kryptis)
Nusprendžiau sukurti atviro kodo, atviros aparatūros meteorologinę stotį, kurios dalys yra prieinamos Pietų Afrikoje, gali būti labai naudingas projektas ir man bus labai smagu (ir sudėtingas galvos skausmas).
Aš nusprendžiau pradėti nuo kietojo kūno (be judančių dalių) lietaus matuoklio. Tradicinis arbatinis kibiras manęs to etapo nesužavėjo (net maniau, kad iki šiol jo niekada nenaudojau). Taigi, aš maniau, lietus yra vanduo, o vanduo veda elektrą. Yra daug analoginių varžinių jutiklių, kurių varža mažėja, kai jutiklis liečiasi su vandeniu. Maniau, kad tai bus puikus sprendimas. Deja, šie jutikliai kenčia nuo visų rūšių anomalijų, tokių kaip elektrolizė ir deoksidacija, ir šių jutiklių rodmenys buvo nepatikimi. Aš net sukuriu savo nerūdijančio plieno zondus ir nedidelę plokštę su relėmis, kad būtų sukurta kintamoji nuolatinė srovė (pastovi 5 voltų, bet keičiant teigiamus ir neigiamus polius), kad būtų pašalinta elektrolizė, tačiau rodmenys vis dar buvo nestabilūs.
Naujausias mano pasirinkimas yra ultragarsinis garso jutiklis. Šis jutiklis, prijungtas prie matuoklio viršaus, gali išmatuoti atstumą iki vandens lygio. Mano nuostabai, šie jutikliai buvo labai tikslūs ir labai pigūs (mažiau nei 50 ZAR arba 4 USD)
1 veiksmas: reikalingos dalys (1 veiksmas)
Jums reikės šių dalykų
1) 1 „Raspberry Pi“(bet koks modelis, aš naudoju „Pi 3“)
2) 1 Bread Bord
3) Kai kurie trumpieji kabeliai
4) vieno omo rezistorius ir dviejų (arba 2,2) omų rezistorius
5) Senas ilgas puodelis lietui laikyti. Aš atspausdinau savo (galima atspausdinti)
6) Sena rankinė lietaus matuoklio fiksavimo dalis (arba galite sukurti savo ir atsispausdinti)
7) Matavimo įranga, skirta matuoti mililitrus arba vandens masės skalę
8) Ultragarsinis jutiklis HC-SR04 (Pietų afrikiečiai gali juos gauti iš „Communica“)
2 veiksmas: grandinės kūrimas (2 veiksmas)
Radau labai naudingą vadovą, kuris padėtų man sukurti grandinę ir parašyti šio projekto python scenarijus. Šis scenarijus apskaičiuoja atstumus, ir jūs jį naudosite apskaičiuodami atstumą tarp jutiklio, sumontuoto matuoklio viršuje, ir vandens lygio
Jį galite rasti čia:
www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi
Išstudijuokite jį, sukurkite grandinę, prijunkite prie „pi“ir žaiskite su „Python“kodu. Įsitikinkite, kad teisingai pastatėte įtampos skirstytuvą. Aš naudoju 2,2 omų rezistorių tarp GPIO 24 ir GND.
3 žingsnis: sukurkite matuoklį (3 žingsnis)
Galite atsispausdinti matuoklį, naudoti esamą matuoklį ar puodelį. HC-SR04 jutiklis bus pritvirtintas prie pagrindinio matuoklio bako viršaus. Svarbu įsitikinti, kad jis visada bus sausas.
Svarbu suprasti HC-SR04 jutiklio matavimo kampą. Jūs negalite jo pritvirtinti prie kūgio viršaus iš tradicinių lietaus matuoklių. Man tinka įprastas cilindrinis puodelis. Įsitikinkite, kad jis yra pakankamai platus, kad tinkama garso banga nusileistų į apačią. Manau, kad 75 x 300 mm PVC vamzdis tiks. Norėdami patikrinti, ar signalas sklinda per jūsų cilindrą, ir tinkamai atšokti, išmatuokite atstumą nuo cenzoriaus iki cilindro apačios liniuote, palyginkite tą matavimą su atstumu, kurį gaunate nuo jutiklio apskaičiuoto atstumo TOF (skrydžio laikas) iki dugno.
4 žingsnis: Skaičiavimai ir kalibravimas (4 žingsnis)
Ką reiškia 1 milimetro lietus? Vieno mm lietus reiškia, kad jei kubas būtų 1000 mm x 1000 mm x 1000 mm arba 1 m x 1 m x 1 m, kubo gylis būtų 1 mm lietaus vandens, jei paliksite jį lauke, kai lyja. Jei ištuštinsite šį lietų 1 litro butelyje, jis užpildys butelį 100 %, o vanduo taip pat bus 1 kg. Skirtingi lietaus matuokliai turi skirtingas baseinus. Jei jūsų matuoklio baseinas buvo 1 m x 1 m, tai lengva.
Taip pat 1 gramas vandens yra įprastas 1 ml
Norėdami apskaičiuoti kritulių kiekį milimetrais iš matuoklio, pasvėrus lietaus vandenį galite atlikti šiuos veiksmus:
W - kritulių kiekis gramais arba mililitrais
A yra jūsų baseinas kvadratiniais mm
R yra jūsų bendras kritulių kiekis mm
R = P x [(1000 x 1000)/A]
Yra dvi galimybės naudoti HC-SR04, norint įvertinti W (jums reikia W, kad apskaičiuotumėte R).
1 metodas: naudokite paprastą fiziką
Išmatuokite atstumą nuo HC-SR iki matuoklio apačios (tai darėte ir ankstesniame žingsnyje) su jutikliu, naudodami TOF (skrydžio laiko) skaičiavimus python scenarijuje iš https://www.modmypi. com/blog/hc-sr04-ultragarso diapazono jutiklis-on-the-aviečių-pi Skambinkite šiuo kompaktiniu disku (cilindro gylis)
Išmatuokite cilindro vidinio dugno plotą bet kokiu tinkamu kvadratiniu mm. Pavadinkite tai IA.
Dabar įpilkite 2 ml vandens (arba bet kokio tinkamo kiekio) į cilindrą. Naudodamiesi mūsų jutikliu, apskaičiuokite atstumą iki naujo vandens lygio mm, apskaičiuokite šį Dist_To_Water).
Vandens gylis (WD) mm yra:
WD = CD - Dist_To_Water (arba cilindro gylis minus atstumas nuo cenzoriaus iki vandens lygio)
Nėra apskaičiuoto vandens svorio
W = WD x IA ml arba gramais (atminkite, kad 1 ml vandens sveria 1 gramą)
Dabar galite įvertinti kritulių kiekį (R) mm su W x [(1000 x 1000)/A], kaip paaiškinta anksčiau.
2 metodas: kalibruokite matuoklį naudodami statistiką
Kadangi HC-SR04 nėra tobulas (gali atsirasti klaidų), atrodo, kad matuojant, ar jūsų cilindras yra tinkamas, jis yra bent pastovus.
Sukurkite tiesinį modelį, kurio jutiklio rodmenys (arba jutiklio atstumai) yra priklausomas kintamasis, o įpurškiamas vandens svoris - kaip priklausomas kintamasis.
5 veiksmas: programinė įranga (5 veiksmas)
Šio projekto programinė įranga vis dar kuriama.
Turėtų būti naudojami „Python“scenarijai adresu
„Attach“yra naudingos kai kurios mano sukurtos „python“programos („General Public License“).
Vėliau planuoju sukurti visos orų stoties žiniatinklio sąsają. „Attach“yra kai kurios mano programos, naudojamos kalibruoti skaitiklį ir atlikti jutiklių rodmenis
Statistiškai kalibruokite matuoklį naudodami pridedamą kalibravimo scenarijų. Importuokite duomenis į skaičiuoklę, kad galėtumėte analizuoti.
6 veiksmas: dar reikia padaryti (6 veiksmas)
Solenoidinis vožtuvas reikalingas norint ištuštinti baką, kai jis pilnas (netoli jutiklio)
Pirmieji keli lietaus lašai ne visada matuojami teisingai, ypač jei matuoklis nėra tinkamai išlygintas. Aš kuriu disdro matuoklį, kad galėčiau teisingai užfiksuoti šiuos lašus. Kitas mano ateitis.
Pridėkite antrą ultragarso jutiklį, kad išmatuotumėte temperatūros poveikį TOF. Netrukus paskelbsiu atnaujinimą šiuo klausimu.
Radau šį šaltinį, kuris gali padėti
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- Lietaus matuoklis.pdf