WetRuler-Океандын бийиктигин өлчөө: 8 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Бул жайдын башында Аляскадагы Принс Уильям Саунд деп аталган аймак күтүлбөгөн жерден цунамиге башталган глобалдык жылуулуктан жабыркайт деп жарыяланган. Бул ачылышты жасаган илимпоздор тоо артында фьордго тайып, 30 фут толкунду баштай турган, акыры Уиттиер шаарын сүзүп кете турган таштанды таштап кеткен, тез артка чегинүүчү муздун аймагын көрсөтүштү. Бул мурда болгон, 1964 -жылдагы жер титирөө учурунда, анын айланасында фьорддордо көптөгөн цунами башталган жана жээкте Виттиер менен Вальдез, анын ичинде бир нече адам каза болгон. Вирустун коркунучу бар круиздик кайыктар бул жерге жакын барбоону чечишти жана USFS ижарага алынган бардык кабиналарга акчаны кайтарып берүүнү сунуштады. Бир жумадан кийин цунами тууралуу эскертүү бардык уюлдук телефондорубузга тийди! Суу астындагы маяк жээкте кичинекей жер титирөө менен байланышкан толкунду байкады. Бардык облустук шаарларга суунун жанында болсо, эвакуациялоо керектиги айтылды. Бул эч нерсеге жеткен жок. Бул окуяларга кандай баа бересиз? Бул Instructable океандын бийиктигин өлчөө жана LORA ресиверине же түз GSMге жөнөтүүгө жөндөмдүү кичинекей сенсорлордун имараты жөнүндө маалымат берет. Бирдиктер чакан жана айлана -чөйрөгө туруктуу көрүнөт жана күн менен иштейт. Мен аларды бул жерде кайталанма толкундардын бийиктигине жетүү үчүн сынап көрдүм, бирок алар толкундун бийиктиги жана цунаминин божомолдору үчүн да колдонулушу мүмкүн.

1 -кадам: Сиздин материалдарды чогултуу

Мен курган эки жөнөтүүчү блок бар-бири GSM (уюлдук телефон) жүктөөсүн, экинчиси LORA жүктөөнү камтыйт. Сиз ошондой эле Sat маягы менен иштешүүнү ойлонсоңуз болот, анткени бул аймактардын көбүндө уюлдук байланыш жок. Бул инструменттердин жүрөгүндөгү сенсор MS5803-14BA жана аны ар кандай сценарийлерде колдонуу жана чогултуу бул веб-сайттардан табууга болот: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-… жана http:/ /owhl.org. Булардын экинчиси, толкундун бийиктигин узак мөөнөттүү өлчөө үчүн PCB менен иштелип чыккан, эң сонун иштелип чыккан логистти көрсөтөт. Сенсорлор орнотууга жараша сууга бир нече айдан бир жылга чейин чыдамкай көрүнгөн.

1. MS5803-14BA-буларды DigiKeyден 13 долларга алсаңыз болот, бирок сиз кандайдыр бир үстүртөн ширетүү иштерин жасашыңыз керек же SparkFunдан алдын ала жасалган тактаны алышыңыз керек, бирок ал сизге 60 долларды кайтарып берет. Эгер сиз аны DIY менен иштетсеңиз, анда ага ширетүү үчүн кичинекей Adafruit тактайы жана мен үчүн пайдалуу болгон кээ бир темпер гели (140F) керек болот. Cavepearlproject буларды кантип колго түшүрүү керектигин үйрөткүчкө ээ-мен Amazonдан 30 долларга арзан кайра иштетүүчү станцияны алууну сунуштайм.

2. LILYGO 2шт TTGO LORA32 868/915Mhz ESP32 LoRa-$ 27 бул LORA кутусуна арналган.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $ 55-бул сонун такта. Бул голограмма сим менен кемчиликсиз иштейт. Тилекке каршы, алардын Arduino Sim бир нече аракетке карабай жаңы кызматы менен иштей албадым. Эгер дагы эле 2GM кызматына кире турган болсоңуз, анда арзаныраак нерсе менен барсаңыз болот, бирок бул Аляскада таптакыр ишке ашпай калды.

4. Solar Cells Uxcell 2Pcs 6V 180mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY үчүн Light Toys Charger 133mm x 73mm $ 8

5. 18650 Батарея $ 4

6. TP4056-заряддагыч $ 1

7. Жашыл LED шакеги менен бышык металлды күйгүзүү/өчүрүү - 16мм жашыл күйгүзүү/өчүрүү $ 5

8. Icstation 1S 3.7V Lithium Ion Battery Voltage Tester Indicator 4 Sections Blue LED Display $ 2

9. Adafruit TPL5111 Төмөн Power Таймер Breakout-сонун кичинекей убакыт түзмөк $ 6.00

10. N -канал күчү MOSFET - 30V / 60A $ 1.75

11. SandboxElectronics X2ден дифференциалдуу I2C Long Cable Extender PCA9600 модулу (ар бири 18 доллар) - адабиятта I2C үчүн узун кабелдер менен ийгиликтер бар, бирок Аляскада күн сайын 25 фут толкуну менен узун кабелдер керек… ооба, кээ бир кабель.. Мен чоң кутучаны колдондум 23 г 4 буралган жуп кабель, сыртка ылайыктуу.

12. Adafruit BMP388 - Precision Barometric Pressure and Altimeter $ 10

2 -кадам: сенсорлорду куруу

Сенсорлор кичинекей ПХБга үстү менен ширетилиши керек. Мурунку эки иш сизге муну кантип жасоо керектиги жөнүндө кеңеш берет. Мен сенсорлорду да, кичинекей такталарды дагы Digikeyден сатып алдым. Адафруттун төмөн температурадагы ширетүүсүн колдонуңуз жана сенсордун бутуна жанаша турган эң кичине өлчөмдү тактага койгула. Аны кайра эритүү үчүн кайра иштетүүчү үйлөгүчтү колдонуңуз. Мен муну колум менен ширетүү жөндөмүм менен кыла алган жокмун жана кээ бир блокнотторду кыскартып койдум. Эгерде өткөргүчтөрүңүздү туура текшерип көрсөңүз, калган зымдар оңой-электр менен жердин ортосундагы кичинекей конденсаторду (0.1n) коюп, CS менен PSBди көтөрүп, I2Cди иштетүү жана сенсордун дарегин башкаруу. (Сүрөттү караңыз) Сизде эки тандоо бар 0 X 76 Hi жана 0 X 77 Lo үчүн. Мен экөөнү тең сенсордун таякчасын түзүп, сенсорлоруңдун бир бутун бир -биринен алыстатып, өлчөөчү нерсеңердин басымын айырмалаш үчүн бердим. Мен сенсор үчүн тунук эпоксиден толугу менен капталган болуш үчүн 3D басылган корпусту долбоорлодум. Конустун оозу сенсордун кичинекей дат баспаган моюнуна эң сонун дал келет жана мөөрлөнгөн жайгаштыруу кичинекей суперключ шакеги менен аткарылып, аны эпоксиддик капсула үчүн мөөрлөйт.

3 -кадам: 3D турак жайыңызды басып чыгарыңыз

GSM жана Лора үчүн эки негизги корпус күн панелдеринин каптал панели менен бирдей. Лоранын бирден -бир модели үстүңкү бөлүктүн диаметри боюнча бургуланышы керек болгон антенна тешиги болгон. GSM антеннасы башка кутунун ичине туура келет. Ар биринин башкаруу панели батарейканын деңгээлинин экранын күйгүзүү үчүн ON/OFF жана баскычтары үчүн тешиктери менен бирдей. Буттар өзүнчө басылып, бурчтардагы корпустарга жабыштырылган жана ар кандай орнотуу параметрлерин камсыз кылат. Чакан мунара жана бурама капкак microUSB тешигинин тешигинин тегерегине чапталып, аны суу кирип кетүүдөн коргойт. Аппарат негизинен өтө сууга чыдамдуу жана жылуулуктун бузулушун азайтуу үчүн ПЭТГде басылган. Мен корпуста 3мм бурамалар үчүн негизги корпуста жылуулук салынган жез бурамаларды колдончумун. Сенсорлор үчүн эки тиркеме үчүн файлдар бар-биринде эки сенсор бар, ал эми люцит пластиктин таякчасына I2C "күчөткүч" кутусуна орнотулган, ичке микросхема орнотулган жана эпоксидделген. Бул таякчада монтаждоо параметрлерин жайгаштыруу үчүн 3D басылган эки тешик бар. Башка сенсор корпусу - бул сенсорлордун бири сайылган жалгыз шайба жана анын ичине эпоксидделген I2C "күчөткүчүнүн" кесилиши. Мунун баары PETGде басылган. Калган файлдар - бул OLED үчүн кичине терезеси бар Lora алуучу блогунун кичинекей корпусу.

4 -кадам: Wire It

Сенсорлор SDA линиялары, SCL линиялары, Pos жана Gnd менен параллелдүү түрдө өткөрүлөт, бардыгы төрт өткөргүч менен бир ийилген кабелге бириктирилген. I2C күчөткүчтөрүн колдонуу абдан оңой-эки линзаны киргизүү линияларына жана 60 метрге чейинки узун кабелди бир эле типтеги кабыл алуучу блокко тиркөө. Эгерде сиз дагы көпкө барсаңыз, тактайдагы резисторлорду өзгөртүүгө туура келиши мүмкүн. Калгандары үчүн электр схемалары жогоруда. Бул схема Adafruit TPL5111ге кубаттуулукту жөнөтүүчү күйгүзүү/өчүрүү менен иштейт, ал 57 Омго орнотулган, аны 10 мүнөт сайын күйгүзүү-сиз, албетте, муну азыраак же көбүрөөк маалымат берүү жыштыгына тууралай аласыз. Бул башкы тактанын үстүндөгү MOSFETти башкарат (же Лора же Arduino 400 GSM). (Мен GSM жана ESP32 сыяктуу такталар TPL үчүн өтө чоң күчкө ээ экенин таптым, эгерде алар менен MOSFET колдонулбаса …) Сенсорлорго жана BMP388ге кубат күйгүзүлгөндө негизги тактадан келет: 3v. Тартуу резисторлору I2C күчөткүчтөрүндө жана бул схемадагы сенсорлор үчүн аларга кереги жок. TP4056 заряддоо тактасы эки күн панели жана 18650 батарейкасы тиркелген менен жакшы иштейт. Кнопка батарейканын кубаттуулугун кичинекей экран деңгээлине туташтырат. Lucite таякчасына тиркелген эки сенсор BMP388 (0 X 77) дарегин камтыган эки жеткиликтүү даректерди колдонот, андыктан сиз BMPди SPI менен негизги такталарга туташтырууңуз керек, эгерде сиз эки суунун басым сенсорун колдонуп жатсаңыз. Эгерде сиз бирөөнү (шайбаны) колдонуп жатсаңыз, аны I2C менен туташтырып, BMP үчүн калган жеткиликтүү даректи (0 X 77) колдоно аласыз.

5 -кадам: Аны куруңуз

Мен баарын шылдыңдоо үчүн тактайчаларды колдондум. Негизги такта TPL, BMP баары бир тактада кетти. Өчүргүчтөр резина громтеттери менен ордуна бурулду. Заряддагыч такта microUSBди каратып, контролдук бет плитасынын четине орнотулат. Суу коргоо мунарасы алдыңкы бөлүгүнө жабыштырылган жана бурама капкак жиптерге кремний майы менен жабылган. Люцит таякчасы 1/4 пластмассадан эки катмардан кесилген, сенсорлор так бир фут алыстыкта орнотулган. 3D басылган тешиктин учтары учтарына жайгаштырылган жана I2C күчөткүчү бардык зым байланыштары жасалган ортосуна буралган. Шайба сенсору 3D принтерде басылып, бустер ичине эпоксидделген жана бир сенсорго чейин туташтырылган. Лора бирдигинин үстүндө антеннаны орнотуу үчүн тешик бурулган жана сенсорлордун зымын жайгаштыруу үчүн ар бир блоктун артына тешиктер орнотулган. Zip ордуна зым supergluing кийин ага байлап. Бардык зым байланыштары деңиздин жылуулугу кичирейип, андан кийин суу коопсуздугу үчүн суюк электр тасмасы менен боёлгон.

6 -кадам: Аны программалоо

Программада чынында көп нерсе жок. Бул сенсорлор үчүн камсыздалган китепканаларга таянат --- кемчиликсиз иштейт жана Arduino тактасы үчүн GSM Blynk программасынын керемети, голограмма булут менен кемчиликсиз. Голограмма эсебине катталыңыз жана алардан SIM картаны алыңыз, Arduino 400 GSM тактаңызга салыңыз. Кол алышуу жараянын баары Blynk-GSM Arduino китепканасы жүргүзөт. Adafruit BMP үчүн китепкананы жазган, мен MS5803 үчүн SparkFun китепканасын колдондум. Кааласаңыз, экөө тең сенсорлоруңуздан температуранын чыгышын камсыз кылат. Программалык жөнгө салынган казыктар негизги тактадагы дээрлик бардык нерсени колдоно алышат. Blynk тиркемесин кокусунан ашыкча жүктөп албаш үчүн, мен Blynk таймеринин тартибин колдондум. Сиз, албетте, GSM-Голограмма шилтемеси аркылуу берген маалыматыңыздын көлөмүнө этият болууңуз керек же анча чоң эмес-жумасына болжол менен 3Мб колдонуп, 40 центке чейин жетесиз. Мен үч гана басым өлчөгүчүн жүктөп жаттым - 2 суу астынан жана бирөө корпустан (BMP). Программанын акыркы бөлүгү маалымат которулду деп жазылган блокту HIге көтөрүү менен TPLди өчүрүү. Blynk колдонмосу ар дайымкыдай сонун жана сиз каалаган экранды жасай аласыз, эң жакшы жагы - каалаган убакта электрондук почта аркылуу маалымат үймөгүңүздү жүктөө.

Лора бирдиги ошол эле китепканаларды колдонот жана OLED бирдигин колдонот (энергияны үнөмдөө үчүн жөнөтүүчү блоктун программасында өчүрүп койдум) жана сиздин жайгашкан жериңиз үчүн жыштыкты орнотот. Андан кийин ал сенсордук көрсөткүчтөрүңүздү бир ок менен жөнөтүүгө мүмкүндүк берүүчү сепараторлор менен маалымат сабын курат. Андан кийин ал жабылган пинди иштетет. Алуучу бирдик сөздү бузуп, маалыматты дайыма WIFI шилтемеси аркылуу Blynk колдонмосуна жөнөтөт. Ресивер укмуштай кичинекей жана дубалга сөөлгө сайылат.

7 -кадам: Аны колдонуу

Кичинекей сенсордун жүзү жогорудагы бардык басымдын күчүн жогорку тактык менен алат-бул абанын жана суунун басымын камтыйт. Ошентип, океандын бийиктигиндеги мезгил-мезгили менен болгон өзгөрүүлөр-толкундар жана океандын үстүндөгү бороон-чапкындан абанын басымынын өзгөрүшү сыяктуу. Бул барометрдик басым сенсорун кошуунун себеби (туура окууга уруксат берүү үчүн бир нече кичинекей аба тешиктерин камсыздаганыңызды текшериңиз). Сенсор таякчасы эки сенсор менен океанга тереңдикте бекитилген, ал жерде дагы суу аз болгондо дагы суу каптайт. Сенсорлорду кандай тереңдикке койсоңор да ошондой болот, анткени алар абанын бийиктигинен жогору эмес, суу мамычасынын бийиктигинин өзгөрүүсүн гана өлчөйт. Мен кирпичти сенсордун таякчасын түбүнөн бир нече фут бийиктикке орнотуу үчүн аркан менен казык катары колдонгом. Таякчанын үстүңкү уюлуна сенсорлорду тигинен тигинен багыттоо үчүн сүзгүч бекитилген. Буралган жуп зым жана аркан докко алып барды, алар толкундун экскурсиясын уюштуруу үчүн көп боштук менен байланган. GSM жөнөтүүчү бирдиги жакын жердеги кайыкка орнотулган. Мониторинг бир айдан ашык убакытта өттү. Эки сенсор 28 бирдик менен үзгүлтүксүз бөлүнгөн көрсөткүчтөрдү берди, бул ошол жердеги бир фут суу басымынын айырмасын билдирет. Барометрдик басым төмөнкү сенсордун маалыматынан алынып, 28ге бөлүнүп, 10 мүнөт ичинде океандын бетинин көтөрүлүшүнө барабар. Жогорудагы диаграмма ошол эле мезгилдеги NOAA диаграммасына салыштырууну берет. Чыныгы көтөрүлүү жана түшүү сенсору/буттары доктун чыныгы кыймылына каршы текшерилген жана 1/2 дюймга чейин так экени аныкталган. GSM жогорку энергия колдонууда да, ар бир он мүнөттө күн панелдери жаан -чачындуу караңгы чөйрөдө талапка жооп берет.

8 -кадам: Дагы

Жогоруда айтылган булактар тарабынан бул сенсорлордун мурда колдонулушу толкундун бийиктигин изилдөө үчүн болгон. Менин жыйынтыктарым шамалдын минималдуу толкундуу активдүүлүгү бар тынч порттон болгон, бирок сиз бул маалыматты тандоо ылдамдыгын жогорулатуу жана жыйынтыктардын орточо көрсөткүчтөрүнө ээ болуу менен тарта аласыз. Лора системасы жээктеги бир нече жерлер үчүн толкундуу маалымат торун камсыз кыла турган аралыкта жакшы иштейт. Бул серфинг ишмердүүлүгүнө кызыккандар үчүн идеалдуу болмок. Бул көз карандысыз блоктордун арзандыгы жана өтө кичине өлчөмү жээктеги маалыматты жок кылууну оңой кылат. Учурда толкундун маалыматын алуу абдан татаал жана инфраструктурага көз каранды өкмөттүн иши, бирок бул альтернативдүү түзмөктөрдүн кабыл алынышы менен өзгөрүшү мүмкүн. Блинк кийинки цунами жөнүндө мага кабарлоого программаланган!