Хэт авианы борооны хэмжигч: Raspebbery Pi нээлттэй цаг уурын станц: 1 -р хэсэг: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:03

Арилжааны боломжтой IoT (Internet Of Things) Цаг уурын станцууд үнэтэй бөгөөд хаа сайгүй байдаггүй (Өмнөд Африк шиг). Цаг агаарын эрс тэс нөхцөл байдал бидэнд нөлөөлж байна. SA нь сүүлийн хэдэн арван жилийн хамгийн ган гачгийг мэдэрч, дэлхий дулаарч, тариаланчид ашиг орлого олохын төлөө тэмцэж, арилжааны фермерүүдэд төрөөс техникийн болон санхүүгийн дэмжлэг үзүүлээгүй байна.

Их Британийн сургуулиудад зориулан Raspberry Pi Foundation -ийн барьдаг Raspberry Pi цаг уурын станцууд олон нийтэд хүртээмжтэй байдаггүй. Зарим аналоги, зарим нь дижитал, зарим нь хатуу төлөв, зарим нь хөдлөх эд анги, хэт авианы анемометр (салхины хурд, чиглэл) гэх мэт маш үнэтэй мэдрэгчтэй олон тооны мэдрэгч байдаг.

Би Өмнөд Африкт байдаг ерөнхий эд ангиудтай нээлттэй эх сурвалжтай, нээлттэй тоног төхөөрөмжийн цаг уурын станц барихаар шийдсэн нь маш хэрэгтэй төсөл байж магадгүй бөгөөд надад маш их хөгжилтэй байх болно (мөн толгой өвдөх).

Би хатуу төлөвтэй (хөдлөх хэсэг байхгүй) борооны хэмжигчээр эхлэхээр шийдсэн. Уламжлалт хувин хувин тэр үед надад тийм ч их сэтгэгдэл төрүүлээгүй (тэр үед би хэзээ ч ашиглаж байгаагүй гэж бодож байсан). Тиймээс бороо бол ус, ус нь цахилгаан дамжуулдаг гэж би бодсон. Олон аналог эсэргүүцэгч мэдрэгч байдаг бөгөөд мэдрэгч устай холбогдоход эсэргүүцэл буурдаг. Энэ бол төгс шийдэл байх болно гэж би бодсон. Харамсалтай нь эдгээр мэдрэгчид электролиз, исэлдэлт гэх мэт бүх төрлийн гажигтай байдаг бөгөөд эдгээр мэдрэгчийн уншилт нь найдваргүй байдаг. Би өөрөө зэвэрдэггүй ган датчик, релетэй жижиг хэлхээний самбар барьж цахилгаан гүйдлийг арилгахын тулд ээлжит тогтмол гүйдэл (тогтмол 5 вольт, гэхдээ эерэг ба сөрөг туйлуудыг ээлжлэн солих) бий болгосон боловч уншилт нь тогтворгүй хэвээр байв.

Миний хамгийн сүүлийн сонголт бол хэт авианы дууны мэдрэгч юм. Тоолуурын дээд хэсэгт холбогдсон энэхүү мэдрэгч нь усны түвшин хүртэлх зайг хэмжих боломжтой. Гайхалтай нь энэ мэдрэгч нь маш нарийвчлалтай, маш хямд (50 ZAR буюу 4 доллараас бага)

Алхам 1: Шаардлагатай эд ангиуд (Алхам 1)

Танд дараахь зүйл хэрэгтэй болно

1) 1 Raspberry Pi (Ямар ч загвар, би Pi 3 ашиглаж байна)

2) 1 талхны борд

3) Зарим холбогч кабель

4) Нэг Ом эсэргүүцэл ба хоёр (эсвэл 2.2) Ом эсэргүүцэл

5) Бороо хадгалах хуучин урт аяга. Би өөрийн хэвлэсэн (зөөлөн хуулбар байгаа)

6) Хуучин гарын авлагын борооны хэмжигч хэсэг (Эсвэл та өөрөө зохиож хэвлэж болно)

7) миллилитр эсвэл усны жингийн хэмжүүрийг хэмжих төхөөрөмж

8) HC-SR04 хэт авианы мэдрэгч (Өмнөд Африкчууд тэдгээрийг Communica-аас авах боломжтой)

Алхам 2: Хүрхээ бий болгох (Алхам 2)

Надад схемийг бий болгох, энэ төслийн питон скриптүүдийг бичихэд туслах маш хэрэгтэй гарын авлага олдлоо. Энэхүү скрипт нь зайг тооцоолох бөгөөд та үүнийг ашиглан хэмжигч савныхаа дээд хэсэгт суурилуулсан мэдрэгч ба усны түвшин хоорондын зайг тооцоолох болно.

Та эндээс олж болно:

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

Үүнийг судалж, хэлхээгээ бүтээж, пи -тэйгээ холбож, питон кодоор тоглоорой. Хүчдэл хуваагчийг зөв барьж байгаа эсэхийг шалгаарай. Би GPIO 24 ба GND хооронд 2.2 ом эсэргүүцэл ашигласан.

Алхам 3: Хэмжигчийг бүтээх (3 -р алхам)

Та хэмжигчээ хэвлэж, одоо байгаа хэмжигч эсвэл аяга ашиглаж болно. HC-SR04 мэдрэгч нь таны хэмжигч гол савны дээд хэсэгт бэхлэгдэх болно. Энэ нь үргэлж хуурай хэвээр байх эсэхийг шалгах нь чухал юм.

HC-SR04 мэдрэгчийн хэмжих өнцгийг ойлгох нь чухал юм. Та уламжлалт борооны хэмжигч хэлбэртэй конус хэлбэрийн орой дээр хавсаргаж болохгүй. Би ердийн цилиндр хэлбэртэй аяга хийх болно. Зөв дууны долгион ёроолд буухад хангалттай өргөн байгаа эсэхийг шалгаарай. 75 х 300 мм хэмжээтэй PVC хоолой хийх болно гэж би бодож байна. Дохио таны цилиндрээр дамжиж байгаа эсэхийг шалгахын тулд цензураас цилиндрийн доод хүртэлх зайг захирагчаар хэмжиж, хэмжилтийг TOF (нислэгийн цаг) мэдрэгчээс авсан зайтай харьцуулж үзээрэй. доод тал руу.

Алхам 4: Тооцоолол ба шалгалт тохируулга (4 -р алхам)

1 миллиметр бороо гэж юу гэсэн үг вэ? Нэг мм бороо гэдэг нь хэрэв та 1000mm X 1000mm X 1000mm эсвэл 1m X 1m X 1m хэмжээтэй шоотой байсан бол бороо ороход гадаа орхисон бол шоо 1 мм -ийн борооны усны гүнтэй болно гэсэн үг юм. 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. Хэрэв таны хэмжих хэрэгслийн талбай 1м X 1м байсан бол энэ нь амархан.

Түүнчлэн, 1 грамм ус нь ердийн 1 мл байна

Хур тунадасыг мм -ээр хэмжигчээс тооцоолохын тулд борооны усыг жинлэсний дараа дараахь зүйлийг хийж болно.

W бол хур тунадасны жин буюу миллиметр юм

А бол таны хураах талбай дөрвөлжин мм

R бол мм -ээр оруулсан нийт хур тунадас

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

W-ийг тооцоолохын тулд HC-SR04-ийг ашиглах хоёр боломж бий (R тооцоолоход танд W хэрэгтэй).

Арга 1: Энгийн физикийг ашиглах

Https: //www.modmypi дээрх python скрипт дэх TOF (Нислэгийн цаг) тооцооллыг ашиглан мэдрэгч ашиглан HC-SR-ээс хэмжигчийн доод хүртэлх зайг хэмжинэ (Та үүнийг өмнөх алхам дээр бас хийж байсан). com/blog/hc-sr04-бөөрөлзгөнө дээрх хэт авианы хүрээний мэдрэгчийг энэ CD рүү залгаарай (Цилиндрийн гүн)

Цилиндрийн доод ёроолын талбайг квадрат мм хэмжээтэй тохиромжтой зүйлээр хэмжинэ. Үүнийг IA гэж нэрлэнэ үү.

Одоо цилиндрт 2 мл ус (эсвэл тохирох хэмжээгээр) хийнэ. Манай мэдрэгчийг ашиглан усны шинэ түвшин хүртэлх зайг мм -ээр тооцоолно уу, Cal Dist_To_Water).

Усны гүн (WD) мм -ээр:

WD = CD - Dist_To_Water (Эсвэл цилиндрийн гүнээс цензураас усны түвшин хүртэлх зайг хасах)

Усны жингийн тооцоолсон хэмжээ байхгүй байна

W = WD x IA (мл эсвэл граммаар) (1 мл усны жин 1 грамм гэдгийг санаарай)

Одоо та өмнө нь тайлбарласны дагуу W x [(1000 x 1000)/A] -ээр хур тунадасыг (R) мм -ээр тооцоолж болно.

Арга 2: Тоолуураа статистикийн тусламжтайгаар тохируулна уу

HC-SR04 нь төгс биш тул алдаа гарч болзошгүй тул таны цилиндр тохиромжтой эсэхийг хэмжих нь ядаж тогтмол байх шиг байна.

Мэдрэгчийн уншилт (эсвэл мэдрэгчийн зай) -ыг хамааралтай хувьсагч, усны жинг хамааралтай хувьсагч болгон шугаман загвар бүтээх.

Алхам 5: Програм хангамж (Алхам 5)

Энэ төслийн програм хангамжийг боловсруулж байна.

Https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi дээрх питон скриптүүдийг ашиглах боломжтой байх ёстой.

Хавсрах нь миний боловсруулсан зарим ашигтай питон програмууд (Ерөнхий нийтийн лиценз) юм.

Би дараа нь цаг агаарын бүрэн станцын вэб интерфэйсийг хөгжүүлэхээр төлөвлөж байна. Тоолуурыг тохируулах, мэдрэгчийн заалтыг уншихад ашигладаг миний зарим програмыг хавсаргаарай

Тоолуурыг статистикийн хувьд тохируулахын тулд хавсаргах шалгалт тохируулгын скриптийг ашиглана уу. Өгөгдлийг дүн шинжилгээ хийх хүснэгтэд импортлох.

Алхам 6: Одоо ч гэсэн хийх ёстой (Алхам 6)

Сав дүүрсэн үед савыг хоослохын тулд соленоид хавхлага хэрэгтэй (Мэдрэгчийн ойролцоо)

Эхний хэдэн борооны дуслыг үргэлж зөв хэмждэггүй, ялангуяа хэмжигчийг зөв тэгшлээгүй тохиолдолд. Энэ дуслыг зөв барихын тулд би диск хэмжигч боловсруулж байна. Дараагийнх нь миний ирээдүйг үгүйсгэв.

TOF -ийн температурын нөлөөг хэмжих хоёр дахь хэт авианы мэдрэгчийг зарлах. Би удахгүй энэ талаар шинэчлэлт оруулах болно.

Би тусалж чадах дараах эх сурвалжийг оллоо

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- Rain-Gauge.pdf