The Making Of: Een Mini Sprinkler Meting (groep 12): 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Groep 12

Noortje Romeijn 4651464

Milton Fox 4652622

Deze Instructable é geschreven door Milton Fox (aluno Maritieme Techniek, TU Delft) e Noortje Romeijn (aluno Civiele Techniek, TU Delft). Allebei volgen we de civiele minor 'De delta denker, water voor later'. Het vak 'CT3412-16 Meten aan water' é onderdeel van deze minor. Voor dit vak kregen wij de opdracht een meetapparaat te ontwikkelen dat met behulp van een de sensores meerdere een fenomeen uit de water-wereld kan meten.

Wij hebben gekozen om een meetapparaat te ontwikkelen dat de infiltratiesnelheid kan bepalen. Dit é de snelheid waarmee water in de grond infiltreert. Ons meetapparaat é gebaseerd op een bestaande methode: de sprinkler-meting. De sprinkler-meting worden uitgevoerd op speciale proefgebiedjes met een grootte van enkele tientallen vierkante metros. Met behulp van sprinklers wordt een bepaalde neerslag gesimuleerd. Het proefgebiedje heeft een kleine helling waarlangs het niet-geïnfiltreerde water afstroomt. Dit water wordt opgevangen em een goot. De afvoer in de goot wordt doorlopend gemeten.

Ons ontwikkelde meetapparaat bestaat uit een kleine bak met een gootje. In de bak wordt grond onder een schuine helling geplaatst. Regen wordt gesimuleerd encontrou een tuinslang com een sproeikop. In de grond staat een regenmeter die de regenintensiteit bepaald. Onder het gootje staat een afvoermeter die de afvoer bepaald. Zowel de regenmeter e afvoermeter foram encontrados com behulp van een druksensor. De infiltratiesnelheid kan bepaald worden met de volgende formule: (regenintensiteit - afvoer) / oppervlakte van de grond. Voor een uitgebreidere uitleg van de werking van het meetapparaat wordt verwezen naar ons eindverslag 'Meten van de infiltratiesnelheid'.

Hieronder zal in 8 stappen beschreven worden hoe ons meetapparaat kan worden gemaakt. Het eindresultaat é te zien in de bijgevoegde afbeelding.

Suprimentos

Materiaal:

• Emmer gevuld encontrou água;
• Voltímetro com snoer;
• 2 druksensors;
• 2 stekkers voor stroomvoorziening;
• 2 pare o contato;
• 'Kastje' (om sensores te kalibreren en voor stroomvoorziening sensores);
• Placa de ensaio;
• Particle Photon;
• Computador portátil;
• Banco de poder;
• Kabel micro-USB;
• Tábua de pão draden;
• 2 snoertjes die het 'kastje' met het breadboard kunnen verbinden;

• Weerstanden;

  • 2 keer 3300 Ohm.
  • 2 keer 10000 Ohm.
• Mobiele telefoon;
• 2 houten kisten, + - 40 bij 40 cm;
• 2 houten balken, afmeting + - 4 cm bij 4 cm, 2 metros lang;
• 8 houten plankjes, + - 10 bij 10 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Houten plankje, + - 10 bij 40 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Kippengaas;
• Stuk katoen;
• Estrutura em PVC, diâmetro 75 mm, comprimento 1 metro;
• Afsluiter de PVC, diâmetro 75 mm;
• Fita adesiva
• Grote waterfles met rechte wanden;
• 2 trechters;
• 2 buisjes, diâmetro 15 mm;
• Tuinslang;
• Sproeikop;
• Schroeven;
• Spijkers.

Gereedschap:

• Houtzaag;
• Hamer;
• Schroevendraaier;
• Boor;
• Lijmpistool;
• Nietpistool;
• Schaar.

Etapa 1: Testen Van Druksensoren

Voor het verkrijgen van betrouwbare meetresultaten is het belangrijk dat er wordt gewerkt met goede druksensoren. Dit houdt in dat de druksensoren stabiel zijn bij verschillende waterdiepte. Zie het bijgevoegde plaatje van een druksensor. De estabiliteit van de druksensoren kan als volgt getest worden:

1. Verbind een druksensor, een stekker em voltímetro aan één van de kastjes. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor hoe dit precies moet.
2. Doe de stekker em het stopcontact.
3. De voltímetro geeft nu een waarde aan. A verificação de deze waarde (ongeveer) stabiel é.
4. Duw de druksensor onder water in de emmer met water.
5. Verificação da tensão het gemeten verandert bij verschillende waterdiepten en de dat het gemeten tensão stabiel is bij verschillende waterdieptes.

Als de druksensor aan alle checks voldoet, kan deze worden toegepast. Herhaal de stappen encontrou de tweede druksensor, de tweede stekker e het tweede kastje.

Etapa 2: Elektrische Circuit Maken Op Het Breadboard

O Stap 2 é o circuito da placa de ensaio ele feito van het elektrische.

1. Druk de Photon em sua placa de ensaio.
2. Verbind de Photon conheceu um laptop de um powerbank conhecido.
3. Maak de elektrische schakeling na die in het eerste bijgevoegde plaatje te zien is.

Enige uitleg sobre de elektrische schakeling é vereísta.

De ene helft van het breadboard é bedoeld voor de bedrading van de afvoermeter e de andere helft voor de bedrading van de regenmeter. Twee weerstanden por metro zijn gebruikt zodat het voltagem verschaalt kan worden. De Photon kan namelijk maximaal een voltage van 3,3 Volt aan. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor een schematische weergave van de schakeling die voor beide sensoren gemaakt moet worden.

De linker weerstand in het schema está em dit geval 3300 ohm en de rechter é 10000 ohm, maar dit kan vervangen worden voor andere weerstanden als je deze niet voor de hand hebt (Let op: de verhouding van de weerstanden zal de gro de metingen bepalen!).

Obtenha a tensão sobre o afvoermeter pode encontrar behulp van een geschreven código (zie stap 5) de via een telefoon (zie stap 4) worden afgelezen bij pin A4 e het tensão sobre o regenmeter kan op de zelfde manier worden afgelezen bij pin A0. De Photon vervangt dus eigenlijk de voltmeter.

4. Koppel de voltmeter los van het 'kastje'.

5. Verbind het breadboard aan het 'kastje'.

Etapa 3: Elektrische Circuit Testen M.b.v. Telefoon

Het elektrische circuit kan nu getest worden met behulp van een mobiele telefoon. Dit gaat met behulp van Tinker, een programma dat de Photon automatisch heeft.

1. Baixe o aplicativo Particle.
2. Verbind de Photon é um laptop do powerbank zodat deze stroom heeft.
3. Verbind de Photon aan de app, volg hiervoor de stappen in de app.
4. Verbind de Photon com het internet, volg hiervoor opnieuw de stappen no app. Als de Photon verbonden is, 'ademt' het controle lampje in het lichtblauw.
5. Bij 'Your Devices', clique em op de zojuist verbonden Photon.
6. Clique aqui em 'Tinker', de 'pin-layout' é nu zichtbaar. In het bijgevoegde plaatje é te zien hoe dit er ongeveer uit zou moeten zien.
7. Clique em A0 em A4.

Als het goed is zullen naast beide pinnen waardes verschijnen tussen de 0 en 4096. 4096 staat gelijk aan 3, 3 Volt. De waardes hangen af van de onderwaterdiepte van de sensor. Dit kan worden gecontroleerd porta beide sensores op verschillende waterdiepten te hangen en bij elke waterdiepte op A0 en A4 te clikken. Hoe dieper de sensor, hoe hoger het getal dat verschijnt.

Etapa 4: Het Maken Van De Bak En De Meters

Dan é het nu tijd voor het maken van de bak en de metros. Zie bijgevoegde afbeeldingen als ondersteuning bij de tekst.

De Bak

1. Pak één van de twee houten kisten.

2. Verwijder de bodem.

   1. Zorg dat de kist zijn stevigheid behoudt. Voeg eventueel houten balkjes in de hoeken toe.
   2. Het é natuurlijk ook mogelijk om zelf van hout een kist zonder bodem te maken.
3. Zaag de PVC buis op maat zodat deze em de kist passado en een stukje uitsteekt.
4. A porta Zaag de PVC é construída em langsrichting.
5. Zaag een gat in de kist zodat de PVC-buis hier doorheen kan en uitkomt buiten de kist.
6. Bevestig kippengaas over de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor kleine spijkertjes.
7. Span en bevestig het katoen over de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor wederom kleine spijkertjes de een nietpistool.
8. Bevestig een tweede laag kippengaas over de gehele onderkant van de bak.
9. Bevestig het gootje in de bak com behulp van een lijmpistool de fita adesiva waterdicht.
10. Bevestig het houten plankje (10 bij 40 cm) aan de onderkant van de kist, onder de goot. Dit geeft het geheel extra stevigheid.
11. Zaag de houtenbalken (4 bij 4 cm, 2 metros lang) em stukken van ongeveer 50 cm.
12. Bevestig de gezaagde balken onder elke hoek van de kist. Hiervoor kunnen schroeven gebruikt worden de een lijmpistool.
13. Verstevig het geheel door het aanbrengen van 2 houten plankjes (10 bij 10 cm) em elke hoek van de kist. De plankjes vormen een extra verbinding tussen de balken en de kist.
14. Zet de overgebleven houten kist onder de gemaakte bak.

De regenmeter

1. Pak één van de trechters.
2. Verbind één van de buisjes (diâmetro 15 mm) aan de onderkant van de trechter, met behulp van een lijmpistool en duct tape.
3. Maak een gaatje in het katoen dat bevestigd é aan de onderkant van de bak, zodat het buisje hierdoor kan worden gestoken.
4. Steek het buisje com trechter door het gat.
5. Zet de grote waterfles (met rechte wanden) em houten kist onder de gemaakte bak en laat het buisje hierin uitkomen.
6. Pas de lengte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de waterfles uitkomt. De regenmeter é nu klaar!

De afvoermeter

1. Pak de overgebleven trechter.
2. Verbind het overgebleven buisje (diâmetro 15 mm) aan de onderkant van de trechter, met behulp van een lijmpistool en duct tape.
3. Zaag het overgebleven deel van de PVC buis op maat (ongeveer 40 cm) zodat deze goed onder het gootje passado.
4. Zet de PVC buis afsluiter op de onderkant van de PVC buis.
5. Plaats de PVC onder het gootje en doe het buisje met daarboven op de trechter erin.
6. Pas de lengte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de PVC buis uitkomt. De afvoermeter is nu klaar!

Etapa 5: De Codering

Copiar código onderstaande de código maak zelf een soortgelijke.

1. int analogPin1 = A4;
2. // Afvoermeter int analogPin2 = A0;
3. // Regenmeter int delayTime = 1000; float oldVolume1 = 0.0;
4. // Afvoermeter float oldVolume2 = 0.0;
5. // Regenmeter float Data [10] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int t = 0; // qsort requer que você crie uma função de classificação int sort_desc (const void * cmp1, const void * cmp2) {// Precisa converter o void * para int *
6. int a = * ((int *) cmp1);
7. int b = * ((int *) cmp2);
8. // A comparação
9. retornar a> b? -1: (a <b? 1: 0);
10. // Uma maneira mais simples, provavelmente mais rápida:
11. // return b - a;
12. }
13. void setup () {
14. }
15. void loop () {
16. int medição1 = analogRead (analogPin1);
17. float Volt_measurement1 = (float) medição1 * 0,0008056641 * 13300/10000; //Volt
18. float Depth_measurement1 = Volt_measurement1 * 100; // milímetro
19. float Area1 = 3404,966521; // vierkante milímetro
20. float Volume_measurement1 = Depth_measurement1 * Area1; // milímetro kubieke
21. float dVolume1 = Volume_measurement1 - oldVolume1;
22. oldVolume1 = Volume_measurement1;
23. medição int2 = analogRead (analogPin2);
24. float Volt_measurement2 = (float) medição2 * 0,0008056641 * 13300/10000; // Volt
25. float Depth_measurement2 = Volt_measurement2 * 87,5; // milímetro
26. float Area2 = 3404,966521; // vierkante milímetro
27. float Volume_measurement2 = Depth_measurement2 * Area2; // milímetro kubieke
28. float dVolume2 = Volume_measurement2 - oldVolume2;
29. oldVolume2 = Volume_measurement2;
30. float Flow_rate = dVolume1 - 3,7427 * dVolume2; // nós gaan ervanuit dat de regen ook in het gootje terecht komt.
31. float Infiltration_flowrate = (dVolume2 - Flow_rate) / 92182;
32. atraso (delayTime);
33. Dados [t] = Infiltration_flowrate;
34. t + = 1;
35. if (t == 10) {
36. // Número de itens na matriz
37. int Data_length = sizeof (Data) / sizeof (Data [0]);
38. // qsort - o último parâmetro é um ponteiro de função para a função de classificação
39. qsort (Data, Data_length, sizeof (Data [0]), sort_desc);
40. float median_Infiltration_flowrate = ((Dados [4] + Dados [5]) / 2);
41. Particle.publish ("tópico", String (median_Infiltration_flowrate, 2));
42. // agora está classificado
43. t = 0;
44. }
45. }

No código deze, os parâmetros do moeten enkele aangepast worden aan jouw constructie. Dit zijn: de getallen em regel 18 en 25 die aangeven hoeveel de diepte verandert é também je 1 volt meer meet van je sensor, de grootte van het oppervlak van de grond (gezien van bovenaf) em regel 31, de grootte van het oppervlak van het gootje gedeeld door de grootte van het oppervlak van de trechter van de regenmeter em regel 30, de grootte van het oppervlak van jouw regenmeter em regel 26 e grootte van het oppervlak van jouw afvoermeter em regel 19.

Verder moet je in regel 41 de naam die je bij het publiceren wil hebben staan, invoeren.

Als de code gemaakt is, moet je via ifttt.com inloggen en op 'create' klikken. Hierna moet je bij ‘this’ je Particle Photon verbinden. Daarna moet je bij ‘that’ een document type kiezen om je data in te publiceren en ook kiezen hoe het gepubliceerd wordt.

Etapa 6: Sensoren Bevestigen

Nu dat de constructie en de code gemaakt é en de sensoren getest zijn, is het mogelijk om de sensoren te bevestigen aan de constructie.

Hiervoor moeten de druksensoren onder in de afvoer- en regenmeter geplaatst worden. Als de sensoren niet goed blijven zitten, tape dan de kabeltjes vasto aan de meter zodat deze niet weg glijden.

Als je een drukverschil meter gebruikt (zoals wij), tape dan ook het lucht buisje vasto aan de constructie op een plek waar geen water zal komen. Als dit gedaan is, kan je de meetbuizen onder de constructie zetten zodat het water erin zal komen als je gaat testen.

Etapa 7: Kalibreren

Nu dat de sensoren vast zitten, moeten ze nog gekalibreerd worden.

Doe in eerste instantie een beetje water in beide buizen zodat de sensoren onder water staan.

Sluit de sensoren opnieuw aan op de voltmeter. Als de sensoren precies onderwater zitten zouden ze 0 Volt moeten aangeven. Als dit niet zo is, kalibreer dan het kastje van de sensor zo dat er wel 0 uitkomt of corrigeer in je code voor de startwaarde die je meet.

Etapa 8: Klaar Om Te Testen

Je kan nu het geheel gaan testen.

Zorg dat je voor het beginnen meten alvast water in de meetbuizen zet zet de sensoren alvast em contato zijn met water, want het kan soms zijn dat er mesmo lucht in de sensor blijft hangen en dit zal de meting verstoren.

Je kan nu je Particle Photon jouw code laten runnen en met de tuinslang neerslag simuleren in je bak. De meetgegevens zullen automatisch gepubliceerd worden.