Pluviometro PiSiphon (prototipo): 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo progetto è un miglioramento del pluviometro a sifone Bell. È più preciso e i sifoni che perdono dovrebbero essere qualcosa del passato.

Tradizionalmente le precipitazioni vengono misurate con un pluviometro manuale.

Le stazioni meteorologiche automatizzate (incluse le stazioni meteorologiche IoT) utilizzano normalmente benne ribaltabili, disdrometri acustici (distribuzione di gocce) o disdrometri laser.

Le benne ribaltabili hanno parti mobili che possono essere intasate. Sono calibrati in laboratorio e potrebbero non misurare correttamente in caso di forti temporali. I disdrometri possono avere difficoltà a raccogliere piccole gocce o precipitazioni da neve o nebbia. I disdrometri richiedono anche elettronica complicata e algoritmi di elaborazione per stimare le dimensioni delle gocce e distinguere tra pioggia, neve e grandine.

Ho pensato che un pluviometro a sifone automatico potesse essere utile per superare alcuni dei problemi di cui sopra. Il cilindro e l'imbuto del sifone possono essere facilmente stampati su una normale stampante 3d FDM (quelle economiche con estrusori, come RipRaps e Prusas).

Solo le forze naturali vengono utilizzate per svuotare (Sifone) il cilindro del sifone in modo relativamente veloce. Il sifone non ha parti mobili.

Questo pluviometro è costituito da un cilindro sifonato, con alcune coppie di sonde elettroniche su diversi livelli nel cilindro sifone. Le sonde sono collegate ai pin GPIO di un Raspberry PI. Non appena l'acqua raggiunge il livello di ciascuna coppia di sonde, verrà attivato un massimo sul rispettivo pin di ingresso GPIO. Per limitare l'elettrolisi, la direzione della corrente che scorre attraverso la pioggia viene modificata tra le letture. Ogni lettura richiede solo millisecondi e solo poche letture vengono eseguite in un minuto.

Il pluviometro PiSiphon è un miglioramento significativo del mio pluviometro Bell Syphon originale. Credo che dovrebbe anche essere migliore del mio pluviometro ad ultrasuoni, poiché la velocità del suono è molto influenzata dalla temperatura e dall'umidità.

Passaggio 1: cosa ti servirà

1. Un lampone pi (ho usato un 3B, ma qualsiasi vecchio dovrebbe funzionare)

2. Stampante 3D-(Per stampare il cilindro a sifone. Fornirò il mio design. Puoi anche portarlo a un servizio di stampa)

3. Vecchio imbuto pluviometro (oppure puoi stamparne uno. Fornirò il mio disegno.)

4. 10 x bulloni, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) come sonde.

5. 20 x dadi M3

6. 10 alette in lamiera di tipo a forcella

7. Cavi elettrici e 10 cavi jumper con almeno un'estremità femmina ciascuno.

8. Tagliere (facoltativo per il test).

9. Competenze di programmazione Python (viene fornito codice di esempio)

10. Una siringa grande (60 ml).

11. Custodia impermeabile per il lampone pi.

12. Succo di ABS se le parti stampate sono abs o sigillante al silicone.

Tubo per acquario da 13,6 mm (300 mm)

Passaggio 2: assemblaggio del cilindro del sifone e dell'imbuto

Ho usato una stampante DaVinci AIO per tutte le stampe.

Materiale: ABS

Impostazioni: riempimento 90%, altezza strato 0,1 mm, gusci spessi, nessun supporto.

Assemblare il cilindro del sifone e l'imbuto. Usa la colla ABS

Assemblaggio delle sonde (bulloni M3 x 30 mm con 2 dadi)

Inserire le sonde (bulloni) nel Cilindro Sifone e sigillarlo con colla ABS o Sigillante siliconico. Le sonde devono essere visibili dal lato superiore aperto del cilindro del sifone per consentirne la pulizia se necessario con uno spazzolino da denti. Questi punti di contatto delle sonde devono essere sempre puliti. Assicurarsi che sui contatti non sia presente colla ABS o sigillante siliconico.

Collegare i 10 fili a ciascuna sonda, utilizzando i capicorda in lamiera del tipo a forcella. Collegare l'altro lato dei cavi ai pin GPIO. Il Pinout è il seguente:

Coppie di sonde: Coppia di sonde 1 (P1, livello dell'acqua più basso), Pin 26 e 20)

Coppia di sonde 2 (P2), pin GPIO 19 e 16

Coppia di sonde 3 (P3), pin GPIO 6 e 12

Coppia di sonde 4 (P4), pin GPIO 0 e 1

Coppia di sonde 5 (P5), GPIOPin 11 e 8

Passaggio 3: testare il sifone e calibrarlo

È necessario assicurarsi che tutto il cablaggio sia eseguito correttamente e che l'hardware funzioni correttamente.

Esegui PiSiphon_Test2.py

Risultato 00000 = L'acqua non ha raggiunto il livello P1 (coppia di sonde 1)

Risultato 00001=L'acqua ha raggiunto il livello P1 (coppia di sonde 1)

Risultato 00011=L'acqua ha raggiunto il livello P2 (coppia di sonde 2)

Risultato 00111=L'acqua ha raggiunto il livello P3 (coppia di sonde 3)

Risultato 01111=L'acqua ha raggiunto il livello P4 (coppia di sonde 4)

Risultato 11111= L'acqua ha raggiunto il Livello P5 (coppia di sonde 5).

Se vengono rilevati tutti i livelli dell'acqua, eseguire PiSiphon-Measure.py.

Il tuo Log_File viene generato nella stessa directory di PiSiphon-Measure.py

Installa PiSiphon su un palo e livellalo. Se il tuo sifone è sottostimato (o sovrastimato), aumenta (o diminuisci) la variabile rs in PiSiphon-Measure.py

Passaggio 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO sta arrivando. Non utilizzerà sonde metalliche nell'acqua e avrà anche una risoluzione molto migliore (inferiore a 0,1 mm). Utilizzerà un sensore di umidità del suolo capacitivo (il nastro elettronico liquido è troppo costoso nel mio paese). Vedi https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ come si comporta questo sensore su un ESP32.