مقياس المطر PiSiphon (نموذج أولي): 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هذا المشروع هو تحسين على مقياس المطر سيفون بيل. إنه أكثر دقة ويجب أن تكون الشفاطات المتسربة شيئًا من الماضي.

تقليديا يتم قياس هطول الأمطار بمقياس المطر اليدوي.

عادةً ما تستخدم محطات الطقس الآلية (بما في ذلك محطات الأرصاد الجوية الخاصة بإنترنت الأشياء) الدلاء القلابة أو أجهزة القياس الصوتية (توزيع القطرات) أو أجهزة قياس الليزر.

تحتوي الدلاء القلابة على أجزاء متحركة يمكن أن تسد. تمت معايرتها في المختبرات وقد لا يتم قياسها بشكل صحيح في عواصف الأمطار الغزيرة. قد تكافح أجهزة القياس لالتقاط قطرات صغيرة أو هطول الأمطار من الثلج أو الضباب. تتطلب أجهزة القياس أيضًا إلكترونيات معقدة وخوارزميات معالجة لتقدير أحجام القطرات والتمييز بين المطر والثلج والبرد.

اعتقدت أن مقياس المطر التلقائي قد يكون مفيدًا للتغلب على بعض المشكلات المذكورة أعلاه. يمكن بسهولة طباعة Siphon Cylinder والقمع على طابعة FDM ثلاثية الأبعاد عادية (الطابعات الرخيصة ذات الطارد ، مثل RipRaps و Prusas).

يتم استخدام القوى الطبيعية فقط لتفريغ (السيفون) اسطوانة السيفون بسرعة نسبيًا. لا يحتوي السيفون على أجزاء متحركة.

يتكون مقياس المطر هذا من أسطوانة شفط ، مع بضعة أزواج من المسابير الإلكترونية على مستويات مختلفة في أسطوانة السيفون. تتصل المجسات بدبابيس GPIO الخاصة بـ Raspberry PI. بمجرد أن يصل الماء إلى مستوى كل زوج من المجسات ، سيتم تشغيل ارتفاع على دبوس إدخال GPIO المعني. للحد من التحليل الكهربائي ، يتم تغيير اتجاه التيار المتدفق عبر المطر بين القراءات. تستغرق كل قراءة أجزاء من الثانية فقط ويتم أخذ قراءات قليلة فقط في الدقيقة.

يعد مقياس PiSiphon Rain Gauge تحسينًا كبيرًا على مقياس Bell Siphon Rain Gauge الأصلي. أعتقد أنه يجب أن يكون أيضًا أفضل من مقياس المطر بالموجات فوق الصوتية ، لأن سرعة الصوت تتأثر بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة والرطوبة.

الخطوة 1: ما سوف تحتاجه

1. حبة توت العليق واحدة (لقد استخدمت 3B ، لكن أي واحد قديم يجب أن يعمل)

2. طابعة ثلاثية الأبعاد - (لطباعة اسطوانة السيفون. سأقدم تصميمي. يمكنك أيضًا نقله إلى خدمة الطباعة)

3. قمع قياس المطر القديم (أو يمكنك طباعة واحد. سأقدم تصميمي.)

4. 10 × براغي ، 3 مم × 30 مم (M3 30 مم) كمجسات.

5. 20 × M3 صواميل

6. 10 عروات من الصفائح المعدنية شوكة Tipe

7. أسلاك كهربائية و 10 كبلات توصيل مع نهاية أنثى واحدة على الأقل.

8. اللوح (اختياري للاختبار).

9. مهارات برمجة بايثون (يتم توفير مثال على الكود)

10. حقنة كبيرة (60 مل).

11. غلاف مقاوم للماء لقرى التوت.

12. عصير ABS إذا كانت أجزائك المطبوعة عبارة عن مادة ABS أو مادة مانعة للتسرب من السيليكون.

13. أنبوب حوض السمك 6 مم (300 مم)

الخطوة 2: اسطوانة السيفون و قمع التجميع

لقد استخدمت طابعة DaVinci AIO لجميع المطبوعات.

المواد: ABS

الإعدادات: حشو 90٪ ، ارتفاع طبقة 0.1 مم ، قذائف سميكة ، بدون دعامات.

تجميع اسطوانة السيفون والقمع. استخدم غراء ABS

تجميع المجسات (مسامير M3 × 30 مم مع صامولتين)

أدخل المجسات (البراغي) في أسطوانة السيفون وختمها بغراء ABS أو مادة مانعة للتسرب من السيليكون. يجب أن تكون المجسات مرئية من الجانب العلوي المفتوح لأسطوانة السيفون لتيسير تنظيفها إذا لزم الأمر بفرشاة الأسنان. يجب أن تكون نقاط الاتصال الخاصة بالمجسات نظيفة طوال الوقت. تأكد من عدم وجود غراء ABS أو مادة مانعة للتسرب من السيليكون على جهات الاتصال.

قم بتوصيل 10 أسلاك بكل مجس ، باستخدام العروات المعدنية من الصفائح المعدنية من نوع الشوكة. قم بتوصيل الجانب الآخر من الأسلاك بدبابيس GPIO. Pinout هو كما يلي:

أزواج المسبار: زوج المسبار 1 (P1 ، أدنى مستوى للماء) ، الدبوس 26 و 20)

زوج التحقيق 2 (P2) ، GPIO Pin 19 و 16

زوج التحقيق 3 (P3) ، GPIO Pin 6 و 12

زوج التحقيق 4 (P4) ، دبوس GPIO 0 و 1

زوج التحقيق 5 (P5) ، GPIOPin 11 و 8

الخطوة 3: اختبر السيفون وقم بمعايرته

تحتاج إلى التأكد من أن جميع الأسلاك تتم بشكل صحيح وأن الجهاز يعمل بشكل صحيح.

قم بتشغيل PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = المياه لم تصل إلى مستوى P1 (زوج المسبار 1)

النتيجة 00001 = وصول الماء إلى المستوى P1 (زوج المسبار 1)

النتيجة 00011 = وصول المياه إلى المستوى P2 (زوج المسبار 2)

النتيجة 00111 = وصول الماء إلى المستوى P3 (زوج المسبار 3)

النتيجة 01111 = وصول المياه إلى المستوى P4 (زوج المسبار 4)

النتيجة 11111 = وصول الماء إلى المستوى P5 (زوج المسبار 5).

إذا تم الكشف عن جميع مستويات المياه ، فقم بتشغيل PiSiphon-Measure.py.

يتم إنشاء ملف السجل في نفس الدليل مثل PiSiphon-Measure.py

قم بتثبيت PiSiphon على منشور وقم بتسويته. إذا كان السيفون الخاص بك تحت التقدير (أو مبالغ في التقدير) ، قم بزيادة (أو تقليل) متغير rs في PiSiphon-Measure.py

الخطوة 4: PiSiphon PRO

برنامج PiSiphon PRO قادم. لن تستخدم أي مجسات معدنية في الماء ولديها دقة أفضل بكثير (أقل من 0.1 مم). سيستخدم مستشعر رطوبة التربة بالسعة (الشريط الإلكتروني السائل مكلف في بلدي). راجع https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ كيف يعمل هذا المستشعر على ESP32.