Kalibrace dešťového měřidla Arduino: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Úvod:

V tomto Instructable 'konstruujeme' srážkoměr s Arduinem a kalibrujeme jej tak, aby hlásil denní a hodinové srážky. Sběrač deště, který používám, je přepracovaný srážkoměr typu vyklápěcího kbelíku. Přišlo to z poškozené osobní meteorologické stanice. Existuje však spousta skvělých návodů, jak si jej vyrobit od nuly.

Tento Instructable je součástí meteorologické stanice, kterou vytvářím, a je dokumentací mého procesu učení maskovanou jako tutoriál:)

Charakteristika srážkoměru:

• měření denních a hodinových srážek je v palcích pro snadné nahrání do Weather Underground.
• odstraňování kódu pro magnetický spínač není zahrnuto, aby byl kód jednoduchý.
• protože jde spíše o výukový program, hotový výrobek je spíše prototypem prototypu.

Krok 1: Nějaká teorie

Srážky jsou hlášeny/měřeny v milimetrech nebo palcích, které mají rozměr délky. Udává, jak vysoko v každé části dešťové oblasti pršelo, pokud se dešťová voda nerozptylovala a neodtékala. Srážky 1,63 mm by tedy znamenaly, že kdybych měl rovnou vyrovnanou nádrž jakéhokoli tvaru, měla by shromážděná dešťová voda výšku 1,63 mm ode dna nádrží.

Všechny srážkoměry mají spádovou oblast srážek a měření množství srážek. Povodí je oblast, ve které se shromažďuje déšť. Měřícím objektem by byl nějaký druh měření objemu kapaliny.

Srážky v mm nebo palcích by tedy byly

výška srážek = objem shromážděného deště / spádová oblast

V mém sběrači deště byla délka a šířka 11 cm x 5 cm, respektive dávala spádovou oblast 55 sq.cm. Shromáždění 9 mililitrů deště by tedy znamenalo 9 cm3/55 čtverečních cm = 0,16363… cm = 1,6363… mm = 0,064 palce.

U dešťového měřiče s výklopným kbelíkem se kbelík nakloní 4krát na 9 ml (nebo 0,064… palců deště), a tak jeden hrot je pro (9/4) ml = 2,25 ml (nebo 0,0161.. palce). Pokud vezmeme hodinové hodnoty (24 měření denně před resetováním), bude udržování tří významné číselné přesnosti dostatečně slušné.

Kód tedy ke každému tipu/bubnu lopaty přistupuje jako 1 sekvence zapnutí/vypnutí nebo jedno kliknutí. Ano, hlásili jsme 0,0161 palce srážek. Opakuji, z pohledu Arduina

jedno kliknutí = 0,0161 palce deště

Poznámka 1: Dávám přednost mezinárodnímu systému jednotek, ale Weather Underground dává přednost jednotkám Imperial/USA, a tak tato konverze na palce.

Poznámka 2: Pokud výpočty nejsou vaším šálkem čaje, přejděte na Volume of Rainfall, který v takových záležitostech poskytuje dokonalou pomoc.

Krok 2: Díly pro tento projekt

Většina dílů ležela kolem a spravedlivý seznam (pro formálnost) je

1. Arduino Uno (nebo jiné kompatibilní)
2. Srážkoměr ze staré poškozené meteorologické stanice.
3. Prkénko.
4. RJ11 pro připojení mého Rain Gauge k prkénku.
5. Rezistor 10K nebo vyšší, aby fungoval jako pull up odpor. Použil jsem 15K.
6. 2 kusy propojovacích vodičů muž-žena
7. 2 propojovací kabel typu male-to-male.
8. USB kabel; Muž až B muž

Nástroje:

Stříkačka (byla použita kapacita 12 ml)

Krok 3: The Rain Collector

Fotografie mého sběrače deště by měly mnohým objasnit. Každopádně déšť, který padá na jeho spádovou oblast, je směrován do jednoho ze dvou vyklápěcích kbelíků uvnitř. Dvě vyklápěcí vědra jsou spojena jako houpačka a jak hmotnost dešťové vody (0,0161 palce deště pro moji) sklápí jeden kbelík dolů, vyprázdní se a ostatní kbelíky se zvednou a umístí se, aby sbíraly další dešťovou vodu. Při převrácení se magnet přesune na „magnetický spínač“a obvod se elektricky spojí.

Krok 4: Okruh

Udělat obvod

1. Připojte digitální pin č. 2 Arduina k jednomu konci rezistoru.
2. Druhý konec odporu připojte k uzemňovacímu kolíku (GND).
3. Připojte jeden konec konektoru RJ11 k digitálnímu kolíku č. 2 Arduina.
4. Druhý konec konektoru RJ11 připojte ke kolíku +5V Arduina (5V).
5. Připojte srážkoměr k RJ11.

Okruh je kompletní. Propojení usnadňují propojovací vodiče a prkénko.

Pro dokončení projektu připojte Arduino k počítači pomocí kabelu USB a načtěte níže uvedenou skicu.

Krok 5: Kód

Skica RainGauge.ino (vložená na konci tohoto kroku) je dobře komentovaná, a proto poukážu pouze na tři části.

Jedna část počítá počet špiček klopných lopat.

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

… … }

Další část kontroluje čas a vypočítává množství srážek

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

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

a další část vyčistí déšť na den, o půlnoci.

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

dailyRain = 0; …..

Krok 6: Kalibrace a testování

Odpojte Rain Collector od zbytku obvodu a proveďte následující kroky.

1. Naplňte stříkačku vodou. Ten svůj naplním 10 ml.
2. Sběrač deště držte na rovném povrchu a kousek po kousku vylijte vodu ze stříkačky.
3. Počítám klopné kýble. Stačily mi čtyři špičky a vypustily 9 ml ze stříkačky. Podle výpočtů (viz část teorie) jsem dostal množství 0,0161 palce deště na hrot.
4. Tyto informace vkládám do svého kódu na začátku.

const double bucketAmount = 0,0161;

To je vše. Pro větší přesnost lze zadat více číslic, například 0,01610595. Samozřejmě se očekává, že se vaše vypočítaná čísla budou lišit, pokud váš Rain Collector není totožný s mým.

Pro testovací účely

1. Připojte Rain Collector k zásuvce RJ11.
2. Připojte Arduino k počítači pomocí kabelu USB.
3. Otevřete sériový monitor.
4. Nalijte dříve naměřená množství vody a po dokončení hodiny sledujte výstup.
5. Nalévejte žádnou vodu, ale počkejte na dokončení další hodiny. Hodinový déšť musí být v tomto případě nulový.
6. Udržujte počítač s připojeným obvodem napájený přes noc a sledujte, zda se denní déšť a hodinový déšť o půlnoci vynulují. V tomto kroku lze také změnit hodiny počítače na vhodnou hodnotu (sledovat výstupy na sériovém monitoru v přímém přenosu).

Krok 7: Myšlenky a poděkování

Rozlišení naměřených hodnot srážek je v mém případě 0,0161 palce a nelze je zpřesnit. Praktické okolnosti mohou dále snížit přesnost. Měření počasí nemají přesnost kvantové mechaniky.

Část kódu byla vypůjčena z instruktážního programu Lazy Old Geek.