Pluviómetro PiSiphon (prototipo): 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Este proyecto es una mejora del pluviómetro de sifón Bell. Es más preciso y los sifones con fugas deberían ser algo del pasado.

Tradicionalmente, la lluvia se mide con un pluviómetro manual.

Las estaciones meteorológicas automatizadas (incluidas las estaciones meteorológicas de IoT) normalmente utilizan cubos basculantes, disdrómetros acústicos (distribución de gotas) o disdrómetros láser.

Los cangilones basculantes tienen partes móviles que pueden obstruirse. Están calibrados en laboratorios y es posible que no midan correctamente en tormentas de lluvia intensa. Los disdrómetros pueden tener dificultades para recoger pequeñas gotas o precipitaciones de la nieve o la niebla. Los disdrómetros también requieren una electrónica complicada y algoritmos de procesamiento para estimar el tamaño de las gotas y distinguir entre lluvia, nieve y granizo.

Pensé que un pluviómetro con sifón automático podría ser útil para superar algunos de los problemas anteriores. El cilindro de sifón y el embudo se pueden imprimir fácilmente en una impresora 3D FDM normal (las más baratas con extrusoras, como RipRaps y Prusas).

Solo se utilizan fuerzas naturales para vaciar (sifón) el cilindro del sifón con relativa rapidez. El sifón no tiene partes móviles.

Este pluviómetro consta de un cilindro de sifón, con algunos pares de sondas electrónicas en diferentes niveles en el cilindro de sifón. Las sondas están conectadas a los pines GPIO de una Raspberry PI. Tan pronto como el agua alcance el nivel de cada par de sondas, se activará un nivel alto en el pin de entrada GPIO respectivo. Para limitar la electrólisis, la dirección de la corriente que fluye a través de la lluvia se altera entre lecturas. Cada lectura toma solo milisegundos y solo se toman algunas lecturas en un minuto.

El pluviómetro PiSiphon es una mejora significativa en mi pluviómetro Bell Siphon original. Creo que también debería ser mejor que mi pluviómetro ultrasónico, ya que la velocidad del sonido está muy influenciada por la temperatura y la humedad.

Paso 1: lo que necesitará

1. Una frambuesa pi (utilicé un 3B, pero cualquiera debería funcionar)

2. Impresora 3D- (Para imprimir el cilindro de sifón. Proporcionaré mi diseño. También puede llevarlo a un servicio de impresión)

3. Embudo de pluviómetro antiguo (O puede imprimir uno. Proporcionaré mi diseño).

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

5. 20 x tuercas M3

6. 10 orejetas de chapa de horquilla Tipe

7. Cables eléctricos y 10 cables de puente con al menos un extremo hembra cada uno.

8. Placa de pruebas (opcional para pruebas).

9. Habilidades de programación en Python (se proporciona un código de ejemplo)

10. Una jeringa grande (60 ml).

11. Carcasa impermeable para la frambuesa pi.

12. Jugo de ABS si sus partes impresas son ABS o sellador de silicona.

13. Tubo de pecera de 6 mm (300 mm)

Paso 2: Ensamblaje de embudo y cilindro de sifón

Usé una impresora AIO DaVinci para todas las impresiones.

Material: ABS

Ajustes: 90% de relleno, 0,1 mm de altura de capa, conchas gruesas, sin soportes.

Ensamble el cilindro de sifón y el embudo. Utilice pegamento ABS

Montaje de las sondas (tornillos M3 x 30 mm con 2 tuercas)

Inserte las sondas (pernos) en el cilindro de sifón y séllelo con pegamento ABS o sellador de silicona. Las sondas deben ser visibles desde el lado superior abierto del cilindro del sifón para que sea posible limpiarlas si es necesario con un cepillo de dientes. Estos puntos de contacto de las sondas deben estar limpios todo el tiempo. Asegúrese de que no haya pegamento ABS o sellador de silicona en los contactos.

Conecte los 10 cables a cada sonda, utilizando las orejetas de chapa tipo horquilla. Conecte el otro lado de los cables a los pines GPIO. El Pinout es el siguiente:

Pares de sondas: Par de sondas 1 (P1, nivel de agua más bajo), clavijas 26 y 20)

Par de sondas 2 (P2), GPIO Pin 19 y 16

Par de sondas 3 (P3), GPIO Pin 6 y 12

Par de sondas 4 (P4), GPIO Pin 0 y 1

Par de sondas 5 (P5), GPIOPin 11 y 8

Paso 3: pruebe el sifón y calíbrelo

Debe asegurarse de que todo el cableado se realice correctamente y de que el hardware funcione correctamente.

Ejecute PiSiphon_Test2.py

Resullt 00000 = El agua no ha alcanzado el nivel de P1 (Par de sondas 1)

Resultado 00001 = El agua ha alcanzado el nivel P1 (Par de sondas 1)

Resultado 00011 = El agua ha alcanzado el nivel P2 (par de sondas 2)

Resultado 00111 = El agua ha alcanzado el nivel P3 (Par de sondas 3)

Resultado 01111 = El agua ha alcanzado el nivel P4 (Par de sondas 4)

Resultado 11111 = El agua ha alcanzado el nivel P5 (par de sondas 5).

Si se detectan todos los niveles de agua, ejecute PiSiphon-Measure.py.

Su Log_File se genera en el mismo directorio que PiSiphon-Measure.py

Instale el PiSiphon en un poste y nivele. Si su sifón está subestimando (o sobreestimando), aumente (o disminuya) la variable rs en PiSiphon-Measure.py

Paso 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO está llegando. No utilizará ninguna sonda de metal en el agua y tendrá incluso una resolución mucho mejor (menos de 0,1 mm). Utilizará un sensor capacitivo para humedecer el suelo (la cinta electrónica líquida es demasiado cara en mi país). Vea https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ cómo funciona este sensor en un ESP32.