معايرة مقياس المطر اردوينو: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

مقدمة:

في Instructable ، نقوم بإنشاء مقياس مطر باستخدام Arduino ومعايرته للإبلاغ عن هطول الأمطار يوميًا وكل ساعة. مجمع المطر الذي أستخدمه هو مقياس مطر معاد تصميمه لنوع دلو الانقلاب. لقد جاءت من محطة طقس شخصية متضررة. ومع ذلك ، هناك الكثير من التعليمات الرائعة حول كيفية صنع واحدة من الصفر.

هذا Instructable هو جزء من محطة الطقس التي أقوم بإنشائها وهو توثيق لعملية التعلم الخاصة بي متنكرة كبرنامج تعليمي:)

خصائص مقياس المطر:

• قياسات هطول الأمطار اليومية والساعة بالبوصة لسهولة تحميلها إلى Weather Underground.
• لا يتم تضمين رمز debouncing للمفتاح المغناطيسي للحفاظ على الرمز بسيطًا.
• كونه أكثر من برنامج تعليمي ، فإن المنتج النهائي هو أكثر من نموذج أولي للنموذج الأولي.

الخطوة 1: بعض النظرية

يتم الإبلاغ عن هطول الأمطار / قياسه بالمليمترات أو البوصات التي لها أبعاد الطول. إنه مؤشر على مدى ارتفاع المطر ، في كل جزء من منطقة المطر ، إذا لم تتبدد مياه الأمطار وتصريفها. لذلك ، فإن هطول الأمطار 1.63 ملم يعني أنه إذا كان لدي خزان مسطح مستو من أي شكل ، فإن مياه الأمطار المجمعة ستكون على ارتفاع 1.63 ملم من قاع الخزانات.

تحتوي جميع مقاييس المطر على منطقة مستجمعات الأمطار وقياس كمية هطول الأمطار. منطقة مستجمعات المياه هي المنطقة التي يتم جمع المطر عليها. سيكون كائن القياس نوعًا من قياس حجم السائل.

لذلك سيكون هطول الأمطار بالملليمتر أو البوصة

ارتفاع هطول الأمطار = حجم الأمطار المجمعة / منطقة مستجمعات المياه

في جهاز تجميع المطر ، كان الطول والعرض 11 سم في 5 سم على التوالي مما يعطي مساحة مستجمعات المياه 55 سم مربع. لذا فإن مجموعة من 9 ملليلتر من المطر تعني 9 سم مكعب / 55 سم 2 = 0.16363 … سم = 1.6363 … ملم = 0.064 بوصة.

في مقياس المطر ذي الجرافة المنقلبة ، أطراف الجرافة 4 مرات مقابل 9 مل (أو 0.064 بوصة من المطر) وبالتالي فإن الطرف الواحد هو (9/4) مل = 2.25 مل (أو 0.0161.. بوصة). إذا أخذنا قراءات كل ساعة (24 قراءة في اليوم قبل إعادة التعيين) ، فإن الحفاظ على دقة ثلاثة أرقام أمر جيد بما فيه الكفاية.

وبالتالي ، في كل طرف / سقطة دلو ، يصل الرمز إليه على شكل تسلسل واحد-تشغيل-إيقاف-تشغيل أو نقرة واحدة. نعم ، لقد أبلغنا عن هطول أمطار 0.0161 بوصة. للتكرار ، من وجهة نظر اردوينو

نقرة واحدة = 0.0161 بوصة من المطر

ملاحظة 1: أفضل النظام الدولي للوحدات ، لكن Weather Underground تفضل الوحدات الإمبراطورية / الأمريكية ، وبالتالي فإن هذا التحويل إلى بوصة.

ملاحظة 2: إذا لم تكن العمليات الحسابية هي فنجان الشاي الخاص بك ، فانتقل إلى حجم هطول الأمطار الذي يوفر مساعدة مثالية لمثل هذه الأمور.

الخطوة 2: أجزاء لهذا المشروع

كانت معظم الأجزاء ملقاة حولها وقائمة عادلة (لإجراء شكلي) هي

1. Arduino Uno (أو أي متوافق آخر)
2. مقياس المطر من محطة الطقس القديمة التالفة.
3. اللوح.
4. RJ11 لتوصيل مقياس المطر الخاص بي بلوح التجارب.
5. 10 كيلو أو أعلى المقاوم ليعمل كمقاوم سحب. لقد استخدمت 15 ألفًا.
6. 2 قطعة من أسلاك العبور من ذكر إلى أنثى
7. 2 سلك توصيل من ذكر إلى ذكر.
8. كابل USB؛ ذكر لبي ذكر

أدوات:

محقنة (تم استخدام سعة 12 مل)

الخطوة 3: جامع المطر

يجب أن توضح صور جامع المطر الخاص بي الأمر للكثيرين. على أي حال ، فإن المطر الذي يسقط على منطقة مستجمعات المياه الخاصة به يتم توجيهه إلى أحد الدلاءين القائمين بداخله. دلو القلبان متصلان مثل الأرجوحة وحيث أن وزن ماء المطر (0.0161 بوصة من المطر لي) يفرغ دلوًا لأسفل ، وترتفع الدلاء الأخرى وتضع نفسها لتجميع مياه الأمطار التالية. تحرك حركة الميل مغناطيسًا فوق "مفتاح مغناطيسي" ويتم توصيل الدائرة كهربائيًا.

الخطوة 4: الدائرة

لجعل الدائرة

1. قم بتوصيل الدبوس الرقمي رقم 2 من Arduino بأحد طرفي المقاوم.
2. قم بتوصيل الطرف الآخر من المقاوم بالدبوس الأرضي (GND).
3. قم بتوصيل أحد طرفي مقبس RJ11 بالدبوس الرقمي رقم 2 في Arduino.
4. قم بتوصيل الطرف الآخر من مقبس RJ11 بالدبوس + 5V في Arduino (5V).
5. قم بتوصيل مقياس المطر بالموديل RJ11.

الدائرة كاملة. تجعل الأسلاك واللوح الطائر التوصيلات أسهل في إجراء التوصيلات.

لإكمال المشروع ، قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر باستخدام كابل USB وقم بتحميل الرسم الموضح أدناه.

الخطوة 5: الكود

تم التعليق بشكل جيد على مخطط RainGauge.ino (المضمن في نهاية هذه الخطوة) ولذا سأشير إلى ثلاثة أقسام فقط.

يحسب جزء واحد عدد رؤوس دلو القلب.

إذا (bucketPositionA == false && digitalRead (RainPin) == HIGH) {

… … }

جزء آخر يتحقق من الوقت ويحسب كمية المطر

إذا (now.minute () == 0 && first == true) {

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour ؛ …… ……

وجزء آخر يمسح مطر النهار عند منتصف الليل.

إذا (الآن.ساعة () == 0) {

DailyRain = 0 ؛ …..

الخطوة السادسة: المعايرة والاختبار

افصل مجمع المطر عن باقي الدائرة واتبع الخطوات التالية.

1. املأ المحقنة بالماء. أنا أملأ لي بـ 10 مل.
2. احتفظ بمجمع المطر على سطح مستوٍ واسكب الماء من المحقنة شيئًا فشيئًا.
3. احتفظ بإحصاء دلاء البقشيش. كانت أربع نصائح كافية بالنسبة لي ، واستنزفت 9 مل من المحقنة. وفقًا للحسابات (انظر قسم النظرية) ، حصلت على مقدار 0.0161 بوصة من المطر لكل طرف.
4. أقوم بتضمين هذه المعلومات في الكود الخاص بي في البداية.

مقدار دلو مزدوج كونست = 0.0161 ؛

هذا كل ما في الأمر. لمزيد من الدقة ، يمكن تضمين المزيد من الأرقام مثل 0.01610595. بالطبع من المتوقع أن تختلف الأرقام المحسوبة الخاصة بك إذا لم يكن "مجمع المطر" مطابقًا لمجموعتي.

لأغراض تجريبية

1. قم بتوصيل مجمع المطر بمقبس RJ11.
2. قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر باستخدام كابل USB.
3. افتح الشاشة التسلسلية.
4. اسكب كميات من الماء التي تم قياسها مسبقًا ولاحظ الإخراج عند اكتمال الساعة.
5. لا تصب أي ماء ولكن انتظر حتى تكتمل الساعة التالية. يجب أن يكون المطر في الساعة صفرًا في هذه الحالة.
6. احتفظ بجهاز الكمبيوتر مع الدائرة المتصلة بالطاقة طوال الليل ومعرفة ما إذا كان المطر اليومي والأمطار كل ساعة يتم إعادة ضبطهما إلى الصفر عند منتصف الليل. في هذه الخطوة ، يمكن أيضًا تغيير ساعة الكمبيوتر إلى قيمة مناسبة (لمشاهدة المخرجات على الشاشة التسلسلية مباشرة).

الخطوة 7: الأفكار اللاحقة والشكر والتقدير

دقة قراءات هطول الأمطار في حالتي هي 0.0161 بوصة ولا يمكن جعلها أكثر دقة. قد تؤدي الظروف العملية إلى تقليل الدقة بشكل أكبر. لا تتمتع قياسات الطقس بدقة ميكانيكا الكم.

تم استعارة جزء من الكود من تعليمات Lazy Old Geek's Instructable.