Bell Sifon Yağış Göstəricisi: 8 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bunun təkmilləşdirilmiş bir versiyası PiSiphon Yağış Ölçeridir

Ənənəvi olaraq yağışlar əl ilə ölçülən yağış ölçmə cihazı ilə ölçülür.

Avtomatlaşdırılmış hava stansiyaları (IoT hava stansiyaları daxil olmaqla) normal olaraq əyilmə kovalarından, akustik disrrometrlərdən və ya lazer disrometrlərdən istifadə edir.

Açma kovalarında tıxanmaq mümkün olan hərəkət edən hissələr var. Laboratoriyalarda kalibrlənirlər və şiddətli yağış fırtınalarında düzgün ölçü götürə bilməzlər. Disrometrlər qar və ya dumandan kiçik damcılar və ya yağıntılar toplamaqda çətinlik çəkə bilərlər. Disdrometrlər, düşmə ölçülərini təxmin etmək və yağış, qar və dolu arasında fərq qoymaq üçün mürəkkəb elektronika və işləmə alqoritmləri də tələb edirdi.

Düşündüm ki, yuxarıdakı problemlərin öhdəsindən gəlmək üçün Bell Sifon Yağış ölçmə cihazının faydalı ola bilər. Bell Sifonu asanlıqla adi bir FDM 3d printerində çap edilə bilər (RipRaps və Prusas kimi ekstruderləri olan ucuz olanlar).

Bell sifonları, su səviyyəsi müəyyən bir yüksəkliyə çatdıqda, tankları avtomatik olaraq boşaltmaq üçün akvaponiklərdə və balıq tanklarında istifadə olunur. Tankı nisbətən tez boşaltmaq üçün yalnız təbii qüvvələr istifadə olunur. Sifonun hərəkət edən hissələri yoxdur.

Zəng sifon yağış ölçmə cihazı, zəng sifonunun çıxışına bir -birinə yaxın (lakin bir -biri ilə təmas etməyən) bağlı iki zonddan ibarətdir. Probların digər ucları moruq pi -nin GPIO sancaqlarına bağlanır. Bir pin çıxış pin, digər pin giriş pin olacaq. Yağış ölçən cihazda müəyyən miqdarda su olduqda, təbii qüvvələr cihazı boşaldır. Su, zəng sifonu çıxışındakı problardan keçəcək və GPIO giriş pinində yüksək bir qeyd ediləcək. Bu sifonlama, zəng sifon dizaynımdan istifadə edərək təxminən 2.95 qram (ml) qeyd edəcək. 129 mm diametrli bir huni olan yağış ölçmə cihazımdan istifadə olunarsa, 2,8 qram su +/- 0,21676 mm yağışa bərabər olacaq. Hər bir sifonlama hərəkətindən sonra (su buraxma hadisəsi) giriş pimi çıxışa çevriləcək və mümkün elektrolizin qarşısını almaq üçün çıxış girişə çevriləcəkdir.

Bu layihədəki məqsədim, təmkinçilər tərəfindən açıq hava hava stansiyalarına bağlamaq üçün istifadə edilə bilən bir sensor təmin etməkdir. Bu sensor bir moruq pi üzərində sınaqdan keçirildi, lakin digər mikro nəzarətçilər də işləməlidir.

Zəng sifonlarını daha yaxşı başa düşmək üçün bunu izləyin

Addım 1: Nə lazımdır

1. Bir moruq pi.
2. 3D Printer- (Zil sifonunu çap etmək üçün. Dizaynımı verəcəyəm. Çap xidmətinə də götürə bilərsiniz)
3. Köhnə yağış ölçmə hunisi (Ya da çap edə bilərsiniz. Dizaynımı verəcəyəm.)
4. Prob kimi 2 X Yuyucu (dizaynım üçün 5x25x1.5 mm)
5. Çörək lövhəsi (test üçün isteğe bağlıdır).
6. Bəzi Python Bacarıqları kömək edəcək, ancaq bütün kodlar verilir.
7. Kalibrləmə işini tənzimləmək üçün elektron tərəzi. Böyük bir şpris (60ml) də istifadə edilə bilər.
8. Moruq pi üçün suya davamlı korpus.
9. Super yapışqan
10. 2 timsah atlayıcısı və 2 kişi tullanan kişi
11. 110 mm PVC boru, +/- 40 sm uzunluğunda

Addım 2: BEL SİFONUNU TASARLAYIN VƏ YAZIN

Dizaynımı Autocad123D və STL formatında tapın. Dizaynla oynaya bilərsiniz, ancaq dizaynın dəyişdirilməsi sızan və işləməyən bir zəng sifonu yarada bilər. Mənimki XYZ DaVinci AIO -da çap edildi. Dəstəklər artıq dizayna daxil edilmişdir, buna görə əlavə dayaqlara ehtiyac olmaya bilər. Qalın qabıqları seçdim, 90% doldurma, 0,2 mm yüksəklikdə. PLA açıq havada pisləşəcəyi üçün ABS Filament istifadə olunur. Huni çap etdikdən sonra, elementlərdən qorumaq üçün üzərinə akril sprey tətbiq edin. Akril spreyi zəng sifonunun içindən uzaq tutun, çünki sprey sifonda su axını maneə törədə bilər. Sifona aseton vannası verməyin

Hələ də rezin printerləri sınamamışam. Qatran istifadə edirsinizsə, sifonun yanlış formalaşmasının qarşısını almaq üçün qatranı günəşdən qorumalısınız.

(Bu dizayn orijinalın təkmilləşdirilməsidir: Versiya Tarixi 27 İyun 2019)

Addım 3: Sifonu yığın

Təsvirləri əlavə edin. Bütün əşyaları bir -birinə bağlamaq üçün super yapışqan istifadə edin. Unutmayın ki, super yapışqan keçiricidir və bütün əlaqə nöqtələriniz super yapışqandan uzaq olmalıdır. Mənim moruq pi üzərimdəki probları (yuyucular) kişidən dişi atlayıcıya bağlamaq üçün timsah atlayıcılarından istifadə etdim. Bir prob GPIO 20 -yə, digəri 21 -ə qoşulmalıdır. Bu dövrədə heç bir müqavimət tələb olunmur. Super yapışqan istifadə edərkən probun suyunu sıxmağa çalışın. Silikon gel də kömək edə bilər.

Sifonunuzu hələ 110 mm PVC boruya örtməyin, əvvəlcə sınaqdan keçirilməlidir.

Addım 4: Probu yoxlayın

Python kodunuzu saxlamaq istədiyiniz qovluğa "rain_log.txt" faylını yaradın.

Sevdiyiniz python IDE -ni açın və aşağıdakı kodu daxil edin. Siphon_rain_gauge2.py olaraq qeyd edin. Python kodunu işə salın. Huniinizə bir az süni yağış əlavə edin. Sifon hər dəfə suyu boşaltdıqda bir və yalnız bir sayım olduğundan əmin olun. Sifon səhv sayırsa, problemlərin həlli bölməsinə baxın.

#Bell-Sifon Yağış Göstəricisi

#JJ Slabbert çapı tərəfindən hazırlanmışdır ("Bell Sifon yağış ölçmə cihazı bir neçə damla gözləyir …") idxal gpiozero idxal vaxtı r = 0.21676 #Bu, sifon buraxma hərəkətinə görə kalibrlənmiş yağıntıdır. t = 0 #Ümumi Yağış f = açıq ("rain_log.txt", "a+") n = 0 Doğru: #Hər sifondan sonra pin 20, 21 mümkün elektrolizin qarşısını almaq üçün alternativ olmalıdır, əgər n/2 == int (n): sifon = gpiozero. Button (21, False) output = gpiozero. LED (20) output.on () else: sifon = gpiozero. Button (20, False) output = gpiozero. LED (21) output.on () siphon.wait_for_press () n = n+1 t = t+r localtime = time.asctime (time.localtime (time.time ()))) print ("Total yağış yağışı:"+str (float (t))+" mm "+yerli vaxt) f. yazın (str (t)+", "+yerli vaxt+" / n ") sifon.close () çıxış.close () vaxt.yuxu (1.5)

Addım 5: HESABLAR VƏ KALİBRASİYALAR

Yağış niyə Məsafə olaraq ölçülür? 1 millimetrlik yağış nə deməkdir? 1000mm X 1000mm X 1000mm və ya 1m X 1m X 1m kubunuz varsa, yağış zamanı çöldə qoysanız, kubun dərinliyi 1 mm olacaq. Bu yağışı 1 zibil qabına boşaltsanız, şüşəni 100 % dolduracaq və su da 1 kq ölçəcək. Fərqli yağış ölçü cihazlarının fərqli tutma sahələri var.

Ayrıca, 1 qram su şərti olaraq 1 ml -dir.

Dizaynlarımı əlavə olaraq istifadə edirsinizsə, kalibrləmə lazım olmayacaq.

Yağış ölçmə cihazınızı kalibr etmək üçün 2 üsuldan istifadə edə bilərsiniz. Hər iki üsul üçün, relizləri saymaq üçün (əlavə addımlar) əlavə python (əvvəlki addım) tətbiqindən istifadə edin. Sifon hər dəfə suyu boşaltdıqda bir və yalnız bir sayım olduğundan əmin olun. Sifon səhv sayırsa, problemlərin həlli bölməsinə baxın

Birinci üsul: Mövcud (nəzarət) yağış ölçmə cihazından istifadə edin

Bu metodun işləməsi üçün zəng sifon huniniz idarəetmə yağış ölçmə cihazı ilə eyni sahə olmalıdır. Sifon huninizdə süni yağış yaradın və python ilə buraxılanların sayını sayın. Sifon vasitəsilə bütün su buraxın. nəzarətinizdə yağış ölçmə cihazı. Təxminən 50 buraxılışdan sonra (sifonlama hərəkətləri), nəzarət yağmurunda yağışı ölçün

Sifon hərəkətinə görə mm -də yağıntının orta miqdarı R olsun

R = (Nəzarət cihazında Toplam Yağış)/(Sifon hərəkətlərinin sayı)

İkinci üsul: Yağışınızı çəkin (Elektron tərəziyə ehtiyacınız olacaq)

Sifonlama hərəkətinə görə mm -də yağıntının orta miqdarı R olsun

W, sifonlama hərəkətinə görə suyun qram və ya ml ilə çəkisi olsun

Huninin tutma sahəsi A olsun

R = (Gx1000)/A.

Kalibrləmə üçün, zəng sifonuna yavaş -yavaş su vurmaq üçün bir şpris istifadə edin. Suyu bilinən bir çəki ilə bir stəkanda tutun. Sifon ən az 50 dəfə boşalana qədər suyu vurmağa davam edin. Şüşədəki suyu çəkin. Sifon hər dəfə suyu boşaltdıqda buraxılan suyun orta çəkisini (W) hesablayın. Dizaynım üçün təxminən 2,95 qram (ml) idi. Diametri 129 mm və radiusu 64,5 mm olan huni üçün

A = pi*(64.5)^2 = 13609.8108371

R = (2.95*1000) /13609.8108371

R = 0.21676

Elektron tərəziniz yoxdursa, böyük (60 ml/qram) şprisdən istifadə edə bilərsiniz. Sifon su buraxma sayını saymaq kifayətdir

W = (Şprisin həcmi mm ilə)/(Sifon su buraxılışlarının sayı)

Python tətbiqini yeni R dəyəri ilə yeniləyin.

Bell Sifonu (Dizaynım) bütün suyu çıxarmaq üçün təxminən 1 saniyə çəkir. Bir qayda olaraq, sərbəst buraxma zamanı sifona daxil olan su da sərbəst buraxılacaq. Bu, şiddətli yağış zamanı ölçülərin xətti olmasına təsir edə bilər. Daha yaxşı bir statistik model, təxminləri yaxşılaşdıra bilər.

Addım 6: Sahəyə gedin

Birləşdirilmiş zəng sifonunu və huni uyğun bir korpusa qoyun. 110 mm PVC borudan istifadə etdim. Əlaqəli moruq pi su keçirməyən bir korpusda olduğundan əmin olun. Mənim PI -im demo məqsədi ilə bir güc bankı ilə təchiz edilmişdir, lakin uyğun bir xarici enerji təchizatı və ya günəş sistemi istifadə edilməlidir.

Planşetim vasitəsilə PI -yə qoşulmaq üçün VNC -dən istifadə etdim. Bu o deməkdir ki, hər yerdə quraşdırma zamanı yağıntıları izləyə bilərəm.

Süni yağış yaradın və sensorun necə işlədiyini görün.

Addım 7: Problemlərin aradan qaldırılması

1) Problem: Python tətbiqi ilə sifon buraxılışlarını saysam, tətbiq əlavə buraxılışları sayar.

Məsləhət: Zəng sifonundakı problarınız bağlana bilər və aralarında bir su damlası ilişib qalıb.

2) Problem: Sifonun içindən su damlayır.

Məsləhət: Bu dizayn səhvidir. Dizaynı təkmilləşdirin. Sifonun çıxış radiusu böyükdür. Elm adamlarından bəzi köməklər kömək edə bilər. Öz zəng sifonunuzu hazırlamısınızsa, təqdim etdiyimi sınayın. Buraxılışın "sürükləmə gücünü" yaxşılaşdırmaq üçün sifon çıxışına qısa (15 sm) bir balıq tankı borusu da bağlaya bilərsiniz.

3) Problem: Problar bütün sifon buraxılışlarını götürmür.

Məsləhət: Problarınızı qulaq çubuğu ilə təmizləyin. Bütün kabel əlaqələrini yoxlayın. Problarınızda yapışqan ola bilər. gözəl bir dəqiqlik faylı ilə silin.

4) Problem: Sifon buraxılışlarımın hamısı düzgün sayılır, lakin yağıntının hesablanması səhvdir.

Məsləhət: Sensorunuzu yenidən kalibr etməlisiniz. Qiymətləndirmələriniz altında r (sifonlama hərəkətinə düşən yağış) artırılmalıdır.

Addım 8: Gələcək Təkmilləşdirmələr və Test

1. Qızıl Plaka probları (yuyucular). Bu, yenidən mümkün korroziyaya kömək edəcəkdir.
2. Probları bir lazer diod və bir fotoşəkil rezistoru ilə əvəz edin.
3. Qiymətləndirmə modelini təkmilləşdirin. Sadə xətti model şiddətli yağışda uyğun olmaya bilər.
4. Yüksək sıxlıqlı yağışları ölçmək üçün birincisinin altına (çıxışda) ikinci daha böyük bir Bell Sifon əlavə edilə bilər.
5. Bir GUI üçün Caynne IOT təklif edirəm.

Qeyd: Böyük bir inkişaf nəşr olunur. PiSiphon Yağış Göstəricisinə baxın