Pluviòmetre PiSiphon (prototip): 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest projecte suposa una millora del pluviòmetre del sifó Bell. És més precís i els sifons amb fuites haurien de ser alguna cosa del passat.

Tradicionalment les precipitacions es mesuren amb un pluviòmetre manual.

Les estacions meteorològiques automatitzades (incloses les estacions meteorològiques IoT) normalment fan servir dipòsits basculants, desdròmetres acústics (distribució de gotes) o desdròmetres làser.

Els cubs basculants tenen parts mòbils que es poden obstruir. Es calibren als laboratoris i és possible que no es mesurin correctament en fortes tempestes de pluja. Els discòmetres poden tenir dificultats per recollir petites gotes o precipitacions de la neu o la boira. Els discòmetres també requereixen complexos electrònics i algoritmes de processament per estimar les mides de caiguda i distingir entre pluja, neu i calamarsa.

Vaig pensar que un pluviòmetre de sifonament automàtic pot ser útil per superar alguns dels problemes anteriors. El cilindre i l'embut de sifó es poden imprimir fàcilment en una impressora 3D FDM normal (les barates amb extrusores, com RipRaps i Prusas).

Només s’utilitzen forces naturals per buidar (sifó) el cilindre del sifó relativament ràpid. El sifó no té parts mòbils.

Aquest pluviòmetre consisteix en un cilindre de sifó, amb uns quants parells de sondes electròniques a diferents nivells del cilindre de sifó. Les sondes estan connectades als pins GPIO d’un Raspberry PI. Tan bon punt l’aigua arribi al nivell de cada parell de sonda, s’activarà un màxim al pin d’entrada GPIO respectiu. Per limitar l'electròlisi, la direcció del corrent que flueix a través de la pluja s'altera entre les lectures. Cada lectura només triga mil·lisegons i només es prenen algunes lectures en un minut.

El pluviòmetre PiSiphon és una millora significativa del meu pluviòmetre original Bell Siphon. Crec que també hauria de ser millor que el meu pluviòmetre per ultrasons, ja que la velocitat del so està molt influenciada per la temperatura i la humitat.

Pas 1: què necessiteu

1. Un raspberry pi (he utilitzat un 3B, però qualsevol vell hauria de funcionar)

2. Impressora 3D- (Per imprimir el cilindre de sifó. Jo proporcionaré el meu disseny. També el podeu portar a un servei d'impressió)

3. Embut antic pluviòmetre (o podeu imprimir-ne un. Us proporcionaré el meu disseny).

4. 10 x perns, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) com a sondes.

5. 20 x femelles M3

6. 10 puntes de xapa de forquilla

7. Cables elèctrics i 10 cables de pont amb almenys un extrem femella cadascun.

8. Taula de pa (opcional per a proves).

9. Habilitats de programació de Python (es proporciona un codi d'exemple)

10. Una xeringa gran (60 ml).

11. Carcassa impermeable per al raspberry pi.

12. Suc de ABS si les peces impreses són abs o segellador de silici.

13. Tub de tanc de peixos de 6 mm (300 mm)

Pas 2: cilindre de sifó i embut Assembley

Vaig utilitzar una impressora DaVinci AIO per a totes les impressions.

Material: ABS

Configuració: 90% d'ompliment, 0,1 mm d'alçada de capa, closques gruixudes, sense suports.

Muntatge del cilindre i de l'embut de sifó. Utilitzeu cola ABS

Muntatge de les sondes (cargols M3 x 30 mm amb 2 femelles)

Introduïu les sondes (cargols) al cilindre del sifó i segleu-lo amb cola ABS o segellador de silicona. Les sondes haurien de ser visibles des del costat obert superior del cilindre del sifó per permetre netejar-les si cal amb un raspall de dents. Aquests punts de contacte de les sondes han d’estar sempre nets. Assegureu-vos que no hi hagi cola ABS ni segellador de silicona als contactes.

Col·loqueu els 10 cables a cada sonda, utilitzant les orelles de xapa de tipus forquilla. Connecteu l'altre costat dels cables als pins GPIO. El Pinout és el següent:

Parells de sonda: Parell de sonda 1 (P1, nivell d’aigua més baix), pin 26 i 20)

Parell de sonda 2 (P2), pin 19 i 16 de GPIO

Parell de sonda 3 (P3), pin 6 i 12 de GPIO

Parell de sonda 4 (P4), pin 0 i 1 de GPIO

Parell de sonda 5 (P5), GPIOPin 11 i 8

Pas 3: proveu el sifó i calibreu-lo

Cal que us assegureu que tot el cablejat es faci correctament i que el maquinari funciona correctament.

Executeu PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = L’aigua no ha assolit el nivell de P1 (Parell de sonda 1)

Resultat 00001 = L'aigua ha assolit el nivell P1 (Parell de sonda 1)

Resultat 00011 = L'aigua ha assolit el nivell P2 (Parell de sonda 2)

Resultat 00111 = L'aigua ha assolit el nivell P3 (Parell de sonda 3)

Resultat 01111 = L'aigua ha assolit el nivell P4 (Parell de sonda 4)

Resultat 11111 = L’aigua ha assolit el nivell P5 (parell de sonda 5).

Si es detecten tots els nivells d'aigua, executeu PiSiphon-Measure.py.

El fitxer Log_File es genera al mateix directori que PiSiphon-Measure.py

Instal·leu el PiSiphon en una publicació i aniveleu-lo. Si el sifó està sota una estimació (o sobreestimació), augmenteu (o disminuïu) la variable rs a PiSiphon-Measure.py

Pas 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO arriba. No utilitzarà cap sonda metàl·lica a l’aigua i tindrà fins i tot una resolució molt millor (inferior a 0,1 mm). Utilitzarà un sensor de terra humit capacitiu (la cinta electrònica líquida és massa cara al meu país). Consulteu https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ com funciona aquest sensor en un ESP32.