Upimaji wa Mvua ya Ultrasonic: Raspebbery Pi Kituo cha hali ya hewa wazi: Sehemu ya 1: 6 Hatua

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Vituo vya hali ya hewa vinavyopatikana kibiashara (Internet Of Things) Vitu vya hali ya hewa ni ghali na haipatikani kila mahali (Kama Afrika Kusini). Hali ya hali ya hewa kali inatupata. SA inakabiliwa na ukame mgumu zaidi kwa miongo kadhaa, dunia inapokanzwa na wakulima wanajitahidi kutoa faida, bila msaada wa kiufundi au kifedha wa serikali kwa wakulima wa kibiashara.

Kuna vituo vichache vya hali ya hewa ya Raspberry Pi karibu, kama ile ambayo Raspberry Pi Foundation huijenga kwa shule za Uingereza, bud haipatikani kwa umma. Sensorer nyingi zinazofaa zipo, analogi zingine, dijiti, hali ngumu, zingine zina sehemu zinazohamia na sensorer ghali sana kama anemeter za ultrasonic (kasi ya upepo na mwelekeo)

Niliamua kujenga chanzo wazi, Kituo cha hali ya hewa cha vifaa vya wazi, na sehemu za jumla zinazopatikana Afrika Kusini inaweza kuwa mradi muhimu sana na nitakuwa na raha nyingi (na maumivu ya kichwa yenye changamoto).

Niliamua kuanza na hali ngumu (hakuna sehemu zinazohamia) kipimo cha mvua. Ndoo ya kitamaduni haikunivutia katika hatua hiyo (hata nilidhani sikuwa nimetumia moja wakati huo). Kwa hivyo, nilidhani, mvua ni maji na maji hufanya umeme. Kuna sensorer nyingi za kupingana za analogi ambapo upinzani hupungua wakati sensorer inawasiliana na maji. Nilidhani hii itakuwa suluhisho kamili. Kwa bahati mbaya sensorer hizo zinakabiliwa na kila aina ya kasoro kama electrolysis na deoxidation na usomaji wa sensorer hizo haukuaminika. Ninaunda hata uchunguzi wangu wa chuma cha pua na bodi ndogo ya mzunguko na upeanaji kuunda mbadala ya moja kwa moja (volt 5 ya kila wakati, lakini nikibadilisha miti chanya na hasi) kuondoa electrolysis, lakini usomaji bado haukuwa sawa.

Chaguo langu la hivi karibuni ni sensorer ya Sauti ya Ultrasonic. Sensor hii iliyounganishwa na juu ya kupima, inaweza kupima umbali kwa kiwango cha maji. Kwa mshangao wangu sensorer hizi zilikuwa sahihi na za bei rahisi sana (Chini ya 50 ZAR au 4 USD)

Hatua ya 1: Sehemu Zinazohitajika (Hatua ya 1)

Utahitaji yafuatayo

1) 1 Raspberry Pi (Mfano wowote, ninatumia Pi 3)

2) 1 Mkate wa Mkate

3) Baadhi ya nyaya za kuruka

4) Kinzani moja ya Ohms na kipinzani cha Ohms mbili (au 2.2)

5) Kikombe kirefu cha zamani cha kuhifadhia mvua. Nilichapisha yangu (nakala laini inapatikana)

6) Sehemu ya zamani ya upimaji wa mvua ya mwongozo (Au unaweza kubuni yako mwenyewe na kuiprinta)

7) Kupima vifaa vya kupima mililita au mizani kwa uzito wa maji

8) Sensor ya Ultrasonic ya HC-SR04 (Waafrika Kusini wanaweza kuipata kutoka kwa Communica)

Hatua ya 2: Kuunda Mzunguko wako (Hatua ya 2)

Nilipata mwongozo muhimu sana kunisaidia kujenga mzunguko na kuandika hati za chatu za mradi huu. Mkoba huu huhesabu umbali na utatumia kuhesabu umbali kati ya sensorer iliyowekwa juu ya tank yako ya kupima na kiwango cha maji

Unaweza kuipata hapa:

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

Jifunze, jenga mzunguko wako, unganisha na pi yako na ucheze karibu na nambari ya chatu. Hakikisha unaunda mgawanyiko wa voltage sahihi. Nilitumia kinzani cha 2.2 ohms kati ya GPIO 24 na GND.

Hatua ya 3: Jenga Upimaji wako (Hatua ya 3)

Unaweza kuchapisha upimaji wako, tumia kipimo kilichopo au kikombe. Sensorer ya HC-SR04 itaambatanishwa juu ya tank yako kuu ya kupima. Ni muhimu kuhakikisha kuwa itakaa kavu wakati wote.

Ni muhimu kuelewa pembe ya kipimo ya sensorer yako ya HC-SR04. Huwezi kuambatisha juu ya fomu ya koni viwango vya mvua vya jadi. Kikombe cha kawaida cha cylindrical kitafanya. Hakikisha ni pana ya kutosha kwa wimbi sahihi la sauti kwenda chini. Nadhani bomba la PVC la 75 x 300 mm litafanya. Ili kujaribu ikiwa ishara inapitia silinda yako na kurudi nyuma vizuri, pima umbali kutoka kwa censor hadi chini ya silinda yako na rula, linganisha kipimo hicho na umbali unaopata kutoka kwa sensor TOF (Wakati wa kukimbia) umbali unaokadiriwa hadi chini.

Hatua ya 4: Mahesabu na Upimaji (Hatua ya 4)

Je! Mvua ya milimita 1 inamaanisha nini? Mvua moja mm inamaanisha kuwa ikiwa ungekuwa na mchemraba wa 1000mm X 1000mm X 1000mm au 1m X 1m X 1m, mchemraba utakuwa na kina cha maji ya mvua 1 mm ikiwa uliiacha nje wakati kunanyesha. Ukimwaga mvua hii kwenye chupa ya Lita 1, itajaza chupa kwa 100% na maji pia yatapima 1kg. Vipimo tofauti vya mvua vina maeneo tofauti ya vyanzo. Ikiwa eneo lako la kupima maji lilikuwa 1m X 1m ni rahisi.

Pia, gramu 1 ya maji ni ya kawaida 1 ml

Ili kuhesabu mvua yako katika mm kutoka kwa kipimo chako unaweza kufanya yafuatayo baada ya kupima maji ya mvua:

W ni uzito wa mvua katika gramu au mililita

A ni eneo lako la kukamata katika mraba mm

R ni jumla ya mvua yako katika mm

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

Kuna uwezekano mbili katika kutumia HC-SR04 kukadiria W (Unahitaji W kuhesabu R).

Njia 1: Tumia Fizikia wazi

Pima umbali kutoka HC-SR hadi chini ya kipimo chako (Ulikuwa ukifanya hivyo pia katika hatua ya awali) na sensa ukitumia mahesabu ya TOF (Wakati wa Ndege) katika hati ya chatu kutoka https://www.modmypi. com / blog / hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi Piga CD Hii (Kina cha Silinda)

Pima eneo la chini ndani ya silinda yako na chochote kinachofaa katika mraba mm. Piga simu hii IA.

Sasa tupa maji 2 ml (au kiwango chochote kinachofaa) kwenye silinda yako. Kutumia sensa yetu, kadiria umbali wa kiwango kipya cha maji katika mm, Cal hii Dist_To_Water).

Kina cha Maji (WD) katika mm ni:

WD = CD - Dist_To_Water (Au kina cha Silinda Punguza Umbali kutoka kwa censor hadi usawa wa maji)

Hakuna uzani unaokadiriwa wa maji

W = WD x IA kwa ml au gramu (Kumbuka 1 ml uzito wa maji gramu 1)

Sasa unaweza kukadiria Mvua (R) kwa mm na W x [(1000 x 1000) / A] kama ilivyoelezwa hapo awali.

Njia ya 2: Pima mita yako na Takwimu

Kwa kuwa HC-SR04 sio kamili (makosa yanaweza kupata), inaonekana kama ni angalau kila wakati katika kupima ikiwa silinda yako inafaa.

Jenga mfano wa laini na usomaji wa sensa (au umbali wa sensa) kama ubadilishaji tegemezi na uzani wa sindano ya maji kama ubadilishaji tegemezi.

Hatua ya 5: Programu (Hatua ya 5)

Programu ya mradi huu bado inaendelea.

Hati za chatu kwenye https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi zinapaswa kutumika.

Ambatisha ni matumizi ya chatu muhimu (Leseni ya Umma kwa Jumla) iliyoundwa na mimi.

Nina mpango wa kuunda kiolesura cha wavuti kwa kituo kamili cha hali ya hewa baadaye. Ambatisha ni baadhi ya programu zangu zinazotumiwa kurekebisha mita na kusoma usomaji wa sensa

Tumia hati ya upatanishi ili kupima kipimo kitakwimu. Ingiza data katika lahajedwali ili uchanganue.

Hatua ya 6: Bado Unapaswa Kufanya (Hatua ya 6)

Valve ya Solenoid inahitajika kutoa tank ikiwa imejaa (Karibu na sensa)

Matone machache ya kwanza ya mvua hayapimwi kila wakati kwa usahihi, haswa ikiwa kipimo hakijasawazishwa vizuri. Ninaendelea kutengeneza mita ya disdro ili kunasa matone haya kwa usahihi. Disdro baadaye yangu ijayo.

Tangaza sensa ya pili ya ultrasonic kupima athari za temp kwenye TOF. Hivi karibuni nitatuma sasisho juu ya hili.

Nilipata rasilimali ifuatayo ambayo inaweza kusaidia

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- Upimaji wa Mvua.pdf