Calibració del pluviòmetre Arduino: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Introducció:

En aquest instructiu "construïm" un pluviòmetre amb Arduino i el calibrem per informar de les precipitacions diàries i horàries. El col·lector de pluja que estic fent servir és un pluviòmetre reutilitzat del tipus de cubell basculant. Provenia d’una estació meteorològica personal malmesa. No obstant això, hi ha un munt d’instructibles fantàstics sobre com fer-ne un des de zero.

Aquest instructable forma part d'una estació meteorològica que estic realitzant i és una documentació del meu procés d'aprenentatge disfressat de tutorial:)

Característiques del pluviòmetre:

• les mesures de les precipitacions diàries i horàries són en polzades per facilitar la càrrega a Weather Underground.
• El codi de denúncia del commutador magnètic no està inclòs per mantenir el codi senzill.
• en ser més un tutorial, el producte acabat és més que un prototip de prototip.

Pas 1: Alguna teoria

Les precipitacions es registren / mesuren en mil·límetres o polzades que tenen la dimensió de la longitud. És indicatiu de l’altitud de la pluja amb cada porció de la zona de pluja, si l’aigua de la pluja no s’hagués dissipat i desguassat. Per tant, una pluja d’1,63 mm significaria que si tingués un dipòsit pla anivellat de qualsevol forma, l’aigua de pluja recollida tindria una alçada a 1,63 mm del fons dels tancs.

Tots els pluviòmetres tenen una zona de captació de precipitacions i una mesura de la quantitat de pluja. La conca és la regió sobre la qual es recull la pluja. L’objecte de mesura seria un tipus de mesura de volum per a un líquid.

Així doncs, les precipitacions en mm o polzades serien

alçada de pluja = volum de pluja recollida / zona de captació

Al meu col·lector de pluja, la longitud i l'amplada eren d'11 cm per 5 cm, respectivament, donant una superfície de captació de 55 cm quadrats. Per tant, una col·lecció de 9 mil·lilitres de pluja significaria 9 cc / 55 cm quadrats = 0,16363 … cm = 1,6363 … mm = 0,064 polzades.

Al pluviòmetre de la galleda de bolcat, la galleda s’aconsegueix 4 vegades per 9 ml (o 0,064 … polzades de pluja) i, per tant, una sola punta és per a (9/4) ml = 2,25 ml (o 0,0161.. polzades). Si prenem lectures per hora (24 lectures al dia abans de reiniciar-les), mantenir una precisió de tres dígits significativa és prou decent.

Per tant, a cada consell / caiguda del dipòsit, el codi hi accedeix com 1 seqüència on-off-on o un clic. Sí, hem informat de 0.0161 polzades de pluja. Per repetir, des del punt de vista d’Arduino

un clic = 0,0161 polzades de pluja

Nota 1: prefereixo el sistema internacional d'unitats, però Weather Underground prefereix les unitats Imperial / EUA i, per tant, aquesta conversió en polzades.

Nota 2: Si els càlculs no són la vostra tassa de te, aneu a Volum de precipitacions, que proporciona una ajuda perfecta per a aquestes qüestions.

Pas 2: parts d’aquest projecte

La majoria de les parts estaven al voltant i hi havia un llistat just (per formalitat)

1. Arduino Uno (o qualsevol altre compatible)
2. Pluviòmetre de l'antiga estació meteorològica malmesa.
3. Taula de pa.
4. RJ11 per connectar el meu pluviòmetre a la taula de treball.
5. Resistència de 10K o superior per actuar com a resistència de pujada. N’he fet servir 15K.
6. 2 peces de filferros de pont a home
7. 2 filferro jumper home a home.
8. Cable USB; Un home a un home masculí

Eines:

Xeringa (es va utilitzar 12 ml de capacitat)

Pas 3: El col·leccionista de la pluja

Les fotos del meu col·leccionista de pluges haurien de deixar-ho clar a molts. De totes maneres, la pluja que cau sobre la seva zona de captació es canalitza cap a un dels dos cubs basculants que hi ha al seu interior. Els dos cubs basculants estan connectats com una serra i, a mesura que el pes de l’aigua de pluja (0,0161 polzades de pluja per a la meva) fa caure una galleda cap avall, es buida i els altres cubs pugen i es posicionen per recollir l’aigua de pluja següent. El moviment de decantació mou un imant sobre un "interruptor magnètic" i el circuit es connecta elèctricament.

Pas 4: Circuit

Per fer el circuit

1. Connecteu el pin digital # 2 d'Arduino a un extrem de la resistència.
2. Connecteu l’altre extrem de la resistència al pin de terra (GND).
3. Connecteu un extrem del connector RJ11 al pin digital núm. 2 d'Arduino.
4. Connecteu l’altre extrem del connector RJ11 al pin + 5V d’Arduino (5V).
5. Connecteu el pluviòmetre al RJ11.

El circuit està complet. Els cables de pont i la placa de connexió faciliten les connexions.

Per completar el projecte, connecteu l'Arduino al PC mitjançant el cable USB i carregueu l'esbós que es proporciona a continuació.

Pas 5: el codi

L’esbós RainGauge.ino (incrustat al final d’aquest pas) està ben comentat i, per tant, assenyalaré només tres seccions.

Una part compta el nombre de consells sobre dipòsit.

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

… … }

Una altra part comprova el temps i calcula la quantitat de pluja

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

i una altra part neteja la pluja del dia, a mitjanit.

if (now.hour () == 0) {

DailyRain = 0; …..

Pas 6: Calibració i proves

Desconnecteu el Rain Collector de la resta del circuit i realitzeu els passos següents.

1. Ompliu la xeringa amb aigua. Omple el meu de 10 ml.
2. Mantingueu el col·lector de pluja sobre una superfície plana i aboqueu a poc a poc l’aigua de la xeringa.
3. Tinc un recompte dels cubs que es bolquen. Quatre consells eren suficients per a mi, i vaig escórrer 9 ml de la xeringa. Segons els càlculs (vegeu la secció de teoria) vaig obtenir la quantitat de 0.0161 polzades de pluja per propina.
4. Inclou aquesta informació al meu codi al principi.

const doble bucketAmount = 0,0161;

Això és tot. Per obtenir més precisió, es poden incloure més dígits com 0,01610595. Per descomptat, s’espera que els números calculats variïn si el Rain Collector no és idèntic al meu.

A efectes de proves

1. Connecteu el Rain Collector al sòcol RJ11.
2. Connecteu l'Arduino al PC mitjançant el cable USB.
3. Obriu el monitor sèrie.
4. Aboqueu quantitats d’aigua mesurades prèviament i observeu la sortida quan s’acaba l’hora.
5. No aboqueu aigua, però espereu a completar la següent hora. La pluja horària ha de ser zero en aquest cas.
6. Mantingueu l’ordinador amb el circuit connectat alimentat durant la nit i comproveu si la pluja diària i la pluja horària es restableixen a zero a mitjanit. Per a aquest pas, també es pot canviar el rellotge de l'ordinador a un valor adequat (per veure les sortides del monitor sèrie en directe).

Pas 7: reflexions posteriors i agraïments

La resolució de les lectures de pluja en el meu cas és de 0,0161 polzades i no es pot fer més precisa. Les circumstàncies pràctiques poden disminuir encara més la precisió. Les mesures meteorològiques no tenen la precisió de la mecànica quàntica.

Part del codi es va manllevar de l'instrumentable de Lazy Old Geek.