Хонхны сифон борооны хэмжигч: 8 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Үүний сайжруулсан хувилбар бол PiSiphon Rain Gauge юм

Уламжлал ёсоор хур тунадасыг гарын авлагын хэмжигчээр хэмждэг.

Цаг агаарын автомат станцууд (IoT цаг уурын станцыг оролцуулаад) ихэвчлэн хувин, акустик дисдрометр эсвэл лазер дисдрометр ашигладаг.

Шавар хувин нь бөглөрөх боломжтой хөдөлгөөнт хэсгүүдтэй байдаг. Тэдгээрийг лабораторид шалгалт тохируулга хийдэг бөгөөд аадар борооны шуурганд зөв хэмжихгүй байж магадгүй юм. Дисетрометрүүд цас, манангаас жижиг дусал, хур тунадас авахын тулд тэмцэж магадгүй юм. Дистрометрийн хувьд уналтын хэмжээг тооцоолох, бороо, цас, мөндрийг ялгахын тулд нарийн төвөгтэй электроник, боловсруулалтын алгоритм шаардлагатай байв.

Bell Sifhon Rain хэмжигч нь дээрх зарим асуудлыг даван туулахад хэрэгтэй байж магадгүй гэж би бодсон. Хонхны сифоныг энгийн FDM 3d принтер дээр хялбархан хэвлэх боломжтой (RipRaps, Prusas гэх мэт экструдер бүхий хямдхан).

Хон сифоныг усны түвшин тодорхой өндөрт хүрэхэд савыг автоматаар хоослохын тулд аквапоник ба загасны саванд ашигладаг. Танкийг харьцангуй хурдан хоослохын тулд зөвхөн байгалийн хүчийг ашигладаг. Сифон нь хөдлөх хэсгүүдгүй.

Хонхны сифон борооны хэмжигч нь хонхны сифоны гаралтын хэсэгт бие биетэйгээ ойрхон холбогдсон (гэхдээ бие биетэйгээ холбоогүй) хоёр датчикийг агуулдаг. Туршилтын бусад үзүүрүүд нь бөөрөлзгөнө pi -ийн GPIO тээглүүртэй холбогддог. Нэг зүү нь гаралтын зүү, нөгөө зүү нь оролтын зүү байх болно. Борооны хэмжигч нь тодорхой хэмжээний ус агуулдаг бол байгалийн хүч хэмжигчийг хоослох болно. Ус нь хонх сифон гаралтын мэдрэгчийг дайран өнгөрөх бөгөөд GPIO оролтын зүү дээр усны өндөр бүртгэгдэх болно. Энэхүү сифон хийх үйлдэл нь миний хонхны сифон загварыг ашиглан ойролцоогоор 2.95 грамм (мл) бичлэг хийх болно. Хэрэв миний 129 мм диаметртэй юүлүүрийн диаметртэй борооны хэмжигчийг ашиглавал 2.8 грамм ус +/- 0.21676 мм бороотой тэнцэнэ. Сифон хийх үйлдэл бүрийн дараа (ус гаргах үйл явдал) оролтын зүү нь гаралт болж, гарч болзошгүй электролизээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд гаралт нь оролт болно.

Энэхүү төслийн зорилго бол нээлттэй техник хангамжийн цаг уурын станцуудад холбоход зориулагдсан мэдрэгчийг ашиглах явдал юм. Энэ мэдрэгчийг бөөрөлзгөнө pi дээр туршиж үзсэн боловч бусад микроконтроллерууд бас ажиллах ёстой.

Хонхны сифонуудын талаар илүү сайн ойлголттой болохын тулд үүнийг үзээрэй

Алхам 1: Танд хэрэгтэй зүйл

1. Нэг бөөрөлзгөнө пи.
2. 3D принтер
3. Хуучин борооны хэмжигч юүлүүр (Эсвэл та үүнийг хэвлэж болно. Би загвараа өгөх болно.)
4. 2 X угаагчийг датчик болгон (миний дизайны хувьд 5x25x1.5 мм)
5. Breadboard (туршихад зориулагдсан).
6. Зарим Python ур чадварууд туслах болно, гэхдээ бүх кодыг оруулсан болно.
7. Калибровкийг нарийн тааруулах электрон хуваарь. Том хэмжээний тариур (60мл) ашиглаж болно.
8. Бөөрөлзгөнө pi -ийн ус нэвтэрдэггүй бүрхүүл.
9. супер цавуу
10. 2 матар харайлт, 2 эрэгтэй -эмэгтэй үсрэгч
11. 110 мм PVC хоолой, +/- 40 см урт

Алхам 2: Хонхны сифоныг зохион бүтээж хэвлэх

Миний загварыг Autocad123D ба STL форматаар хайж олоорой. Та дизайнтай хамт тоглож болно, гэхдээ дизайныг өөрчилснөөр гоожсон, ажиллагаагүй хонхны сифон үүсч магадгүй юм. Минийхийг XYZ DaVinci AIO дээр хэвлэсэн. Дэмжлэгийг аль хэдийн загварт оруулсан тул нэмэлт дэмжлэг шаардлагагүй байж магадгүй юм. Би зузаан бүрхүүлийг сонгосон, 90% дүүргэгч, 0.2 мм өндөр. PLA нь гадаа доройтох тул ABS Filament -ийг ашигладаг. Юүлүүрийг хэвлэсний дараа гадны нөлөөнөөс хамгаалахын тулд нийлэг шүршигч түрхээрэй. Нийлэг шүршигчийг хонхны сифоноос хол байлга, учир нь цацах нь сифон дахь усны урсгалыг хааж болзошгүй юм. Сифонд ацетон банн өгөх ёсгүй

Би давирхай хэвлэгчийг хараахан туршиж үзээгүй байна. Хэрэв та давирхай ашигладаг бол сифоныг буруу хэлбэрт оруулахгүйн тулд давирхайг нарнаас хамгаалах хэрэгтэй.

(Энэхүү загвар нь анхны хувилбарын сайжруулалт юм: Хувилбарын огноо 2019 оны 6 -р сарын 27)

Алхам 3: Сифон угсрах

Хавсаргасан зургуудыг судлаарай. Супер цавуу ашиглан бүх эд зүйлийг хавсаргана. Супер цавуу нь дамжуулагч биш бөгөөд таны холбоо барих бүх цэгүүд супер цавуунаас хол байх ёстой гэдгийг санаарай. Би бөөрөлзгөнө пи дээрх датчик (угаагч) -ыг эрэгтэй, эмэгтэй холбогчтой холбохын тулд матрын холбогчийг ашигласан. Нэг датчик нь GPIO 20, нөгөө нь 21 -тэй холбогдсон байх ёстой. Энэ хэлхээнд резистор шаардлагагүй. Супер цавуу хэрэглэхдээ датчикны усыг битүүмжлэхийг хичээгээрэй. Цахиурын гель нь бас туслах болно.

110 мм -ийн PVC хоолойд сифоноо хараахан таглаж болохгүй, үүнийг эхлээд туршиж үзэх шаардлагатай.

Алхам 4: Туршилтыг шалгах

Python кодоо хадгалахыг хүссэн лавлахдаа "rain_log.txt" файл үүсгэнэ үү.

Өөрийн дуртай python IDE -ийг нээгээд дараах кодыг оруулна уу. Үүнийг siphon_rain_gauge2.py хэлбэрээр хадгална уу. Питон кодыг ажиллуулна уу. Юүлүүртээ хиймэл бороо нэмж оруулаарай. Сифон ус гаргах бүрт нэг л тоо байгаа эсэхийг шалгаарай. Хэрэв сифон буруу тоолж байгаа бол алдааг олж засварлах хэсгийг үзнэ үү.

#Хонх-сифон борооны хэмжигч

#JJ Slabbert хэвлэлтээр боловсруулсан ("Хонхны сифон борооны хэмжигч хэдэн дусал хүлээж байна …") импортлох gpiozero импортлох хугацаа r = 0.21676 #Энэ бол сифон ялгаруулах үйлдэл бүрт тохируулсан хур тунадас юм. t = 0 #Нийт хур тунадас f = нээлттэй ("rain_log.txt", "a+") n = 0 байхад Үнэн: #Сифон хийх бүрийн дараа 20, 21 -р зүү нь n/2 == int (n): сифон = 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 ()))) хэвлэх ("Нийт бороо орсон:"+str (float (t))+" мм "+орон нутгийн цаг) f.write (str (t)+", "+localtime+" / n ") sifon.close () output.close () time.sleep (1.5)

Алхам 5: Тооцоолол ба тооцоо

Хур тунадасыг яагаад зайгаар хэмждэг вэ? 1 миллиметр бороо гэж юу гэсэн үг вэ? Хэрэв та 1000mm X 1000mm X 1000mm эсвэл 1m X 1m X 1m хэмжээтэй шоотой байсан бол бороо ороход гадаа орхисон бол шоо нь 1 мм -ийн гүнтэй байх болно. Хэрэв та энэ бороог 1 литрийн багтаамжтай саванд хийвэл савыг 100 % дүүргэх бөгөөд ус нь 1 кг жинтэй болно. Өөр өөр борооны хэмжигч нь өөр өөр ус хураах талбайтай байдаг.

Түүнчлэн, 1 грамм ус нь ердийн 1 мл байна.

Хэрэв та миний загварыг хавсаргасан байдлаар ашиглавал шалгалт тохируулга хийх шаардлагагүй болно.

Борооны хэмжигчийг тохируулахын тулд та 2 аргыг ашиглаж болно. Хоёр аргын хувьд хувилбарыг тоолох (сифон хийх үйлдлүүд) attach python (өмнөх алхам) програмыг ашиглана уу. Сифон ус гаргах бүрт нэг л тоо байгаа эсэхийг шалгаарай. Хэрэв сифон буруу тоолж байгаа бол алдааг олж засварлах хэсгийг үзнэ үү

Эхний арга: Одоо байгаа (хянах) борооны хэмжигчийг ашиглана уу

Энэ аргыг ажиллуулахын тулд таны хонхны сифон юүлүүр нь хяналтын борооны хэмжигчтэй ижил газар байх ёстой. Сифон юүлүүр дээрээ хиймэл бороо оруулж, питоноор гаргасан хувилбаруудын тоог тоол. Бүх усыг сифоноор цуглуулна. борооны хэмжигч таны хяналтанд байна. Ойролцоогоор 50 хувилбар гарсны дараа (Сифон хийх үйлдэл) борооны хяналтыг хянах хэмжигчээр хэмжинэ

Сифон хийх үйлдэл тутамд мм -ээр орох дундаж хур тунадасыг R гэж үзье

R = (Хяналтын хэмжигч дэх нийт хур тунадас)/(Сифон хийх үйлдлийн тоо)

Хоёр дахь арга: Хур тунадасны хэмжээг жинлээрэй (танд электрон хэмжээс хэрэгтэй болно)

Сифон хийх үйлдэл тутамд мм -ээр орох дундаж хур тунадасыг R гэж үзье

W -ийг нэг сифон хийх үйлдэл дэх усны жинг грамм эсвэл мл -ээр тооцъё

А -ийг юүлүүрт хуримтлуулах талбай гэж үзье

R = (Wx1000)/А.

Тохируулга хийхийн тулд тариур ашиглан хонхны сифон руу аажмаар ус хийнэ. Усыг мэдэгдэж буй жинтэй шилэн аяганд ав. Сифоныг дор хаяж 50 удаа хоослох хүртэл усыг үргэлжлүүлэн тарина. Шилэн доторх усыг жинлэнэ. Сифоноос ус гаргах бүрт гарах усны дундаж жинг (W) тооцоол. Миний дизайны хувьд энэ нь ойролцоогоор 2.95 грамм (мл) байв. 129 мм диаметртэй, 64.5 мм радиустай миний юүлүүрт

A = pi*(64.5)^2 = 13609.8108371

R = (2.95*1000) /13609.8108371

R = 0.21676

Хэрэв танд электрон хэмжүүр байхгүй бол та том хэмжээтэй (60 мл/грамм) тариур ашиглаж болно. Сифон ус ялгаруулах тоог тоолоход л хангалттай

W = (Тариурын хэмжээ мм -ээр)/(Сифон ус ялгаруулах тоо)

Python програмыг шинэ R утгаар шинэчилнэ үү.

Хонхны сифон (Миний дизайн) бүх усыг гаргахад 1 секунд орчим хугацаа шаардагдана. Дүрмээр бол суллах үед сифон руу орж буй ус мөн суллагдана. Энэ нь аадар борооны үед хэмжилтийн шугаман байдалд нөлөөлж болно. Илүү сайн статистик загвар нь тооцооллыг сайжруулж чадна.

Алхам 6: Талбар руу очно уу

Угсарсан хонхны сифон болон юүлүүрээ тохиромжтой бүрхүүлд хий. Би 110 мм -ийн PVC хоолой ашиглаж байсан. Мөн таны холбогдсон бөөрөлзгөнө pi ус нэвтэрдэггүй бүрхүүлд байгаа эсэхийг шалгаарай. Миний PI нь демо зорилгоор цахилгаан банкаар тэжээгддэг боловч зохих гадаад цахилгаан хангамж эсвэл нарны системийг ашиглах ёстой.

Би VNC ашиглан таблетаараа дамжуулан PI -тэй холбогдсон. Энэ нь би суулгацынхаа хур тунадасыг хаанаас ч хянах боломжтой гэсэн үг юм.

Хиймэл бороо оруулж, мэдрэгч хэрхэн ажилладагийг үзээрэй.

Алхам 7: Алдааг олж засварлах

1) Асуудал: Хэрэв би сифон програмыг python програмаар тоолвол апп нэмэлт хувилбаруудыг тоолно.

Зөвлөгөө: Хонхны сифон дахь мэдрэгчүүд хаагдаж магадгүй бөгөөд тэдгээрийн хооронд усны дусал гацсан байна.

2) Асуудал: Сифоноор ус дусалж байна.

Зөвлөгөө: Энэ бол дизайны алдаа юм. Дизайныг сайжруулах. Сифон гаралтын радиус нь том хэмжээтэй байж магадгүй юм. Эрдэмтдийн зарим тусламж тусалж магадгүй юм. Хэрэв та хонхны сифоноо өөрөө зохион бүтээсэн бол миний өгсөн нэгийг туршиж үзээрэй. Түүнчлэн суллах "чирэх хүч" -ийг сайжруулахын тулд богино (15 см) загасны савны хоолойг сифон гаралтын хэсэгт холбож болно.

3) Асуудал: Сорьцууд сифоны бүх хувилбарыг авдаггүй.

Зөвлөгөө: Чихний саваагаар мэдрэгчээ цэвэрлээрэй. Бүх кабелийн холболтыг шалгана уу. Таны датчик дээр цавуу байж магадгүй. нарийн нарийвчлалтай файлаар устга.

4) Асуудал: Миний сифон ялгаруулалтыг бүгд зөв тоолсон боловч хур тунадасны тооцоо буруу байна.

Зөвлөгөө: Та мэдрэгчээ дахин тохируулах хэрэгтэй. Хэрэв танд r (сифон хийх үйлдэл бүрийн хур тунадас) хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байна.

Алхам 8: Ирээдүйн сайжруулалт ба туршилт

1. Алтан хавтан ялтсууд (угаагч). Энэ нь болзошгүй зэврэлтэнд дахин туслах болно.
2. Сорьцыг лазер диод ба гэрэл эсэргүүцэгчээр солино.
3. Тооцооллын загварыг сайжруулах. Энгийн шугаман загвар нь хүчтэй бороонд тохирохгүй байж магадгүй юм.
4. Өндөр нягтралтай бороог хэмжихийн тулд хоёр дахь том хонхны сифоныг эхнийх нь доор (гаралтын хэсэгт) нэмж болно.
5. GUI -ийн хувьд би Caynne IOT -ийг санал болгож байна.

Тэмдэглэл: томоохон сайжруулалтыг нийтэлсэн болно. PiSiphon борооны хэмжигчийг үзнэ үү