Arduino lietus mērītāja kalibrēšana: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Ievads:

Šajā pamācībā mēs “izveidojam” lietus mērītāju ar Arduino un kalibrējam to, lai ziņotu par dienas un stundas nokrišņiem. Lietus savācējs, ko es izmantoju, ir no jauna paredzēts lietus mērītājs, kas paredzēts izgāšanas spainim. Tas nāca no bojātas personīgās meteoroloģiskās stacijas. Tomēr ir daudz lielisku pamācību, kā to izveidot no nulles.

Šī pamācība ir daļa no laika apstākļu stacijas, ko es veidoju, un tā ir mana mācību procesa dokumentācija, kas maskēta kā apmācība:)

Lietus mērītāja raksturojums:

• ikdienas un stundas nokrišņu mērījumi ir collas, lai tos varētu viegli augšupielādēt vietnē Weather Underground.
• magnētiskā slēdža atcelšanas kods nav iekļauts, lai kods būtu vienkāršs.
• vairāk kā apmācība, galaprodukts ir vairāk prototipa prototips.

1. solis: kāda teorija

Nokrišņi tiek ziņoti/izmērīti milimetros vai collās, kam ir garuma izmērs. Tas liecina par to, cik augstu, katrā lietus zonā nokrita lietus, ja lietus ūdens nebūtu izkliedējis un notecējis. Tātad, 1,63 mm nokrišņu daudzums nozīmētu, ka, ja man būtu jebkuras formas līdzena izlīdzināta tvertne, savāktais lietus ūdens būtu 1,63 mm augstumā no tvertnes dibena.

Visiem lietus mērītājiem ir nokrišņu uztveršanas zona un nokrišņu daudzuma mērījums. Sateces baseins ir reģions, kurā tiek savākts lietus. Mērīšanas objekts būtu sava veida šķidruma tilpuma mērījums.

Tātad nokrišņu daudzums mm vai collās būtu

nokrišņu daudzums = savāktā lietus daudzums / sateces baseins

Manā lietus savācējā garums un platums bija attiecīgi 11 cm un 5 cm, nodrošinot sateces baseinu 55 kv.cm. Tātad 9 mililitru lietus kolekcija nozīmētu 9 cm3/55 kv.cm = 0,16363… cm = 1,6363… mm = 0,064 collas.

Kausēšanas lietus mērierīcē spainis 4 reizes izgāžas uz 9 ml (vai 0,064… collas lietus), un tāpēc viens gals ir paredzēts (9/4) ml = 2,25 ml (vai 0,0161.. collas). Ja mēs ņemam stundas rādījumus (24 nolasījumus dienā pirms atiestatīšanas), ir pietiekami ievērot trīs nozīmīgus ciparus.

Tādējādi pie katra spaiņa gala/veļas koda tam piekļūst kā 1 ieslēgšanas-ieslēgšanas secība vai viens klikšķis. Jā, mēs esam ziņojuši, ka lietus ir 0,0161 collas. Atkārtojot, no Arduino viedokļa

viens klikšķis = 0,0161 collas lietus

1. piezīme. Es dodu priekšroku Starptautiskajai vienību sistēmai, bet Weather Underground dod priekšroku Imperiālajām/ASV vienībām, tāpēc šī pārveide collas.

2. piezīme. Ja aprēķini nav jūsu tējas tase, dodieties uz nokrišņu daudzumu, kas sniedz ideālu palīdzību šādos jautājumos.

2. darbība: šī projekta daļas

Lielākā daļa detaļu gulēja apkārt, un godīgs saraksts (formalitāšu dēļ) ir

1. Arduino Uno (vai jebkurš cits saderīgs)
2. Lietus mērītājs no vecās bojātās meteoroloģiskās stacijas.
3. Maizes dēlis.
4. RJ11, lai savienotu manu lietus mērītāju ar maizes dēli.
5. 10K vai augstāks rezistors, kas darbojas kā pacelšanas rezistors. Esmu izmantojis 15K.
6. 2 gabali džemperis no vīrieša līdz sievietei
7. 2 džemperis no vīriešiem līdz vīriešiem.
8. USB kabelis; No vīrieša līdz vīrietim

Rīki:

Šļirce (tika izmantota 12 ml ietilpība)

3. solis: lietus savācējs

Mana lietus savācēja fotoattēliem daudziem vajadzētu būt skaidram. Jebkurā gadījumā lietus, kas nokrīt uz tās sateces baseinu, tiek novirzīts uz vienu no divām iekšējām kausām. Abi izgāzšanas spaiņi ir savienoti kā zāģzāģis, un, kad lietus ūdens svars (0,0161 collas lietus manai) izgāž vienu spaini uz leju, tas tiek iztukšots, bet citi spaiņi paceļas un nostājas, lai savāktu nākamo lietus ūdeni. Apgāšanās kustība pārvieto magnētu virs “magnētiskā slēdža”, un ķēde tiek elektriski savienota.

4. solis: ķēde

Lai izveidotu ķēdi

1. Pievienojiet Arduino digitālo tapu #2 rezistora vienam galam.
2. Pievienojiet pretestības otru galu zemējuma tapai (GND).
3. Savienojiet vienu RJ11 ligzdas galu ar Arduino digitālo tapu #2.
4. Pievienojiet RJ11 ligzdas otru galu Arduino (5V) +5V tapai.
5. Pievienojiet lietus mērītāju RJ11.

Ķēde ir pabeigta. Jumper vadi un maizes dēlis atvieglo savienojumu izveidi.

Lai pabeigtu projektu, savienojiet Arduino ar datoru, izmantojot USB kabeli, un ielādējiet tālāk sniegto skici.

5. darbība: kods

Skice RainGauge.ino (iegulta šī soļa beigās) ir labi komentēta, tāpēc es norādīšu tikai trīs sadaļas.

Vienā daļā tiek uzskaitīts izgāšanas kausa uzgaļu skaits.

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

… … }

Vēl viena daļa pārbauda laiku un aprēķina lietus daudzumu

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

un vēl viena daļa notīra lietu dienā, pusnaktī.

ja (tagad.stunda () == 0) {

diennaktsLietus = 0; …..

6. darbība: kalibrēšana un pārbaude

Atvienojiet lietus savācēju no pārējās ķēdes un veiciet tālāk norādītās darbības.

1. Piepildiet šļirci ar ūdeni. Es piepildu savu ar 10 ml.
2. Turiet lietus savācēju uz līdzenas virsmas un pamazām izlejiet ūdeni no šļirces.
3. Es uzskaitu izgāšanas spaiņus. Man pietika ar četriem padomiem, un no šļirces notecināja 9 ml. Saskaņā ar aprēķiniem (skatiet sadaļu par teoriju) man uzkrājās 0,0161 collas lietus uz vienu galu.
4. Šo informāciju es savā kodā iekļauju sākumā.

const double bucketAmount = 0,0161;

Tas arī viss. Lai iegūtu lielāku precizitāti, varat iekļaut vairāk ciparu, piemēram, 0,01610595. Protams, jūsu aprēķinātie skaitļi var atšķirties, ja jūsu lietus savācējs nav identisks manējam.

Pārbaudes nolūkos

1. Pievienojiet lietus savācēju ligzdai RJ11.
2. Savienojiet Arduino ar datoru, izmantojot USB kabeli.
3. Atveriet seriālo monitoru.
4. Ielejiet iepriekš izmērīto ūdens daudzumu un novērojiet izvadi, kad stunda ir beigusies.
5. Nelejiet ūdeni, bet pagaidiet nākamo stundu. Lietus stundām šajā gadījumā jābūt nullei.
6. Turiet datoru ar pievienoto ķēdi barotu visu nakti un pārbaudiet, vai diennakts lietus un stundas lietus pusnaktī tiek atiestatīti uz nulli. Šim solim var arī nomainīt datora pulksteni uz piemērotu vērtību (lai tiešraidē skatītos seriālā monitora izejas).

7. solis: pēcapziņas un pateicības

Nokrišņu rādījumu izšķirtspēja manā gadījumā ir 0,0161 collas, un to nevar padarīt precīzāku. Praktiski apstākļi var vēl vairāk samazināt precizitāti. Laika apstākļu mērījumiem nav kvantu mehānikas precizitātes.

Daļa koda tika aizgūta no Lazy Old Geek's Instructable.