ზარის სიფონის წვიმის საზომი: 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ამის გაუმჯობესებული ვერსია არის PiSiphon Rain Gauge

ტრადიციულად ნალექი იზომება ხელით წვიმის საზომით.

ამინდის ავტომატური სადგურები (მათ შორის IoT ამინდის სადგურები) ჩვეულებრივ იყენებენ დასაბრუნებელ თაიგულებს, აკუსტიკურ დისდრომეტრებს ან ლაზერულ დისდრომეტრებს.

ამობურცულ თაიგულებს აქვთ მოძრავი ნაწილები, რომელთა დაბლოკვაც შესაძლებელია. ისინი დაკალიბრებულია ლაბორატორიებში და არ შეიძლება სწორად გაზომონ ძლიერი წვიმის ქარიშხალში. დისდრომეტრებს შეიძლება გაუჭირდეთ თოვლიდან ან ნისლიდან მცირე წვეთები ან ნალექი. დისდრომეტრებს ასევე სჭირდებოდათ რთული ელექტრონიკა და დამუშავების ალგორითმები წვეთების ზომის შესაფასებლად და წვიმის, თოვლისა და სეტყვის ერთმანეთისგან განასხვავებლად.

ვიფიქრე, რომ Bell Siphon Rain ლიანდაგი შეიძლება სასარგებლო იყოს ზემოაღნიშნული საკითხების დასაძლევად. Bell Siphon ადვილად იბეჭდება ჩვეულებრივ FDM 3D პრინტერზე (იაფიანი ექსტრუდერებით, როგორიცაა RipRaps და Prusas).

Bell Siphons ხშირად გამოიყენება აკვაპონიკაში და თევზის სატანკოებში ავზების ავტომატურად დაცლისას, როდესაც წყლის დონე აღწევს გარკვეულ სიმაღლეს. მხოლოდ ბუნებრივი ძალები გამოიყენება ტანკის შედარებით სწრაფად დაცლის მიზნით. სიფონს არ აქვს მოძრავი ნაწილები.

ზარის სიფონის წვიმის ლიანდაგი შეიცავს ორ ზონდს ერთმანეთთან ახლოს (მაგრამ ერთმანეთთან შეხების გარეშე) ზარის სიფონის გასასვლელთან. ზონდის სხვა ბოლოები დაკავშირებულია ჟოლოს პიის GPIO ქინძისთავებთან. ერთი pin იქნება გამომავალი pin, მეორე pin იქნება input pin. როდესაც წვიმის ლიანდაგი შეიცავს გარკვეულ რაოდენობას წყალს, ბუნებრივი ძალები დააცლიან ლიანდაგს. წყალი შემოვა ზონდების სიფონის გამოსასვლელში და მაღალი დაფიქსირდება GPIO შეყვანის პინზე. ეს siphoning ქმედება იქნება ჩაწერა დაახლოებით 2.95 გრამი (მლ) გამოყენებით ჩემი ზარი siphon დიზაინი. 2.8 გრამი წყალი უდრის +/- 0.21676 მმ წვიმას, თუ ჩემი წვიმის ლიანდაგი, რომელსაც აქვს ძაბვის დიამეტრი 129 მმ. ყოველი siphoning მოქმედების შემდეგ (წყლის გამოშვების მოვლენა) შემავალი პინი გახდება გამომავალი და გამომავალი გახდება შეყვანა შესაძლო ელექტროლიზის თავიდან ასაცილებლად.

ამ პროექტის ჩემი მიზანია უზრუნველყოს სენსორი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას tinkerers- ისთვის, რათა დაურთოს ღია ტექნიკის ამინდის სადგურები. ეს სენსორი გამოცდილია ჟოლოს პიზე, მაგრამ სხვა მიკროკონტროლერებიც უნდა მუშაობდნენ.

ზარის სიფონების უკეთ გასაგებად ნახეთ ეს

ნაბიჯი 1: რაც დაგჭირდებათ

1. ერთი ჟოლო პი.
2. 3D პრინტერი- (ზარის სიფონის დასაბეჭდად. მე მოგაწოდებთ ჩემს დიზაინს. ასევე შეგიძლიათ წაიყვანოთ ბეჭდვის სამსახურში)
3. ძველი წვიმის ლიანდაგი ძაბრი (ან შეგიძლიათ დაბეჭდოთ. მე მოგაწოდებთ ჩემს დიზაინს.)
4. 2 X საყელურები ზონდის სახით (5x25x1.5 მმ ჩემი დიზაინისთვის)
5. პურის დაფა (სურვილისამებრ ტესტირებისთვის).
6. ზოგიერთი პითონის უნარი დაგეხმარებათ, მაგრამ ყველა კოდი მოწოდებულია.
7. ელექტრონული სასწორი კალიბრაციის სრულყოფის მიზნით. ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ დიდი შპრიცი (60 მლ).
8. წყალგაუმტარი გარსი ჟოლოს პიისთვის.
9. სუპერ წებო
10. 2 ალიგატორის მხტუნავი და 2 მამაკაცი მდედრი მხტუნავი
11. 110 მმ PVC მილი, +/- 40 სმ სიგრძის

ნაბიჯი 2: შეიმუშავეთ და დაბეჭდეთ ზარის სიფონი

მიამაგრეთ იპოვეთ ჩემი დიზაინი Autocad123D და STL ფორმატში. თქვენ შეგიძლიათ ითამაშოთ დიზაინით, მაგრამ დიზაინის შეცვლამ შეიძლება შექმნას გაჟონვის და არაფუნქციური ზარის სიფონი. ჩემი დაიბეჭდა XYZ DaVinci AIO– ზე. საყრდენები უკვე შედის დიზაინში, ამიტომ დამატებითი საყრდენი შეიძლება არ იყოს საჭირო. მე შევარჩიე სქელი ჭურვები, 90% შევსება, 0.2 მმ სიმაღლე. ABS Filament გამოიყენება, რადგან PLA დეგრადირდება გარედან. ძაბრის დაბეჭდვის შემდეგ, წაისვით აკრილის სპრეი, რომ დაიცვათ იგი ელემენტებისგან. შეინახეთ აკრილის სპრეი ზარის სიფონის შიგნიდან, ვინაიდან მას შეუძლია შეუშალოს წყლის ნაკადები სიფონში. არ მისცეთ სიფონს აცეტონის აბაზანა

ჯერ არ გამომიცდია ფისოვანი პრინტერები. თუ იყენებთ ფისს, თქვენ უნდა დაიცვათ ფისი მზისგან, რათა თავიდან აიცილოთ სიფონის არასწორი ფორმირება.

(ეს დიზაინი არის ორიგინალის გაუმჯობესება: ვერსიის თარიღი 27 ივნისი 2019)

ნაბიჯი 3: შეკრიბეთ სიფონი

შეისწავლეთ თანდართული სურათები. გამოიყენეთ სუპერ წებო ყველა ელემენტის ერთმანეთთან დასაკავშირებლად. გახსოვდეთ, რომ სუპერ წებო არ არის გამტარი და ყველა თქვენი საკონტაქტო წერტილი უნდა იყოს დაცული სუპერ წებოსგან. მე ალიგატორის მხტუნავები გამოვიყენე ზონდები (საყელურები) მამაკაცთან მდედრ მხტუნავებთან ჩემს ჟოლოს პიზე. ერთი ზონდი უნდა იყოს დაკავშირებული GPIO 20 -თან, მეორე 21 -თან. ამ წრეში არ არის საჭირო რეზისტორები. ეცადე ზონდი წყალგამძლე იყოს სუპერ წებოს გამოყენებისას. სილიკონის გელი ასევე დაგეხმარებათ.

ჯერ არ დაფარეთ თქვენი სიფონი 110 მმ PVC მილში, ის ჯერ უნდა შემოწმდეს.

ნაბიჯი 4: ზონდის ტესტირება

შექმენით ფაილი "rain_log.txt" თქვენს დირექტორიაში, სადაც გსურთ შეინახოთ თქვენი პითონის კოდი.

გახსენით თქვენი საყვარელი პითონის IDE და ჩაწერეთ მასში შემდეგი კოდი. შეინახეთ siphon_rain_gauge2.py. გაუშვით პითონის კოდი. დაამატეთ ხელოვნური წვიმა თქვენს ძაბრს. დარწმუნდით, რომ არსებობს ერთი და მხოლოდ ერთი რაოდენობა, ყოველ ჯერზე, როდესაც siphon ათავისუფლებს წყალს. თუ სიფონი არასწორად ითვლის, იხილეთ პრობლემების მოგვარების განყოფილება.

#ზარი-სიფონის წვიმის საზომი

#შემუშავებულია ჯეი სლაბერტის ბეჭდვით ("Bell Siphon rain gauge ელოდება წვეთებს …") იმპორტი gpiozero იმპორტის დრო r = 0.21676 #ეს არის დაკალიბრებული ნალექი თითო სიფონის გამოშვების მოქმედებისათვის. t = 0 #სულ ნალექი f = ღია ("rain_log.txt", "a+") n = 0 ხოლო ჭეშმარიტი: #ყოველი siphoning შემდეგ, pin 20, 21 უნდა იყოს მონაცვლეობით შესაძლო ელექტროლიზის თავიდან ასაცილებლად, თუ n/2 == int (n): siphon = gpiozero. ღილაკი (21, ყალბი) გამომავალი = gpiozero. LED (20) გამომავალი. (სხვა): siphon = gpiozero. ღილაკი (20, ყალბი) გამომავალი = gpiozero. LED (21) გამომავალი. (() siphon.wait_for_press () n = n+1 t = t+r localtime = time.asctime (time.localtime (time.time ())) print ("total rain rain:"+str (float (t))+" მმ "+ლოკალტიმი) f.write (str (t)+", "+localtime+" / n ") siphon.close () output.close () time.sleep (1.5)

ნაბიჯი 5: გათვლები და კალიბრაციები

რატომ იზომება ნალექი მანძილით? რას ნიშნავს 1 მილიმეტრიანი წვიმა? თუ თქვენ გქონდათ კუბი 1000 მმ X 1000 მმ X 1000 მმ ან 1 მ X 1 მ X 1 მ, კუბს ექნება 1 მმ სიღრმის წვიმის წყალი, თუ გარეთ დატოვებთ წვიმის დროს. თუ ამ წვიმას დაასხით 1 ლიტრიანი ბოთლი, ის 100 % -ით შეავსებს ბოთლს და წყალიც 1 კგ. სხვადასხვა წვიმის მრიცხველებს აქვთ განსხვავებული წყალშემკრები აუზები.

ასევე, 1 გრამი წყალი არის ჩვეულებრივი 1 მლ.

თუ თქვენ იყენებთ ჩემს დიზაინს თანდართული სახით, დაკალიბრება შეიძლება არ იყოს საჭირო.

წვიმის გაზომვის დასადგენად შეგიძლიათ გამოიყენოთ 2 მეთოდი. ორივე მეთოდისთვის გამოიყენეთ გამოსაყენებელი პითონის (წინა ნაბიჯი) აპი გამოთვლების გამოსათვლელად (სიფონირების ქმედებები). დარწმუნდით, რომ არსებობს ერთი და მხოლოდ ერთი რაოდენობა, ყოველ ჯერზე, როდესაც siphon ათავისუფლებს წყალს. თუ სიფონი არასწორად ითვლის, იხილეთ პრობლემების მოგვარების განყოფილება

მეთოდი პირველი: გამოიყენეთ არსებული (საკონტროლო) წვიმის საზომი

იმისათვის, რომ ეს მეთოდი იმუშაოს, თქვენი ზარის სიფონის ძაბრი უნდა იყოს იგივე ფართობი, როგორც საკონტროლო წვიმის საზომი. შექმენით ხელოვნური წვიმა თქვენი სიფონის ძაბრის თავზე და დაითვალეთ გამოშვების რაოდენობა პითონით. შეაგროვეთ ყველა წყლის გამოყოფა სიფონით. თქვენი კონტროლის წვიმის ლიანდაგში. დაახლოებით 50 გამოშვების (სიფონირების ქმედებების) შემდეგ, გაზომეთ ნალექი საკონტროლო წვიმის ლიანდაგში

მოდით R იყოს საშუალო ნალექი მმ -ში siphoning action

R = (მთლიანი ნალექი საკონტროლო ლიანდაგში)/(სიფონირების მოქმედებების რაოდენობა)

მეთოდი მეორე: შეაფასეთ თქვენი ნალექი (დაგჭირდებათ ელექტრონული სასწორი)

მოდით R იყოს საშუალო ნალექი მმ -ში siphoning action

მოდით W იყოს წყლის წონა თითო siphoning action გრამში ან მლ -ში

მოდით A იყოს ძაბრის წყალშემკრები ტერიტორია

R = (Wx1000)/ა

კალიბრაციისთვის გამოიყენეთ შპრიცი, რომ ნელ -ნელა შეურიოთ წყალი ზარის სიფონში. დაიჭირეთ წყალი ჭიქაში ცნობილი წონის მქონე. განაგრძეთ წყლის ინექცია მანამ, სანამ სიფონი არ დაცარიელდება მინიმუმ 50 -ჯერ. აწონ -დაწონეთ წყალი ჭიქაში. გამოთვალეთ წყლის საშუალო წონა (W), რომელიც გამოდის ყოველ ჯერზე, როდესაც siphon ათავისუფლებს წყალს. ჩემი დიზაინისთვის ეს იყო დაახლოებით 2.95 გრამი (მლ). ჩემი ძაბრისთვის დიამეტრით 129 მმ და რადიუსი 64.5 მმ

A = pi*(64.5)^2 = 13609.8108371

R = (2.95*1000) /13609.8108371

R = 0.21676

თუ თქვენ არ გაქვთ ელექტრონული სასწორი, შეგიძლიათ უბრალოდ გამოიყენოთ დიდი (60 მლ/გრამი) შპრიცი. უბრალოდ დაითვალეთ სიფონის წყლის გამოშვების რაოდენობა

W = (შპრიცის მოცულობა მმ -ში)/(სიფონის წყლის გამოყოფის რაოდენობა)

განაახლეთ პითონის აპლიკაცია ახალი R მნიშვნელობით.

Bell Siphon- ს (ჩემი დიზაინი) დაახლოებით 1 წამი სჭირდება მთელი წყლის გასათავისუფლებლად. როგორც წესი, გათავისუფლების დროს სიფონში შემავალი წყალი ასევე გამოიყოფა. ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს გაზომვების ხაზოვანობაზე, ძლიერი წვიმის დროს. უკეთესმა სტატისტიკურმა მოდელმა შეიძლება გააუმჯობესოს შეფასებები.

ნაბიჯი 6: გადადით ველზე

განათავსეთ თქვენი აწყობილი ზარის სიფონი და ძაბრი შესაბამის გარსაცმში. მე გამოვიყენე 110 მმ PVC მილი. ასევე დარწმუნდით, რომ თქვენი ჟოლოს პი არის წყალგაუმტარი გარსაცმები. ჩემი PI იკვებება დენის ბანკით დემო მიზნით, მაგრამ უნდა იქნას გამოყენებული შესაბამისი გარე კვების წყარო ან მზის სისტემა.

მე გამოვიყენე VNC PI– ს დასაკავშირებლად ჩემი ტაბლეტის საშუალებით. ეს ნიშნავს, რომ მე შემიძლია მონიტორინგი წვიმის ჩემს ინსტალაციაზე ნებისმიერი ადგილიდან.

შექმენით ხელოვნური წვიმა და ნახეთ როგორ მუშაობს სენსორი.

ნაბიჯი 7: პრობლემების მოგვარება

1) პრობლემა: თუ ვითვლი სიფონის გამოშვებებს პითონის აპლიკაციით, აპლიკაცია ითვლის დამატებით გამოშვებებს.

რჩევა: ზარის სიფონში თქვენი ზონდები შეიძლება დაიხუროს და მათ შორის წყლის წვეთი იყოს ჩარჩენილი.

2) პრობლემა: წყალი წვეთობს სიფონში.

რჩევა: ეს არის დიზაინის შეცდომა. გააუმჯობესეთ დიზაინი. სიფონის გამოსასვლელი რადიუსი ალბათ დიდია. მეცნიერის დახმარება შეიძლება დაგეხმაროს. თუ თქვენ შექმენით თქვენი საკუთარი ზარის სიფონი, სცადეთ ის, რაც მე მოგაწოდეთ. თქვენ ასევე შეგიძლიათ მიამაგროთ მოკლე (15 სმ) თევზის სატანკო მილი სიფონის გასასვლელში, რათა გააუმჯობესოთ გამოშვების "გადაადგილების ძალა".

3) პრობლემა: ზონდები არ იღებს სიფონის ყველა გამოშვებას.

რჩევა: გაასუფთავეთ თქვენი ზონდები ყურის ჯოხით. შეამოწმეთ ყველა საკაბელო კავშირი. თქვენს ზონდებზე შეიძლება იყოს წებო. ამოიღეთ იგი ზუსტი ფაილით.

4) პრობლემა: ჩემი სიფონის გამოშვება ყველა სწორად არის გათვლილი, მაგრამ ნალექის შეფასება მცდარია.

რჩევა: თქვენ უნდა ხელახლა დაკალიბრება თქვენი სენსორი. თუ სავარაუდო გაქვთ, რომ r (ნალექი თითო siphoning action) უნდა გაიზარდოს.

ნაბიჯი 8: მომავალი გაუმჯობესება და ტესტი

1. ოქროს ფირფიტა ზონდები (საყელურები). ეს ხელს შეუწყობს კვლავ შესაძლო კოროზიას.
2. შეცვალეთ ზონდები ლაზერული დიოდით და ფოტო რეზისტორით.
3. გააუმჯობესეთ შეფასების მოდელი. მარტივი წრფივი მოდელი შეიძლება არ იყოს შესაფერისი ძლიერი წვიმის დროს.
4. მეორე უფრო დიდი ბელ სიფონი შეიძლება დაემატოს პირველის ქვეშ (გასასვლელში) მაღალი სიმკვრივის წვიმის გასაზომად.
5. GUI– სთვის მე გირჩევთ Caynne IOT.

შენიშვნა: გამოქვეყნებულია მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება. იხილეთ PiSiphon Rain Gauge