WetRuler-ოკეანის სიმაღლის გაზომვა: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

განცხადება გაკეთდა ამ ზაფხულის დასაწყისში, რომ ალასკაზე მდებარე ტერიტორია, სახელწოდებით პრინცი უილიამ საუნდი, მოულოდნელად მოხვდა გლობალური დათბობის ცუნამის შედეგად. მეცნიერებმა, რომლებმაც გააკეთეს ეს აღმოჩენა, მიუთითეს ყინულის სწრაფად უკან დახევის ზონაზე, რომელმაც დატოვა ნამსხვრევების მთა, რომელიც ჩავარდებოდა ფიორდში და წამოიწყებდა 30 ფუტიანი ტალღას, რომელიც საბოლოოდ მოხვდა ქალაქ ვიტიერში. ეს მოხდა ადრე, 1964 წლის მიწისძვრის დროს, როდესაც შერყევამ გამოიწვია მრავალრიცხოვანი ცუნამი მიმდებარე ფიორდებში და გაანადგურა სანაპირო ვითიესა და ვალდესის ჩათვლით, მრავალი სიკვდილით. საკრუიზო ნავებმა, რომლებიც უკვე ფრთხილობდნენ ვირუსისგან, გადაწყვიტეს არ მიეახლოვებინათ ტერიტორია და USFS- მა შესთავაზა ანაზღაურება ნებისმიერ სალონში, რომელიც იქირავეს. ერთი კვირის შემდეგ ცუნამის გაფრთხილება მოხვდა ჩვენს ყველა მობილურ ტელეფონში! წყალქვეშა შუქურმა აღმოაჩინა ტალღა, რომელიც დაკავშირებულია მცირე მიწისძვრასთან სანაპიროზე. ყველა რეგიონალურ ქალაქს უთხრეს ევაკუაცია წყალთან ახლოს. არაფერი გამოვიდა. როგორ აფასებთ ამ მოვლენებს? ეს ინსტრუქცია დეტალურადაა აღწერილი მცირე სენსორების შენობაზე, რომლებსაც შეუძლიათ ოკეანის სიმაღლის გაზომვა და მონაცემების გაგზავნა ან LORA მიმღებამდე, ან პირდაპირ GSM– ში. ერთეულები კომპაქტურია და ელასტიურია გარემოს მიმართ და მზის ენერგიაზე მუშაობენ. მე აქ გამოვცადე ისინი რეპროდუქციული ტალღის სიმაღლეების მისაღწევად, მაგრამ ისინი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტალღის სიმაღლისა და ცუნამის პროგნოზებისთვის.

ნაბიჯი 1: შეაგროვეთ თქვენი მასალები

არსებობს ორი გამგზავნი ერთეული, რომელიც მე შევქმენი-ერთი მოიცავს GSM (მობილური ტელეფონის) ატვირთვას და მეორე LORA ატვირთვას. თქვენ ასევე შეგიძლიათ განიხილოთ სატელეფონო შუქურასთან დაკავშირება, რადგან ბევრ ამ სფეროს არ აქვს მობილური ტელეფონის დაფარვა. სენსორი ამ ინსტრუმენტების გულში არის MS5803-14BA და მისი გამოყენება და შეკრება სხვადასხვა სცენარებში შეგიძლიათ იხილოთ ამ ვებ – გვერდებზე: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-… და http:/ /owhl.org. მათგან მეორე გვიჩვენებს ბრწყინვალედ შემუშავებულ დისტანციურ ლოგერს, თავისი პერსონალურად შემუშავებული PCB ტალღის სიმაღლის გრძელვადიანი გაზომვისთვის. როგორც ჩანს, სენსორები წყლის მიმართ ტოლერანტული იყო თვეებიდან ერთ წლამდე, რაც დამოკიდებულია პარამეტრზე.

1. MS5803-14BA-შეგიძლიათ მიიღოთ ისინი DigiKey– დან 13 დოლარად, მაგრამ თქვენ უნდა შეასრულოთ ზედაპირზე შედუღების სამუშაოები ან მიიღოთ SparkFun– ისგან წინასწარ დამზადებული ბრეაკოუტ დაფა, მაგრამ ეს დაგიბრუნებთ $ 60. თუ თქვენ თვითონ აკეთებთ მას, დაგჭირდებათ მცირე ზომის ადაფრუტის დაფა, რომლითაც შეგიძლიათ შეაერთოთ იგი და დაბალი ტემპერატურის გამაგრილებელი გელი (140F), რომელიც მე გამომადგა. Cavepearlproject– ს აქვს დიდი სამეურვეო მეთოდი, თუ როგორ უნდა მოხდეს მათი შედუღება-მე ვთავაზობ ავიღოთ იაფი გადამამუშავებელი სადგური ამაზონიდან 30 დოლარად.

2. LILYGO 2 ცალი TTGO LORA32 868/915Mhz ESP32 LoRa-$ 27 ეს არის LORA ყუთისთვის.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 55 $-ეს არის შესანიშნავი დაფა. ის მშვენივრად მუშაობს ჰოლოგრამის სიმზე. სამწუხაროდ მე ვერ შევძელი მათი Arduino Sim იმუშაოს მათ ახალ სერვისზე, მიუხედავად მრავალი მცდელობისა. თუ თქვენ ჯერ კიდევ გაქვთ წვდომა 2GM სერვისზე, შეგიძლიათ იაფად იაროთ, მაგრამ ეს მთლიანად ალასკაზე ვერ მოხერხდა.

4. მზის უჯრედები Uxcell 2Pcs 6V 180mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY მსუბუქი სათამაშოების დამტენი 133 მმ x 73 მმ 8 $

5. 18650 ბატარეა 4 $

6. TP4056-დამტენი 1 $

7. გადართეთ რბილი ლითონის ჩართვა/გამორთვა შეცვლა მწვანე LED ბეჭდით - 16 მმ მწვანე ჩართვა/გამორთვა 5 $

8. Icstation 1S 3.7V ლითიუმის იონური ბატარეის ძაბვის შემმოწმებელი ინდიკატორი 4 სექცია ლურჯი LED ეკრანი $ 2

9. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout-ბრწყინვალე პატარა დროის მოწყობილობა 6.00 $

10. N არხის სიმძლავრე MOSFET - 30V / 60A 1.75 $

11. დიფერენციალური I2C Long Cable Extender PCA9600 მოდული SandboxElectronics X2– დან (თითოეული $ 18) - ლიტერატურაში აღინიშნება წარმატებული I2C კაბელების გრძელი კაბელები, მაგრამ ალასკაში ყოველდღიური 25 მეტრიანი მოქცევით თქვენ გჭირდებათ გრძელი კაბელები. მე გამოვიყენე დიდი ყუთი 23 გ 4 გრეხილი წყვილი კაბელი, რომელიც შესაფერისია გარედან.

12. ადაფრუტი BMP388 - ზუსტი ბარომეტრიული წნევა და სიმაღლე 10 $

ნაბიჯი 2: შექმენით სენსორები

სენსორები ზედაპირზე უნდა იყოს შეკრული პატარა PCB– ზე. ორი წინა ნამუშევარი მოგცემთ რჩევებს, თუ როგორ უნდა გააკეთოთ ეს. დიგიკეისგან შევიძინე როგორც სენსორები, ასევე პატარა დაფები. გამოიყენეთ დაბალი ტემპერატურის შემდუღებელი ადაფრუტიდან და წაისვით ყველაზე მცირე რაოდენობა სენსორის ფეხებთან ახლოს, როგორც კი დაფაზე ათავსებთ. გამოიყენეთ გადამამუშავებელი გამანადგურებელი, რომ ის დნება მის ადგილას. მე ვერ გავაკეთე ეს კარგად ჩემი ხელით soldering setup და დასრულდა shorting ზოგიერთი ბალიშები. დანარჩენი გაყვანილობა, თუ სწორად შეამოწმებთ თქვენს გამტარებს, ადვილია-მცირე კონდენსატორის (0.1n) დაყენება დენსა და მიწას შორის და CS და PSB ლიდერების ამაღლება Hi, რათა დაიწყოს I2C და გააკონტროლოს სენსორის მისამართი. (იხ. ნახაზი) თქვენ გაქვთ ორი არჩევანი 0 X 76 Hi და 0 X 77 Lo. მე ორივე გამოვიყენე სენსორული კვერთხის შესაქმნელად სენსორებით, რომლებიც განლაგებულია ერთი ფეხის მანძილზე, რათა მივაწოდო წნევის დიფერენციალი რასაც არ უნდა გავზომოთ. მე შევქმენი 3D დაბეჭდილი კორპუსი სენსორისთვის, რომელიც საშუალებას მისცემს მას მთლიანად მოთავსდეს გამჭვირვალე ეპოქსიდში. კონუსური მხრის პირი მშვენივრად ჯდება სენსორის უჟანგავი კისერზე და დალუქული განთავსება ხდება სუპერწებოვანი პაწაწინა რგოლით, რომელიც ინარჩუნებს მას პოზიციას და იკეტავს მას ეპოქსიდური შეფუთვისთვის.

ნაბიჯი 3: 3D დაბეჭდეთ თქვენი საცხოვრებელი

GSM და Lora– ს ორი ძირითადი კორპუსი იგივეა მზის პანელებისთვის გვერდითი პანელის ჩანართებით. ლორას ერთადერთი რეჟიმი იყო ანტენის ხვრელი ზედა ნაწილში, რომელიც უნდა გაბურღულიყო თქვენი ერთეულის დიამეტრის მიხედვით. GSM ანტენა ჯდება სხვა ყუთში. მართვის პანელი თითოეულში იდენტურია ხვრელების ჩართვის/გამორთვისთვის და ღილაკზე ბატარეის დონის ეკრანის ჩართვისთვის. ფეხები იბეჭდება ცალკე და ერთმანეთზეა მიმაგრებული კუთხეებში და იძლევა სამონტაჟო სხვადასხვა ვარიანტს. პატარა კოშკი და ხრახნიანი თავსახური მიმაგრებულია გახსნის ირგვლივ microUSB მთაზე, რათა დაიცვას იგი წყლის შეჭრისგან. მოწყობილობა ძირითადად წყალგაუმტარია და დაბეჭდილია PETG– ში, რათა შეამციროს სითბოს დამახინჯება. მე გამოვიყენე სითბოს ჩასმული სპილენძის ხრახნიანი სამაგრი მთავარ კორპუსში 3 მმ ხრახნების შემთხვევაში. სენსორებისთვის არის ორი სამონტაჟო ფაილი-ერთს აქვს ორი სენსორი, რომელიც დამონტაჟებულია ლუსიტის პლასტმასის კვერთხზე, I2C "გამაძლიერებელი" ყუთის სამაგრით, შიგნითა წრიულით დამონტაჟებული და ეპოქსიდური. ამ კვერთხს ასევე აქვს ორი 3D დაბეჭდილი ხვრელი სამონტაჟო ვარიანტების განსახორციელებლად. სხვა სენსორული კორპუსი არის ერთი პაკანი, რომელშიც ერთი სენსორია ჩახერგილი და უკანა ნაწილში უკანა ნაწილში, რომელიც ეპოქსიდებულია I2C "გამაძლიერებლისთვის". ეს ყველაფერი დაბეჭდილია PETG– ში. დანარჩენი ფაილები არის პატარა საცხოვრებელი ლორა მიმღების განყოფილებისთვის OLED– ის პატარა ფანჯრით.

ნაბიჯი 4: შეაერთეთ იგი

სენსორები მავთულხლართულია SDA ხაზების პარალელურად, SCL ხაზები, Pos და Gnd ყველა გაერთიანებულია ერთ გადახვეულ კაბელში ოთხი გამტარებით. I2C გამაძლიერებლები ძალიან მარტივი გამოსაყენებელია-ორივე სენსორის მიმაგრება შეყვანის ხაზებზე და ერთი და იმავე ტიპის მიმღების ერთეულზე მიმაგრებული გრძელი კაბელი 60 მეტრამდე. თუ უფრო მეტხანს დადიხართ, შეიძლება დაგჭირდეთ დაფებზე გამწევი რეზისტორების შეცვლა. დანარჩენებისთვის გაყვანილობის დიაგრამები ზემოთ არის. წრე მუშაობს ჩართვის/გამორთვის გადამრთველზე და აგზავნის ენერგიას Adafruit TPL5111– ზე, რომელიც დაყენებულია 57 ohms– ზე, რათა მისი ჩართვა იყოს მაღალი ყოველ 10 წუთში-თქვენ, რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ შეცვალოთ ეს მონაცემთა გადაცემის ნაკლები ან მეტი სიხშირით. ეს აკონტროლებს MOSFET– ს მთავარი დაფის ადგილზე (Lora ან Arduino 400 GSM). (აღმოვაჩინე, რომ დაფებს, როგორიცაა GSM და ESP32, ძალიან დიდი ძალა აქვთ TPL– სთვის, თუ მათთან ერთად არ იყენებთ MOSFET– ს …) ენერგია სენსორებისთვის და BMP388 მოდის ძირითადი დაფისგან, როდესაც ის ჩართულია: 3v. გამწევ რეზისტორები არის I2C გამაძლიერებლებზე და თქვენ არ გჭირდებათ ისინი ამ წრედის სენსორებისთვის. დამტენი დაფა TP4056 მშვენივრად მუშაობს ორ მზის პანელთან და 18650 ბატარეასთან ერთად. ღილაკი უბრალოდ აკავშირებს ბატარეის გამომუშავებას მცირე ბატარეის დონის ეკრანზე. ლუციტის ჯოხზე დამაგრებული ორი სენსორი იყენებს ორ ხელმისაწვდომ მისამართს BMP388 მისამართის ჩათვლით (0 X 77), ასე რომ თქვენ უნდა დაუკავშიროთ BMP SPI– ს მთავარ დაფებთან, თუ იყენებთ წყლის წნევის ორ სენსორს. თუ თქვენ იყენებთ მხოლოდ ერთს (პაკს) შეგიძლიათ დააკავშიროთ იგი I2C– ით და გამოიყენოთ დარჩენილი ხელმისაწვდომი მისამართი (0 X 77) BMP– ისთვის.

ნაბიჯი 5: ააშენეთ იგი

მე გამოვიყენე პერფის დაფები ყველაფრის დასაცინად. მთავარი დაფა TPL, BMP ყველა წავიდა ერთ დაფაზე. კონცენტრატორები ხრახნიან თავიანთ რეზინის საფენებს. დამტენი დაფა დამონტაჟებულია საკონტროლო ფირფიტის წინამორბედზე, ხოლო microUSB მიმართულია გარეთ. წყლის დამცავი კოშკი გადაბმული იყო წინა მხარეს და ხრახნიანი თავსახური დალუქული იყო სილიკონის ცხიმით ძაფებზე. ლუციტური კვერთხი მოჭრილი იყო 1/4 პლასტმასის ორი ფენისგან, სენსორებით ზუსტად ერთი ფეხის დაშორებით. 3D დაბეჭდილი ხვრელი დამონტაჟებულია ბოლოებზე და I2C გამაძლიერებელი ხრახნიანი იყო შუაში, სადაც ყველა მავთულის კავშირი გაკეთდა. პაკის სენსორი იყო 3D დაბეჭდილი და გამაძლიერებელი ეპოქსიდური შიგნით და მიერთებული ერთ სენსორზე. ლორა ერთეულის ზედა ნაწილში გაკეთდა ხვრელი ანტენის შესანახად და ხვრელები განთავსდა თითოეული განყოფილების უკანა ნაწილში სენსორებიდან მავთულის დასაყენებლად. გათვალისწინებულია 3D დაბეჭდილი მავთულის შეკავება. მიამაგრეთ იგი მავთულით მას შემდეგ, რაც მიამაგრეთ იგი ადგილზე. ყველა მავთულის კავშირი ზღვის სითბო მცირდება და შემდეგ შეღებილია თხევადი ელექტრო ლენტით წყლის უსაფრთხოებისათვის.

ნაბიჯი 6: პროგრამირება

პროგრამაში მართლაც ბევრი არაფერია. ის დიდწილად ეყრდნობა სენსორებისათვის განკუთვნილ ბიბლიოთეკებს --- რომლებიც მშვენივრად მუშაობენ და Arduino დაფაზე GSM Blynk პროგრამული უზრუნველყოფის სასწაული, რომელიც შესანიშნავად ერწყმის ჰოლოგრამის ღრუბელს. დარეგისტრირდით ჰოლოგრამის ანგარიშზე და მიიღეთ SIM ბარათი მათგან თქვენს Arduino 400 GSM დაფაზე ჩასასმელად. ხელის ჩამორთმევის პროცესს ყველა ახორციელებს Blynk-GSM Arduino ბიბლიოთეკა. ადაფრუტმა დაწერა ბიბლიოთეკა BMP– სთვის და მე გამოვიყენე SparkFun ბიბლიოთეკა MS5803– ისთვის. თუ გსურთ, ორივე აწვდის ტემპერატურის გამომუშავებას თქვენი სენსორებიდან. პროგრამულად მორგებულ ქინძისთავებს შეუძლიათ გამოიყენონ თითქმის ყველაფერი მთავარ დაფაზე. მე გამოვიყენე ბლინკის ტაიმერის რუტინა ისე, რომ შემთხვევით არ გადატვირთო ბლინკის აპლიკაცია. თქვენ, რა თქმა უნდა, ფრთხილად უნდა იყოთ GSM- ჰოლოგრამის ბმულის საშუალებით მოწოდებული მონაცემების რაოდენობით, ან შეგიძლიათ აიღოთ მცირე გადასახადი-არც ისე ბევრი-ის კვირაში დაახლოებით 3 მბ-ს მოიხმარდა, რაც დაახლოებით 40 ცენტია. მე ვტვირთავ მხოლოდ სამი წნევის გაზომვას - 2 წყალქვეშადან და ერთი შემთხვევიდან (BMP). პროგრამის ბოლო ნაწილი თიშავს TPL– ს HI– ზე ამაღლებულ პინზე იმ ერთეულზე, რომელიც ამბობს, რომ მონაცემები გადაცემულია. Blynk აპლიკაცია მშვენიერია, როგორც ყოველთვის და თქვენ შეგიძლიათ შეიმუშაოთ თქვენთვის სასურველი ნებისმიერი გამომავალი ეკრანი და საუკეთესო ნაწილი არის თქვენი მონაცემების გროვის ელექტრონული ფოსტით გადმოტვირთვის შესაძლებლობა ნებისმიერ დროს.

ლორას განყოფილება იყენებს ერთსა და იმავე ბიბლიოთეკას და იყენებს OLED ერთეულს (ეს გამორთულია გამგზავნის განყოფილების პროგრამულ უზრუნველყოფაში ენერგიის დაზოგვის მიზნით) და ადგენს სიხშირეს თქვენი კონკრეტული მდებარეობისთვის. შემდეგ ის აყალიბებს მონაცემთა სტრიქონს გამყოფებთან ერთად, რაც საშუალებას აძლევს მას გაგზავნოს თქვენი სენსორის კითხვები ერთ კადრში. შემდეგ ის ააქტიურებს დასრულებულ პინს, რომ დაიხუროს. მიმღები ერთეული არღვევს სიტყვას და აგზავნის ინფორმაციას Blynk აპლიკაციაში ყოველთვის WIFI ბმულით. მიმღები წარმოუდგენლად პატარაა და კედლის მეჭეჭს უერთდება.

ნაბიჯი 7: მისი გამოყენება

პაწაწინა სენსორული სახე იღებს მაღალი სიზუსტით მთელ ზეწოლას მასზე ზემოდან-ეს მოიცავს ჰაერისა და წყლის მთელ წნევას. ასე რომ წყვეტილი ცვლილებები ოკეანის სიმაღლეზე-ტალღების მსგავსად და ოკეანის თავზე ქარიშხლების ჰაერის წნევის ცვლილებები გავლენას ახდენს მასზე. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ ჩავრთოთ ბარომეტრული წნევის სენსორი საქმეში (დარწმუნდით, რომ უზრუნველყავით რამდენიმე პატარა ჰაერის ხვრელი, რათა სწორად წაიკითხოს). სენსორული კვერთხი ორი სენსორით არის გაკრული ოკეანეში სიღრმეში, სადაც ის მაინც დაფარული იქნება წყლით დაბალ ტალღაზეც კი. თვითნებურია რა სიღრმეზე მოათავსებთ სენსორებს, რადგან ისინი მხოლოდ წყლის სვეტის სიმაღლის ცვლილების საზომი იქნება არა აბსოლუტური სიმაღლის ზემოთ. მე გამოვიყენე აგური, როგორც წამყვანი თოკით, რომელსაც მიმაგრებული აქვს სენსორის კვერთხი ძირში რამდენიმე ფუტიდან. კვერთხის ზედა პოლუსზე იყო მიმაგრებული საცობი, რათა სენსორები ფეხიზე დაეჭირა ვერტიკალური ორიენტაციის გარდა. გადაუგრიხული წყვილი მავთული და თოკი მიდიოდა დოკამდე, სადაც ისინი მიჯაჭვულნი იყვნენ დიდი სილაღით, რათა მოეხდინათ მოქცევის ექსკურსია. GSM გამგზავნის განყოფილება დამონტაჟდა ახლომდებარე ნავზე. მონიტორინგი მიმდინარეობდა ერთ თვეზე მეტ ხანს. ორი სენსორი აძლევდა კითხვებს, რომლებიც თანმიმდევრულად იყო გამოყოფილი 28 ერთეულით, რაც წარმოადგენდა წნევის სხვაობას წყლის ფსკერზე იმ ადგილას. ბარომეტრული წნევა გამოაკლდა ქვედა სენსორის მონაცემებს და გაიყო 28 -ით, რათა მიეცა ოკეანის ზედაპირის ამოსვლისა და დაცემის ტოლი 10 წუთის განმავლობაში. ზემოთ მოყვანილი დიაგრამა ადარებს NOAA სქემას იმავე თარიღის პერიოდისთვის. ფაქტობრივი აწევის და დაცემის სენსორი/ფეხები შემოწმდა დოკის რეალური მოძრაობის წინააღმდეგ და აღმოჩნდა ზუსტი 1/2 ინჩამდე. GSM- ის მაღალი ენერგიის გამოყენების შემთხვევაშიც კი, ყოველ ათ წუთში ერთხელ მზის პანელები ადვილად აკმაყოფილებენ მოთხოვნას ამ დაბნელებულ ტროპიკულ ტყეში.

ნაბიჯი 8: მეტი

ამ სენსორების წინასწარი გამოყენება უკვე ნახსენები წყაროებისათვის იყო ტალღის სიმაღლის შესასწავლად. ჩემი შედეგები იყო მშვიდი ნავსადგურიდან მინიმალური ქარის ტალღის აქტივობით, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ ეს მონაცემები შერჩევის სიხშირის გაზრდით და შედეგების მოძრავი საშუალო მაჩვენებლებით. ლორას სისტემა კარგად მუშაობს დისტანციებზე, რომლებიც უზრუნველყოფენ ტალღის ინფორმაციის ქსელის ქსელს სანაპიროზე მრავალი ადგილისთვის. ეს იქნება იდეალური მათთვის, ვინც დაინტერესებულია სერფინგის საქმიანობით. ამ დამოუკიდებელი ერთეულების დაბალი ღირებულება და ძალიან მცირე ზომა სანაპირო ინფორმაციის მოპოვებას მარტივ ამოცანად აქცევს. ამჟამად ტალღოვანი ინფორმაციის მოპოვება არის ძალიან რთული და ინფრასტრუქტურაზე დამოკიდებული მთავრობის საქმიანობა, მაგრამ ეს შეიძლება შეიცვალოს ალტერნატიული მოწყობილობების მიღებით. ბლინკი ახლა არის დაპროგრამებული, რომ შემატყობინოს მომდევნო ცუნამის შესახებ!