La creación de: Een Mini Sprinkler Meting (groep 12): 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Groep 12

Noortje Romeijn 4651464

Milton Fox 4652622

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

Wij hebben gekozen om een meetapparaat te ontwikkelen dat de infiltratiesnelheid kan bepalen. Dit is de snelheid waarmee water in de grond infiltreert. Ons meetapparaat se gebaseerd op een bestaande methode: de sprinkler-meting. El mundo de riego por aspersión uitgevoerd op speciale proefgebiedjes con 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 in 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 con een tuinslang con 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 en de afvoermeter werken met 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 es te zien in de bijgevoegde afbeelding.

Suministros

Materiaal:

• Emmer gevuld se encontró con agua;
• El voltímetro se encontró con el roncador;
• 2 druksensors;
• 2 stekkers voor stroomvoorziening;
• 2 stopcontacten;
• 'Kastje' (sensores om te kalibreren en voor stroomvoorziening sensores);
• Tablero de circuitos;
• Fotón de partículas;
• Ordenador portátil;
• Banco de energía;
• Kabel micro-USB;
• Draden tablero de pruebas;
• 2 snoertjes die het 'kastje' met het breadboard kunnen verbinden;

• Weerstanden;

  • 2 keer 3300 ohmios.
  • 2 keer 10000 ohmios.
• Teléfono móvil;
• 2 houten kisten, + - 40 bij 40 cm;
• 2 houten balken, afmeting + - 4 cm bij 4 cm, lang de 2 metros;
• 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;
• Buis de PVC, diámetro 75 mm, longitud 1 metro;
• Afsluiter buis de PVC, diámetro 75 mm;
• Cinta adhesiva
• Grote waterfles se encontró con rechte wanden;
• 2 trechters;
• 2 buisjes, diámetro 15 mm;
• Tuinslang;
• Sproeikop;
• Schroeven;
• Spijkers.

Gereedschap:

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

Paso 1: Testen Van Druksensoren

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

1. Verbind een druksensor, een stekker en de voltmeter aan één van de kastjes. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor hoe dit precies moet.
2. Doe de stekker en het stopcontact.
3. De voltímetro geeft nu een waarde aan. Comprobación de deze waarde (ongeveer) stabiel is.
4. Duw de druksensor onder water in de emmer met water.
5. Verificación de la tensión gemeten verandert bij verschillende waterdiepten en of dat het gemeten voltage stabiel is bij verschillende waterdieptes.

Als de druksensor aan alle comprueba voldoet, kan deze worden toegepast. Herhaal de stappen con tweede druksensor, de tweede stekker en het tweede kastje.

Paso 2: Placa de pruebas Maken Op Het del circuito de Elektrische

La etapa 2 es la de hacer un circuito eléctrico en una placa de pruebas.

1. Druk de Photon en su protoboard.
2. Verbind de Photon conoció una computadora portátil de una batería externa.
3. Maak de elektrische schakeling na die in het eerste bijgevoegde plaatje te zien is.

Enige uitleg sobre de elektrische schakeling es vereista.

De ene helft van het breadboard es bedoeld voor de bedrading van de afvoermeter y de andere helft voor de bedrading van de regenmeter. Twee weerstanden por metro zijn gebruikt zodat het voltage 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 is in dit geval 3300 ohm en de rechter is 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 grootte van de metingen bepalen!).

Het voltage over de afvoermeter kan met behulp van een geschreven code (zie stap 5) of via een telefoon (zie stap 4) worden afgelezen bij pin A4 en het voltage over de regenmeter kan op de zelfde manier worden afgelezen bij pin A0. De Photon vervangt dus eigenlijk de voltímetro.

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

5. Verbind het breadboard aan het 'kastje'.

Paso 3: Circuito electrónico probado M.b.v. Telefoon

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

1. Descarga la aplicación de Particle.
2. Verbind de Photon es un portátil de powerbank zodat deze stroom heeft.
3. Verbind de Photon aan de app, volg hiervoor de stappen in de app.
4. Verbind de Photon se encontró con internet, volg hiervoor opnieuw de stappen in de app. Als de Photon verbonden es, 'ademt' het controle lampje in het lichtblauw.
5. Bij 'Your Devices', klik op de zojuist verbonden Photon.
6. Klik nu op 'Tinker', de 'pin-layout' es nu zichtbaar. En het bijgevoegde plaatje se encuentra te zien hoe dit er ongeveer uit zou moeten zien.
7. Klik op A0 en 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 door beide sensores op verschillende waterdiepten te hangen en bij elke waterdiepte op A0 en A4 te klikken. Hoe dieper de sensor, hoe hoger het getal dat verschijnt.

Paso 4: Het Maken Van De Bak En De Meters

Dan is het nu tijd voor het maken van de bak en de meters. 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 is natuurlijk ook mogelijk om zelf van hout een kist zonder bodem te maken.
3. Zaag de PVC buis op maat zodat deze in de kist past en een stukje uitsteekt.
4. Zaag de PVC buis door de midden en langsrichting.
5. Zaag een gat in de kist zodat de PVC-buis hier doorheen kan in uitkomt buiten de kist.
6. Bevestig kippengaas sobre 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 of een nietpistool.
8. Bevestig een tweede laag kippengaas over de gehele onderkant van de bak.
9. Bevestig het gootje in de bak met behulp van een lijmpistool of waterdicht duct tape.
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) en 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) op 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 (diámetro 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 is aan de onderkant van de bak, zodat het buisje hierdoor kan worden gestoken.
4. Steek het buisje met trechter door het gat.
5. Zet de grote waterfles (met rechte wanden) op de 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 es nu klaar!

De afvoermeter

1. Pak de overgebleven trechter.
2. Verbind het overgebleven buisje (diámetro 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 past.
4. Zet de PVC buis afsluiter op de onderkant van de PVC buis.
5. Plaats de PVC onder het gootje y 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 es nu klaar!

Paso 5: descodificación

Kopieer de onderstaande código de maak zelf een soortgelijke code.

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 requiere que cree una función de ordenación int sort_desc (const void * cmp1, const void * cmp2) {// Necesita convertir el void * a int *
6. int a = * ((int *) cmp1);
7. int b = * ((int *) cmp2);
8. // La comparación
9. volver a> b? -1: (a <b? 1: 0);
10. // Una forma más simple, probablemente más rápida:
11. // devuelve b - a;
12. }
13. configuración vacía () {
14. }
15. bucle vacío () {
16. int medición1 = analogRead (analogPin1);
17. float Volt_measurement1 = (flotación) medición1 * 0.0008056641 * 13300/10000; //Voltio
18. float Depth_measurement1 = Volt_measurement1 * 100; // milímetro
19. flotar 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. int medición2 = analogRead (analogPin2);
24. float Volt_measurement2 = (flotación) medición2 * 0.0008056641 * 13300/10000; // Voltios
25. float Depth_measurement2 = Volt_measurement2 * 87.5; // milímetro
26. Área flotante2 = 3404,966521; // vierkante milímetro
27. float Volume_measurement2 = Depth_measurement2 * Area2; // milímetro kubieke
28. float dVolume2 = Volume_measurement2 - oldVolume2;
29. oldVolume2 = Volume_measurement2;
30. flotar Flow_rate = dVolume1 - 3.7427 * dVolume2; // We gaan ervanuit dat de regen ook in het gootje terecht komt.
31. float Infiltration_flowrate = (dVolume2 - Flow_rate) / 92182;
32. delay (delayTime);
33. Datos [t] = tasa de flujo de infiltración;
34. t + = 1;
35. si (t == 10) {
36. // Número de elementos en la matriz
37. int Data_length = sizeof (Datos) / sizeof (Datos [0]);
38. // qsort - el último parámetro es un puntero de función a la función de clasificación
39. qsort (Datos, Longitud_datos, tamaño de (Datos [0]), clasificación_desc);
40. float median_Infiltration_flowrate = ((Datos [4] + Datos [5]) / 2);
41. Particle.publish ("tema", String (tasa_de_flujo_de_infiltración_mediana, 2));
42. // Ahora está ordenado
43. t = 0;
44. }
45. }

En el código deze, modifique los parámetros de enkele aangepast worden aan jouw constructie. Dit zijn: de getallen in regel 18 en 25 die aangeven hoeveel de diepte verandert is als je 1 volt meer meet van je sensor, de grootte van het oppervlak van de grond (gezien van bovenaf) in regel 31, de grootte van het oppervlak van het gootje gedeeld door de grootte van het oppervlak van de trechter van de regenmeter en regel 30, de grootte van het oppervlak van jouw regenmeter en regel 26 en de grootte van het oppervlak van jouw afvoermeter en 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 "ese" tipo de documento kiezen om je data in te publiceren en ook kiezen hoe het gepubliceerd wordt.

Paso 6: Sensoren Bevestigen

Nu dat de constructie en de code gemaakt is 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 vast 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 es, kan je de meetbuizen onder de constructie zetten zodat het water erin zal komen als je gaat testen.

Paso 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 voltímetro. 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.

Paso 8: ¡Klaar Om Te Testen

Je kan nu het geheel gaan testen.

Zorg dat je voor het beginnen met meten alvast water in de meetbuizen zet zodat de sensoren alvast in contact zijn met water, want het kan soms zijn dat er even 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.