Pluvi.On - Pluviometro De Baixo Custo: 14 Passos (com Fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

O Pluvi. On é uma pequena estação de medição de chuvas, temperatura e umidade, open source, de baixo custo que pode ser instalado em qualquer canto do Brasil! Ele consegue medir a intensidade da chuva e com isso credamos que seja possível antever uma probabilidade de uma enchente no seu entorno.

Com este tutorial esperamos que qualquer pessoa com acesso a métodos de fabricação digital (corte laser e impressão 3D principalmente) possa construir o seu!

A única coisa que pedimos em troca hoje são as informações e para isso mantemos um servidor que recebe estes dados, consolida e publica para que todos tenham acesso.

Borá construir um ?!

Etapa 1: O Que Você Vai Precisar…

Mecânica:

• 1 chapa de acrílico de 460 x 280 mm
• 1 báscula impressa em ABS
• 1 eixo de aço inox de 30 x 3 mm (vamos escolher alternativas!)
• 1 imã de 4 x 2 mm
• 1 abrigo impresso em 3D para o sensor DHT22
• Cola acrílica, Pincel

Eletrônica:

• 1 Sensor de umidade e temperatura DHT22
• 1 NodeMCU ESP8266 ESP12
• 2 resistores de 10k de pull-up
• 2 header fêmea de 14 pinos
• 1 barra de pino 90 graus de 6 pinos (4 pinos + 2 pinos)
• 1 sensor de efeito hall
• 1 Placa de circuito impresso para montar o shield
• 20 cm de um cabo de 3 vias (estamos usando um cabo de áudio de CD-ROM)
• 1 fonte 5v de no mínimo 500 mA

Ferramentas:

• Ferro de soldar (ou uma estação caso deseje fazer com componentes SMD)
• Impressora 3D
• Corte laser
• CNC (caso deseje fazer um PCB)

Etapa 2: Estrutura Mecânica (preparação)

O primeiro passo é cortar uma chapa de acrílico de 2, 4mm * numa cortadora a laser.

Pensamos no Pluvi. On utilizando uma chapa de acrílico com tamanho que serve em todas as cortadoras a laser que já possui até hj! (chinesas, Epilog, Trotec, etc)

Abaixo o arquivo com o plano de corte dxf

Plano de Corte (DXF)

* É importante notar que a do acrílico pode variar bastante (2, 1 ~ 3, 2mm) isso pode provocar nos encaixes, marcações a espessura do seu acrílico e faça os ajustes necessários, especialmente nas peças 1, 2, 4 e 5.

** Outro aspecto importante é o “kwerf” do seu equipamento, ou seja, a espessura do laser fazendo o corte. Em boas cortadoras, diríamos que é um aspecto irrelevante, contudo existem algumas cortadoras menos precisas que isto deve ser levado em conta #ficaadica!

Existem mais 2 peças que precisam ser produzidas, a báscula e o abrigo de Stevenson, em ambos os casos utilizaremos impressão 3D para confecção. Nossa sugestão é que estas peças sejam eternas em ABS pois ficarão expostas à intempéries.

Abaixo dos modelos STL das peças

Arquivos 3D (arquivos 3D)

A báscula tem um recesso para instalação do Imã, dependente da distancia para o sensor você precisa de um imã dentro do recesso e outro por fora. Recomendamos que você envolve os imãs em algum tipo de cola para evitar os efeitos da intempérie (silicone, araldita, plastfilme … todos funcionam!)

Ok, então temos todas as peças cortadas e competentes, vamos a montagem…

Etapa 3: Iniciando a Montagem

Posicionar os apoios em seus lugares, tente deixar-los o mais

possível perpendicular em relação a peça 1 e utilizar solda acrílica * para fixar a peça.

Vire a peça e passe mais cola nos encaixes.

* Se você nunca foi solda / cola acrílica, saiba que o processo se dá por capilaridade, ou seja, você encaixa as peças e depois passa a solda no seu entorno, o solvente penetra entre as peças e inicia uma reação química entre as peças provocando uma solda bastante resistente.

** Se não encontrar cola / solda acrílica você pode usar cola instantânea, mas saiba que onde uma cola encostar o acrílico ficara todo esbranquiçado.

Etapa 4: montagem

Agora já fica mais legal! Vamos montar a peça 3 nos encaixes

da 1 e a peça 2 sobre a 3. Cuidado com os lados !!!

A peça 3 tem um “engraving” mostrando o lado de cima da peça! Já a peça 2 deve ter sua abertura alinhada com os apoios e os furinhos da peça 1.

Etapa 5: Montagem

Basta encaixar e colar ambas as laterais, peças 4 e 5, para

garantir que as peças estão do lado certo, use como marcações no canto das peças - setas para cima!

Uma sugestão aqui é deixar os “engravings” virados para o lado de dentro do seu Pluvi. On. O acabamento fica mais interessante!

Etapa 6: Montagem, Reforçar como Soldas

Temos uma estrutura base montada, agora é importante vendido bem todas as peças acrílicas que tem contato. Isso vai garantir robustez e estanqueidade onde necessário

Etapa 7: Inserindo O Eixo Da Báscula

Esta etapa depende um pouco do que você esta usando como eixo, já testamos vários materiais, um dos que mais funciona é um rolete de alumínio encontrado em sucatas de impressora. Mas para deixarmos mais democrático, nosso exemplo aqui usa um pino de rebite!

Insira seu eixo no furo da placa 6, vire para o outro lado e trave com uma bucha de acrílico. Aqui é importante que você ajuste o furo da bucha de acordo com o eixo que você vai usar, senão, não vai travar ☹

Insira muitas buchas necessárias para centralizar sua báscula (calma, já chegaremos lá!)

Você pode colar a (s) bucha (s) na peça 6 se preferir, mas isto não é obrigatório.

Coloque a bascula no eixo, verifique para ver se esta bem livre! Ela deve se mover com seu próprio peso.

Etapa 8: Fechamento Do Lado Da Báscula

Local de bucha no eixo e agora basta encaixar a peça 6 na estrutura. Local mais buchas no eixo para centraliza-lo na aberta superior. O eixo da báscula deve ser inserido no furo da peça da 3 durante esta montagem.

Teste novamente o movimento da báscula, uma dica é virar o conjunto de ponta cabeça e checar se a báscula se movimenta apenas com isso.

Etapa 9: Montagem Da Pirâmide / funil

Esta parte é meio chatinha, precisa de paciência! Então, respire fundo, pegue um café e vamos nessa…

Cole as peças maiores com fita adesiva, beeeeeem juntinhas…. Depois cole uma das laterais da peça menor em uma das laterais.

Dobre as peças até que as arestas encostem formando uma pirâmide, cole com fita adesiva a aresta que ainda não foi colada.

Legal, temos uma pirâmide de fita adesiva, heheheheh!

É só virar a pirâmide do lado oposto à fita adesiva e passar cola acrílica nas arestas.

De longe, este não é o melhor método, o cortar seriamente ideal como arestas em ângulo que apesar de possível é bem difícil, você faria um gabarito para segurar a peça na sua cortadora laser no angulo correto, mas fique tranquilo, o metodo descrito acima funciona! Se quiser reforçar depois um pouco de silicone.

S2 - Aproveite para fazer novas amizades!

A ajuda de umx amigx para segurar a pirâmide e aproximar como arestas, facilita na aplicação e absorção da cola!

Etapa 10: Eletrônica

Nós não vamos estudar a soldagem da PCB aqui. Todos os recursos disponíveis para isso estão no nosso repositório e se estiver afim de fazer, não terá dificuldades de sentido! Arquivos Eagle e BOM detalhados com links!:)

Esquema e Layout da PCB

Mas se ainda assim não rolar, deixa um comentar ai embaixo que faremos o possível para ajudar!

Logo, nossa eletrônica aqui no Instructables, se resume a soldar fios e montar tudo dentro do Pluvi. On! Vamos lá?

1) Solde 3 fios no DHT22, obedecendo a seguinte pinagem (VCC / DATA / NC / GROUND). Nós temos cabos de áudio de CD-ROM! Funciona bem e é bem fácil de achar.

2) Cole com cola quente o sensor DHT22 dentro do abrigo de Stevenson

3) Passe o cabo por um dos furos da peça 1, se tiver um anel de vedação (ilhó) é aqui que ele vai!

4) Conecte o cabo vindo do DHT na sua PCB, obedeça a mesma pinagem, um silk do DHT existe para ajudar!

5) Passe o conector da fonte por um dos outros furos da peça 1 e conecte na alimentação do PCB. + 5v é pra cima

6) Finalmente você pode colar a placa com cola quente na peça 3 tomando o cuidado de alinhar o furo da placa com o eixo. Isto garantia o alinhamento do imã com o sensor Hall.

7) Organizar os cabos da melhor maneira possível, se tiver segurança, corte os fios e cumprir tudo justo para evitar esta etapa!

Etapa 11: Calibrando Seu Pluvi. On

Nesta etapa vamos calibrar o Pluviometro.

Utilizaremos um método bastante simples, mas funcional. Utilizando uma seringa graduada, voce deve gotejar água no seu equipamento já montado, assim que a báscula virar anote qual o volume necessário para isso.

Neste projeto o volume gira entre 2 e 4 ml, mas tudo depende do material da impressão, da densidade da peça etc. A ideia é repetir esse processo 5 vezes para cada lado da báscula, no total são 10 medidas. Anote todos os valores e tire uma média. Por exemplo:

2, 8 3, 0 3, 3 2, 8 3, 1 3, 2 3, 0 2, 8 3, 1 3, 0

A média é (2, 8 + 3, 0 + 3, 3 + 2, 8 + 3, 1 + 3, 2 + 3, 0 + 2, 8 + 3, 1 + 3, 0) / 10 = 3, 01

Pronto! Agora temos o valor de calibração para colocar no setup do nosso Pluvi. On.

Mas como isso se torna uma medida de redução em mm? Bom, é necessário saber qual a área de contribuição, ou seja, qual a área que coleta a chuva.

Neste caso a medida do projeto é 6615 mm²

Então o cálculo que faremos no firmware é o seguinte:

Precipitação = Dicas x 3, 01 x 1000/6615

Onde dicas é o número de basculadas que ocorreram nas últimas 24 horas contadas a partir das 7:00 (ou 10:00 GMT + 0)

Etapa 12: Upload de Firmware Configuração E

Utilizando o dev kit do ESP8266 (NodeMCU) é bem tranquilo para fazer o upload do Firmware.

Você seguir estes passos para habilitar o NodeMCU como uma das suas placas dentro do Arduino IDE

Tutorial ESP8266 no Arduino IDE

Feito isso, você deve inserir uma chave gerada na pagina do Thingspeak no firmware.

Chave configurada, você pode subir nosso firmware no seu Pluvi. On, está tudo aqui:

Firmware Pluvion - Arduino IDE

O firmware foi desenvolvido pensando na eficiência de coleta dos dados bem como na facilidade de instalação, sendo assim modificamos uma biblioteca (WifiManager) para garantir uma experiência de configuração do seu Pluvi. On bem pouco traumática.

A lógica do firmware também esta documentada no Github, temos diversas funções e requisitos que já foram testados em campo. Esta é exatamente a versão que está rodando na rede de Pluvi. On's que implantamos em São Paulo / SP

Etapa 13: Configurando Seu Pluvi. On

Após o upload do firmware, basta inserir o NodeMCU no shield, fechar a tampa e ligar na tomada!

Agora é só seguir os passos de configuração no seu smartphone.

Obs: Seu Pluvi. On pode demorar até 5 min para disponibilizar uma rede wifi de conexão para configuração.

Etapa 14: Visualizando Os Dados

Para a visualização dos dados enviados:

Basta entrar na plataforma thingspeak - https://thingspeak.com/ e seguir os tutoriais para criação de canais e obtenção de suas melhores "chaves"

É isso pessoal !!! Espero que tenham gostado do tutorial, discursos com todo o carinho tentando cobrir todos os detalhes, mas se ainda ficou alguma dúvida, por favor entre em contato com a gente!

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Fabricado com S2 em São Paulo / SP - Brasil