PiSiphon-regenmeter (prototype): 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit project is een verbetering van de Bell siphon Rain Gauge. Het is nauwkeuriger en lekkende sifons zouden verleden tijd moeten zijn.

Traditioneel wordt regenval gemeten met een handmatige regenmeter.

Geautomatiseerde weerstations (inclusief IoT-weerstations) gebruiken normaal gesproken kantelbakken, akoestische disdrometers (Distribution of Drops) of laserdisdrometers.

Kiepbakken hebben bewegende delen die verstopt kunnen raken. Ze zijn gekalibreerd in laboratoria en meten mogelijk niet correct bij zware regenbuien. Disdrometers kunnen moeite hebben om kleine druppels of neerslag van sneeuw of mist op te nemen. Disdrometers hebben ook ingewikkelde elektronica en verwerkingsalgoritmen nodig om druppelgroottes te schatten en onderscheid te maken tussen regen, sneeuw en hagel.

Ik dacht dat een automatische overhevelende regenmeter nuttig zou kunnen zijn om een aantal van de bovenstaande problemen op te lossen. De sifoncilinder en trechter kunnen eenvoudig worden afgedrukt op een normale FDM 3D-printer (de goedkope met extruders, zoals RipRaps en Prusas).

Alleen natuurlijke krachten worden gebruikt om de sifoncilinder relatief snel te legen (sifon). De Siphon heeft geen bewegende delen.

Deze regenmeter bestaat uit een sifoncilinder, met enkele paren elektronische sondes op verschillende niveaus in de sifoncilinder. De sondes zijn verbonden met de GPIO-pinnen van een Raspberry PI. Zodra het water het niveau van elk sondepaar bereikt, wordt een high geactiveerd op de respectieve GPIO-ingangspin. Om elektrolyse te beperken, wordt de richting van de stroom die door de regen vloeit tussen de metingen gewijzigd. Elke meting duurt slechts milliseconden en er worden slechts enkele metingen in een minuut gedaan.

De PiSiphon-regenmeter is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van mijn originele Bell Siphon-regenmeter. Ik geloof dat het ook beter zou moeten zijn dan mijn ultrasone regenmeter, omdat de snelheid van het geluid te veel wordt beïnvloed door temperatuur en vochtigheid.

Stap 1: Wat heb je nodig?

1. Een Raspberry Pi (ik gebruikte een 3B, maar elke oude zou moeten werken)

2. 3D-printer - (om de sifoncilinder af te drukken. Ik zal mijn ontwerp aanleveren. U kunt het ook naar een afdrukservice brengen)

3. Oude regenmeter trechter (of u kunt er een afdrukken. Ik zal mijn ontwerp leveren.)

4. 10 x bouten, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) als sondes.

5. 20 x M3-moeren

6. 10 Fork Tipe plaatmetalen nokken

7. Elektrische draden en 10 startkabels met elk minstens één vrouwelijk uiteinde.

8. Breadboard (optioneel om te testen).

9. Python-programmeervaardigheden (voorbeeldcode wordt verstrekt)

10. Een grote spuit (60 ml).

11. Waterdichte behuizing voor de Raspberry Pi.

12. ABS-sap als uw bedrukte onderdelen abs of siliconenkit zijn.

13.6 mm aquariumbuis (300 mm)

Stap 2: Sifoncilinder en trechterassemblage

Ik gebruikte een DaVinci AIO-printer voor alle afdrukken.

Materiaal: ABS

Instellingen: 90% vulling, 0,1 mm laaghoogte, dikke schalen, geen steunen.

Monteer de sifoncilinder en trechter. Gebruik ABS-lijm

Montage van de sondes (M3 x 30 mm bouten met 2 moeren)

Steek de sondes (bouten) in de sifoncilinder en sluit deze af met ABS-lijm of siliconenkit. De sondes moeten zichtbaar zijn vanaf de open bovenzijde van de sifoncilinder om ze eventueel met een tandenborstel te kunnen reinigen. Deze contactpunten van de sondes moeten altijd schoon zijn. Zorg ervoor dat er geen ABS-lijm of siliconenkit op de contacten zit.

Bevestig de 10 draden aan elke sonde met behulp van plaatstalen pennen van het vorktype. Sluit de andere kant van de draden aan op de GPIO-pinnen. De pinout is als volgt:

Sondeparen: Sondepaar 1 (P1, laagste waterniveau), Pin 26 en 20)

Sondepaar 2 (P2), GPIO Pin 19 en 16

Sondepaar 3 (P3), GPIO Pin 6 en 12

Sondepaar 4 (P4), GPIO Pin 0 en 1

Sondepaar 5 (P5), GPIOPin 11 en 8

Stap 3: Test de sifon en kalibreer hem

U moet ervoor zorgen dat alle bedrading correct is uitgevoerd en dat de hardware correct werkt.

Voer PiSiphon_Test2.py uit

Resultaat 00000 = Water heeft niveau P1 niet bereikt (sondepaar 1)

Resultaat 00001=Water heeft niveau P1 bereikt (sondepaar 1)

Resultaat 00011=Water heeft niveau P2 bereikt (sondepaar 2)

Resultaat 00111=Water heeft niveau P3 bereikt (sondepaar 3)

Resultaat 01111=Water heeft niveau P4 bereikt (sondepaar 4)

Resultaat 11111= Water heeft niveau P5 bereikt (sondepaar 5).

Als alle waterstanden zijn gedetecteerd, voert u PiSiphon-Measure.py uit.

Uw Log_File wordt gegenereerd in dezelfde map als PiSiphon-Measure.py

Installeer de PiSiphon op een paal en zet deze waterpas. Als uw sifon wordt onderschat (of overschat), verhoogt (of verlaagt) u de rs-variabele in PiSiphon-Measure.py

Stap 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO komt eraan. Het gebruikt geen metalen sondes in het water en heeft zelfs een veel betere resolutie (minder dan 0,1 mm). Het zal een capacitieve bodemvochtsensor gebruiken (vloeibare e-tape is te duur in mijn land). Zie https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ hoe deze sensor presteert op een ESP32.