Ultrasonic Rain Gauge: Raspebbery Pi Open Weather Station: Part 1: 6 Steps

2025 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2025-01-23 14:51

Коммерциялык жеткиликтүү IoT (Интернет нерселери) Аба ырайы станциялары кымбат жана бардык жерде жеткиликтүү эмес (Түштүк Африкадагыдай). Аба ырайынын катаал шарттары бизге сокку урууда. SA ондогон жылдардагы эң кургакчылыкты башынан кечирүүдө, жер ысып жатат жана дыйкандар кирешелүү түшүм алуу үчүн күрөшүүдө, коммерциялык дыйкандар үчүн өкмөттүн техникалык же каржылык колдоосу жок.

Айланасында Raspberry Pi фондунун Улуу Британиянын мектептери үчүн курган сыяктуу бир нече метеостанциялары бар, бирок ал жалпы коомчулук үчүн жеткиликтүү эмес. Көптөгөн ылайыктуу сенсорлор бар, кээ бирлери аналогдук, кээ бирлери санариптик, кээ бирлери катуу абалда, кээ бирлери кыймылдуу бөлүктөрү менен жана кээ бирлери өтө кымбат сенсорлор сыяктуу УЗИ анемометрлери (шамалдын ылдамдыгы жана багыты)

Мен ачык булакты, ачык аппараттык Аба ырайы станциясын курууну чечтим, анын бөлүктөрү Түштүк Африкада абдан пайдалуу долбоор болушу мүмкүн жана мага көп кызыктуу болот (жана башым ооруйт).

Мен катуу абалда (кыймылсыз бөлүктөрү жок) жамгыр өлчөгүч менен баштоону чечтим. Бул этапта салттуу челек мени таң калтырган жок (ал тургай, мен аны эч качан колдонгон эмесмин деп ойлогон). Ошентип, мен ойлодум, жамгыр суу жана суу электр өткөрөт. Сенсор суу менен байланышканда каршылык төмөндөгөн көптөгөн аналогдук каршылыктуу сенсорлор бар. Мен бул идеалдуу чечим болот деп ойлогом. Тилекке каршы, бул сенсорлор электролиз жана дезоксидация сыяктуу ар кандай аномалиялардан жабыркайт жана ал сенсорлордун окуулары ишенимдүү эмес. Электролизди жок кылуу үчүн мен өзүмдүн дат баспас болоттон жасалган илгичтеримди жана релеси бар кичинекей схеманы түзө алам.

Менин акыркы тандоо - УЗИ сенсор. Бул сенсор суунун деңгээлине чейинки аралыкты өлчөй алат. Мени таң калтырганы, бул сенсорлор абдан так жана абдан арзан (50 ZAR же 4 USDден аз)

1 -кадам: Тетиктер керек (1 -кадам)

Сизге төмөнкүлөр керек болот

1) 1 Raspberry Pi (Ар кандай модель, мен Pi 3 колдонуп жатам)

2) 1 нан нан

3) Кээ бир секирүүчү кабелдер

4) Бир Омдук резистор жана эки (же 2.2) Омдук резистор

5) Жамгырды сактоо үчүн эски узун чыны. Мен өзүмдү басып чыгардым (жумшак нускасы бар)

6) Эски кол менен жамгыр өлчөөчү бөлүктү басып алат (Же өзүңүздүн дизайныңызды жасап, басып чыгара аласыз)

7) Сууну өлчөө үчүн миллилитрди же таразаны өлчөө үчүн жабдуу

8) HC-SR04 Ultrasonic Sensor (Түштүк африкалыктар аларды Communicaдан ала алышат)

2 -кадам: Сиздин микросхемаңызды куруу (2 -кадам)

Мен схеманы курууга жана бул долбоорго питон скрипттерин жазууга жардам бере турган абдан пайдалуу көрсөтмө таптым. Бул скрипт аралыкты эсептейт жана сиз аны өлчөөчү танкыңыздын үстүнө орнотулган сенсор менен суунун деңгээлин ортосундагы аралыкты эсептөө үчүн колдоносуз.

Аны бул жерден таба аласыз:

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

Аны изилдеңиз, схемаңызды куруңуз, аны пиңизге туташтырыңыз жана python коду менен ойноңуз. Чыңалуу бөлүштүргүчтү туура курганыңызды текшериңиз. Мен GPIO 24 менен GND ортосунда 2.2 Ом резистор колдондум.

3 -кадам: Сиздин ченегичти куруңуз (3 -кадам)

Сиз ченегичти басып чыгара аласыз, болгон ченегичти же чөйчөктү колдоно аласыз. HC-SR04 сенсору негизги резервуарыңыздын үстүнө тиркелет. Бул ар дайым кургак бойдон кала тургандыгын текшерүү маанилүү.

HC-SR04 сенсорунун өлчөө бурчун түшүнүү маанилүү. Сиз конустун чокусуна салттуу жамгыр өлчөгүчтөрдү тиркей албайсыз. Мен кадимки цилиндр формасындагы чөйчөктү жасайм. Тийиштүү үн толкуну ылдый түшүп кетиши үчүн анын туурасы жетиштүү экенин текшериңиз. Менин оюмча 75 х 300 мм PVC түтүк кылат. Сигнал сиздин цилиндрден өтүп жатканын жана туура артка кайтып келерин текшерүү үчүн, цензордон цилиндрдин түбүнө чейинки аралыкты сызгыч менен ченеп, бул өлчөөнү сенсор TOF (учуу убактысы) болжолдуу аралыктан алган аралык менен салыштырыңыз. түбүнө.

4 -кадам: эсептөөлөр жана калибрлөө (4 -кадам)

1 миллиметрдик жамгыр эмнени билдирет? Бир мм жаан -чачын эгерде сизде 1000мм X 1000мм Х 1000мм же 1м Х 1м Х 1м куб болсоңуз, эгерде жамгыр жааганда аны сыртка таштап койсоңуз, кубдун тереңдиги 1 мм болот. Бул жамгырды 1 литрлик бөтөлкөгө төгүп салсаңыз, ал бөтөлкөнү 100 % толтурат жана суу да 1 кг өлчөйт. Ар кандай жамгыр өлчөгүчтөрдүн ар кандай топтоо аянттары бар. Эгерде сиздин ченегичтин көлөмү 1м X 1м болсо, бул оңой.

Ошондой эле, 1 грамм суу шарттуу 1 мл

Жаан -чачынды өлчөөчүдөн мм менен эсептөө үчүн, жамгырдын суусун таразалагандан кийин төмөнкүлөрдү кыла аласыз:

W - жаан -чачындын салмагы грамм же миллиметр

А - квадрат мм менен сиздин топтоочу аянтыңыз

R - жаан -чачындын мм

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

Wни баалоо үчүн HC-SR04 колдонуунун эки мүмкүнчүлүгү бар (Rны эсептөө үчүн W керек).

Метод 1: Жөнөкөй физиканы колдонуңуз

HC-SRден ченегичтин түбүнө чейинки аралыкты өлчөгүлө (Сиз муну мурунку кадамда эле кылгансыз), сенсор менен TOF (Учуу убактысы) эсептөөлөрүн питон скриптинде https://www.modmypi. com/blog/hc-sr04-ультразвук-диапазон-сенсор-малина-пи Бул CDге чакыр (Цилиндрдин тереңдиги)

Цилиндрдин ички түбүнүн аянтын чарчы мм ылайыктуу нерсе менен өлчөгүлө. Бул IAга чалыңыз.

Эми цилиндрге 2 мл сууну (же каалаган өлчөмүн) ыргытыңыз. Биздин сенсорду колдонуп, жаңы суунун деңгээлине чейинки аралыкты мм менен эсептеңиз, Cal Dist_To_Water).

Суунун тереңдиги (WD) мм менен:

WD = CD - Dist_To_Water (Же цилиндрдин тереңдиги минус цензордон суунун деңгээлине чейинки аралык)

Суунун болжолдуу салмагы жок

W = WD x IA мл же грамм менен (1 мл суунун салмагы 1 граммды унутпаңыз)

Эми сиз жаан -чачынды (R) мм менен W x [(1000 x 1000)/A] менен мурда түшүндүрүлгөндөй баалай аласыз.

2 -ыкма: Статистика менен эсептегичти калибрлеңиз

HC-SR04 кемчиликсиз болбогондуктан (каталар пайда болушу мүмкүн), бул сиздин цилиндр ылайыктуу болсо, жок дегенде өлчөөдө туруктуу окшойт.

Көз каранды өзгөрмө катары сенсордук көрсөткүчтөрү (же сенсордук аралыктар) жана суунун салмагы көз каранды өзгөрмө катары сызыктуу моделди түзүңүз.

5 -кадам: Программалык камсыздоо (5 -кадам)

Бул долбоордун программалык камсыздоосу дагы эле иштелип жатат.

Https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi дарегиндеги питон скрипттери колдонууга жарактуу болушу керек.

Тиркөө - бул мен иштеп чыккан пайдалуу python тиркемелери (General Public License).

Мен кийинчерээк толук метеостанция үчүн веб -интерфейсти иштеп чыгууну пландап жатам. Тиркөө - бул менин эсептегичти калибрлөө жана сенсорлорду окуу үчүн колдонулган кээ бир программаларым

Статистикалык көрсөткүчтү калибрлөө үчүн тиркөө калибрлөө скриптин колдонуңуз. Талдоо үчүн маалыматтарды электрондук жадыбалга импорттоңуз.

6 -кадам: Дагы деле жасоо керек (6 -кадам)

Соленоиддик клапан толтурулган кезде танкты бошотуу үчүн керек (Сенсорго жакын)

Биринчи жамгыр тамчылары дайыма туура өлчөнө бербейт, айрыкча, өлчөөчү туура тегизделбесе. Мен бул тамчыларды туура кармоо үчүн дисдрометрди иштеп чыгуу үстүндөмүн. Дисдро менин кийинки келечегим.

TOFке температуранын таасирин өлчөө үчүн экинчи УЗИ сенсорун жарнамалаңыз. Мен жакында бул боюнча жаңыртууну жарыялайм.

Мен жардам бере турган төмөнкү булакты таптым

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