Medidor de chuva PiSiphon (protótipo): 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Este projeto é uma melhoria no pluviômetro do sifão Bell. É mais preciso e o vazamento de sifões deve ser coisa do passado.

Tradicionalmente, a precipitação é medida com um pluviômetro manual.

Estações meteorológicas automatizadas (incluindo estações meteorológicas de IoT) normalmente usam baldes basculantes, disdrômetros acústicos (distribuição de gotas) ou disdrômetros a laser.

Os baldes basculantes têm peças móveis que podem ficar entupidas. Eles são calibrados em laboratórios e podem não medir corretamente em fortes tempestades de chuva. Os disdrômetros podem ter dificuldade em captar pequenas gotas ou precipitação da neve ou névoa. Os disdrômetros também requerem eletrônicos complicados e algoritmos de processamento para estimar o tamanho das gotas e distinguir entre chuva, neve e granizo.

Achei que um pluviômetro com Sifonagem Automática pode ser útil para superar alguns dos problemas acima. O cilindro sifão e o funil podem ser facilmente impressos em uma impressora 3D FDM normal (aquelas baratas com extrusoras, como RipRaps e Prusas).

Apenas as forças naturais são usadas para esvaziar (Sifão) o cilindro do sifão relativamente rápido. O Sifão não possui peças móveis.

Este pluviômetro consiste em um cilindro de sifão, com alguns pares de sondas eletrônicas em diferentes níveis no cilindro de sifão. As sondas são conectadas aos pinos GPIO de um Raspberry PI. Assim que a água atingir o nível de cada par de sondas, uma alta será acionada no respectivo pino de entrada GPIO. Para limitar a eletrólise, a direção da corrente que flui pela chuva é alterada entre as leituras. Cada leitura leva apenas milissegundos e apenas algumas leituras são feitas em um minuto.

O medidor de chuva PiSiphon é uma melhoria significativa em meu medidor de chuva Bell Siphon original. Eu acredito que também deveria ser melhor do que meu medidor de chuva ultrassônico, já que a velocidade do som é muito influenciada pela temperatura e umidade.

Etapa 1: O que você precisa

1. Um pi de framboesa (usei um 3B, mas qualquer antigo deve funcionar)

2. Impressora 3D- (para imprimir o cilindro sifão. Eu irei fornecer meu design. Você também pode levá-lo a um serviço de impressão)

3. Antigo funil de pluviômetro (ou você pode imprimir um. Fornecerei meu design.)

4. 10 parafusos x, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) como sondas.

5. 20 x porcas M3

6. 10 talões de chapa de metal de ponta de garfo

7. Fios elétricos e 10 cabos de jumper com pelo menos uma extremidade fêmea cada.

8. Placa de ensaio (opcional para teste).

9. Habilidades de programação Python (código de exemplo é fornecido)

10. Uma seringa grande (60ml).

11. Invólucro impermeável para framboesa pi.

12. Suco de ABS se suas peças impressas forem abdominais ou selante de silicone.

13. Tubo do tanque de peixes de 6 mm (300 mm)

Etapa 2: Cilindro de Sifão e Montagem de Funil

Usei uma impressora DaVinci AIO para todas as impressões.

Material: ABS

Configurações: 90% de preenchimento, camada de 0,1 mm de altura, cascas grossas, sem suportes.

Monte o cilindro sifão e o funil. Use cola ABS

Monte as sondas (parafusos M3 x 30 mm com 2 porcas)

Insira as sondas (parafusos) no Cilindro Sifão e sele-o com cola ABS ou selante de silicone. As sondas devem ser visíveis do lado superior aberto do cilindro do sifão para possibilitar sua limpeza, se necessário, com uma escova de dentes. Esses pontos de contato das sondas devem estar limpos o tempo todo. Certifique-se de que não haja cola ABS ou selante de silicone nos contatos.

Conecte os 10 fios a cada sonda, usando os terminais de chapa de metal do tipo garfo. Conecte o outro lado dos fios aos pinos GPIO. A pinagem é a seguinte:

Pares de sondas: Par de sondas 1 (P1, nível de água mais baixo), pinos 26 e 20)

Par de sonda 2 (P2), GPIO Pin 19 e 16

Par de sonda 3 (P3), GPIO Pinos 6 e 12

Par de sonda 4 (P4), GPIO Pin 0 e 1

Par de sonda 5 (P5), GPIOPin 11 e 8

Etapa 3: testar o sifão e calibrá-lo

Você precisa se certificar de que toda a fiação está feita corretamente e que o hardware está funcionando corretamente.

Execute PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = Água não atingiu o nível de P1 (par de sonda 1)

Resultado 00001 = A água atingiu o nível P1 (par de sonda 1)

Resultado 00011 = A água atingiu o nível P2 (par de sondas 2)

Resultado 00111 = Água atingiu o nível P3 (par de sondas 3)

Resultado 01111 = Água atingiu o nível P4 (par de sonda 4)

Resultado 11111 = A água atingiu o nível P5 (par de sondas 5).

Se todos os níveis de água forem detectados, execute PiSiphon-Measure.py.

Seu Log_File é gerado no mesmo diretório que PiSiphon-Measure.py

Instale o PiSiphon em um poste e nivele-o. Se o seu sifão estiver subestimando (ou superestimando), aumente (ou diminua) a variável rs em PiSiphon-Measure.py

Etapa 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO está chegando. Ele não usa sondas de metal na água e tem uma resolução ainda melhor (menos de 0,1 mm). Ele usará um sensor capacitivo de umidade do solo (a fita eletrônica líquida é muito cara no meu país). Consulte https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ como este sensor funciona em um ESP32.