Ultrasonik Yağ Ölçən: Raspebbery Pi Açıq Hava İstasyonu: 1 -ci hissə: 6 addım

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

Ticarətdə olan IoT (Əşyalar İnterneti) Hava stansiyaları bahalıdır və hər yerdə mövcud deyil (Cənubi Afrikada olduğu kimi). Ekstremal hava şəraiti bizə təsir edir. SA, onilliklər ərzində ən şiddətli quraqlığı yaşayır, yer üzü istiləşir və fermerlər kommersiya fermerləri üçün hökumətin texniki və ya maliyyə dəstəyi olmadan gəlir gətirmək üçün mübarizə aparırlar.

Ətrafında Raspberry Pi Vəqfinin İngiltərə məktəbləri üçün qurduğu kimi bir neçə Raspberry Pi hava stansiyası var, amma bu kütlə üçün əlçatmazdır. Bir çox analoq, bəzisi rəqəmsal, bərk vəziyyətdə, bəziləri hərəkət edən hissələrə və ultrasəs anemometrləri (küləyin sürəti və istiqaməti) kimi çox bahalı sensorlar var.

Cənubi Afrikada ümumi hissələri olan açıq mənbəli, açıq bir hardware Hava İstasyonu qurmağa qərar verdim və çox əyləncəli bir layihə ola bilər və çox əylənəcəyəm (və çətin baş ağrısı).

Möhkəm bir vəziyyətdə (hərəkətli hissələri yoxdur) yağış ölçmə cihazı ilə başlamağa qərar verdim. Ənənəvi çömçə kovası o mərhələdə məni heyrətləndirmədi (hətta o vaxta qədər heç istifadə etmədiyimi düşündüm). Düşünürdüm ki, yağış sudur və su elektrik enerjisi ötürür. Sensor su ilə təmasda olduqda müqavimətin azaldığı bir çox analoq rezistiv sensorlar var. Bunun mükəmməl bir həll olacağını düşündüm. Təəssüf ki, bu sensorlar elektroliz və oksidləşmə kimi hər cür anomaliyadan əziyyət çəkir və bu sensorlardakı oxunuşlar etibarsız idi. Elektrolizi aradan qaldırmaq üçün alternativ birbaşa cərəyan (sabit 5 volt, lakin müsbət və mənfi dirəkləri dəyişən) yaratmaq üçün hətta öz paslanmayan polad problarımı və röleləri olan kiçik bir elektron lövhə qururam, amma oxunuşlar hələ də qeyri -sabit idi.

Ən son seçimim Ultrasonik Səs sensoru. Göstəricinin üstünə bağlı olan bu sensor, suyun səviyyəsinə olan məsafəni ölçə bilir. Təəccübləndim ki, bu sensorlar çox dəqiq və çox ucuz idi (50 ZAR və ya 4 USD -dən az)

Addım 1: Lazım olan hissələr (Adım 1)

Aşağıdakılara ehtiyacınız olacaq

1) 1 Raspberry Pi (İstənilən modeldə Pi 3 istifadə edirəm)

2) 1 ədəd Çörək bürosu

3) Bəzi keçid kabelləri

4) Bir Ohm rezistor və iki (və ya 2.2) Ohm rezistor

5) Yağışı saxlamaq üçün köhnə uzun bir fincan. Özüm çap etdim (yumşaq nüsxə mövcuddur)

6) Köhnə bir əl ölçən yağış ölçmə cihazı (ya da özünüz dizayn edib çap edə bilərsiniz)

7) Suyu çəkmək üçün mililitr və ya tərəzi ölçmək üçün ölçmə cihazları

8) HC-SR04 Ultrasonik Sensor (Cənubi Afrikalılar bunları Communica'dan əldə edə bilərlər)

Addım 2: Dövrünüzü qurun (Adım 2)

Dövr qurmağa və bu layihə üçün python skriptlərini yazmağa kömək edəcək çox faydalı bir bələdçi tapdım. Bu skript məsafələri hesablayır və bundan istifadə edərək ölçmə tankınızın üstünə quraşdırılmış sensorla su səviyyəsi arasındakı məsafəni hesablayırsınız.

Burada tapa bilərsiniz:

www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi

Bunu öyrənin, dövrə qurun, pi -yə qoşun və python kodu ilə oynayın. Gərginlik bölücüsünü düzgün qurduğunuzdan əmin olun. GPIO 24 və GND arasında 2.2 ohm rezistor istifadə etdim.

Addım 3: Göstəricinizi qurun (Adım 3)

Göstəricinizi çap edə, mövcud bir ölçü və ya fincan istifadə edə bilərsiniz. HC-SR04 sensoru, əsas tankınızın yuxarı hissəsinə bağlanacaq. Həmişə quru qalacağından əmin olmaq vacibdir.

HC-SR04 sensorunuzun ölçü bucağını anlamaq vacibdir. Ənənəvi yağış ölçmə cihazlarından bir konusun üstünə yapışdıra bilməzsiniz. Normal silindrik kubok edəcəyəm. Uyğun bir səs dalğasının aşağı enməsi üçün kifayət qədər geniş olduğundan əmin olun. 75 x 300 mm PVC bir boru edəcəyini düşünürəm. Siqnalın silindrinizdən keçdiyini və düzgün şəkildə geri döndüyünü yoxlamaq üçün, bir hökmdarla silsilənin alt hissəsinə olan senzuradan olan məsafəni ölçün, bu ölçməni TOF (Uçuş vaxtı) sensorundan aldığınız məsafə ilə müqayisə edin. aşağıya.

Addım 4: Hesablamalar və Kalibrləmə (Adım 4)

1 millimetrlik yağış nə deməkdir? Bir mm yağış, 1000 mm X 1000 mm X 1000 mm və ya 1 m X 1 m X 1 m kubunuz olsaydı, yağış yağanda çöldə buraxsanız, kubun 1 mm yağış suyunun dərinliyi olacağını bildirir. Bu yağışı 1 litrlik bir şüşə içərisinə boşaltsanız, şüşə 100 % dolacaq və su da 1 kq ölçəcək. Fərqli yağış ölçü cihazlarının fərqli tutma sahələri var. Göstəricinizin tutma sahəsi 1m X 1m olsaydı, asan olar.

Ayrıca, 1 qram su şərti olaraq 1 ml -dir

Yağışınızı ölçmə cihazından mm olaraq hesablamaq üçün yağış suyunu çəkdikdən sonra aşağıdakıları edə bilərsiniz:

W yağıntının çəkisi qram və ya mililitrdir

A, toplama sahənizdir mm

R, ümumi yağıntının mm -dir

R = G x [(1000 x 1000)/A]

W-ni qiymətləndirmək üçün HC-SR04-dən istifadə etməkdə iki ehtimal var (R-ni hesablamaq üçün W lazımdır).

Metod 1: Düz Fizikadan istifadə edin

Https: //www.modmypi saytından python skriptindəki TOF (Uçuş Saatı) hesablamalarını istifadə edərək sensoru ilə HC-SR-dən ölçü cihazınızın altına qədər olan məsafəni ölçün (Bunu əvvəlki addımda da edirdiniz). com/blog/hc-sr04-moruqda pi-ultrasəs diapazonu sensoru Bu CD-yə zəng edin (Silindr Dərinliyi)

Silindrinizin alt hissəsinin sahəsini kvadrat mm uyğun bir şeylə ölçün. Buna IA zəng edin.

İndi silindrinizə 2 ml su (və ya istənilən miqdarda) atın. Sensorumuzdan istifadə edərək yeni su səviyyəsinə olan məsafəni mm ilə hesablayın, Cal Dist_To_Water).

Su dərinliyi (WD) mm -dir:

WD = CD - Dist_To_Water (Və ya silindr dərinliyi, senzordan su səviyyəsinə qədər olan məsafə)

Suyun təxmin edilən çəkisi yoxdur

W = WD x IA ml və ya qram olaraq (1 ml su çəkisi 1 qramdır)

Daha əvvəl izah edildiyi kimi, W x [(1000 x 1000)/A] ilə mm Yağış Yağışını (R) qiymətləndirə bilərsiniz.

Metod 2: Sayğacınızı Statistika ilə kalibr edin

HC-SR04 mükəmməl olmadığından (səhvlər əldə oluna bilər), silindrinizin uyğun olub olmadığını ölçmək ən azı sabitdir.

Sensor oxunuşları (və ya sensor məsafələri) asılı dəyişən və enjekte edilmiş su çəkiləri asılı dəyişən olaraq xətti bir model qurun.

Addım 5: Proqram təminatı (Adım 5)

Bu layihə üçün proqram təminatı hələ də inkişafdadır.

Https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi ünvanındakı python skriptləri istifadəyə yararlı olmalıdır.

Attach, özüm tərəfindən hazırlanmış bəzi faydalı python tətbiqləridir (Ümumi İctimai Lisenziya).

Daha sonra tam hava stansiyası üçün bir veb interfeysi inkişaf etdirməyi planlaşdırıram. Sayğacın kalibrlənməsi və sensorun oxunması üçün istifadə etdiyim proqramlardan bir neçəsi Əlavə et

Ölçəni statistik olaraq kalibr etmək üçün əlavə kalibrləmə skriptindən istifadə edin. Təhlil etmək üçün məlumatları bir elektron tabloya idxal edin.

Addım 6: Hələ Yapmalısınız (Adım 6)

Tankı dolduqda boşaltmaq üçün solenoid klapan lazımdır (Sensora yaxın)

İlk bir neçə yağış damlası həmişə düzgün ölçülmür, xüsusən də ölçü düzgün düzəldilməyibsə. Bu damlaları düzgün tutmaq üçün bir disdro sayğac hazırlayıram. Gələcəyimi sonrakı həyəcanlandırır.

Temperaturun TOF -ə təsirini ölçmək üçün ikinci bir ultrasəs sensoru çəkin. Tezliklə bu barədə bir yeniləmə göndərəcəyəm.

Kömək edə biləcək aşağıdakı mənbəni tapdım

www.researchgate.net/profile/Zheng_Guilin3/publication/258745832_An_Innovative_Principle_in_Self-Calibration_by_Dual_Ultrasonic_Sensor_and_Application_in_Rain_Gauge/links/540d53e00cf2f2b29a38392b/An-Innovative-Principle-in-Self-Calibration-by-Dual-Ultrasonic-Sensor-and-Application-in- Yağış Ölçer.pdf