Calibración del pluviómetro Arduino: 7 pasos

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

Introducción:

En este Instructable, 'construimos' un pluviómetro con Arduino y lo calibramos para informar la lluvia diaria y por hora. El colector de lluvia que estoy usando es un pluviómetro reutilizado del tipo de cubo basculante. Provenía de una estación meteorológica personal dañada. Sin embargo, hay muchos Instructables excelentes sobre cómo hacer uno desde cero.

Este Instructable es parte de una estación meteorológica que estoy haciendo y es una documentación de mi proceso de aprendizaje disfrazado como un tutorial:)

Características del pluviómetro:

• las mediciones de lluvia diaria y por hora se expresan en pulgadas para poder cargarlas fácilmente en Weather Underground.
• El código antirrebote para el interruptor magnético no está incluido para mantener el código simple.
• al ser más un tutorial, el producto terminado es más un prototipo de un prototipo.

Paso 1: algo de teoría

Las precipitaciones se informan / miden en milímetros o pulgadas, que tiene la dimensión de longitud. Es indicativo de qué tan alto, cada porción del área de lluvia recibió la lluvia, si el agua de lluvia no se hubiera disipado y drenado. Entonces, una lluvia de 1,63 mm significaría que si tuviera un tanque plano y nivelado de cualquier forma, el agua de lluvia recolectada tendría una altura de 1,63 mm desde el fondo del tanque.

Todos los pluviómetros tienen un área de captación de lluvia y una medición de la cantidad de lluvia. El área de captación es la región sobre la que se recolecta la lluvia. El objeto de medición sería algún tipo de medición de volumen para un líquido.

Entonces la lluvia en mm o pulgadas sería

altura de lluvia = volumen de lluvia recogida / zona de captación

En mi colector de lluvia, la longitud y el ancho eran de 11 cm por 5 cm respectivamente, lo que da un área de captación de 55 cm2. Entonces, una colección de 9 mililitros de lluvia significaría 9 cc / 55 cm2 = 0.16363… cm = 1.6363… mm = 0.064 pulgadas.

En el pluviómetro de cubeta basculante, la cubeta se inclina 4 veces para 9 ml (o 0.064… pulgadas de lluvia), por lo que una sola punta es para (9/4) ml = 2.25ml (o 0.0161.. pulgadas). Si tomamos lecturas por hora (24 lecturas por día antes de reiniciar), mantener una precisión de tres dígitos significativos es lo suficientemente decente.

Por lo tanto, en cada vuelco / vuelco del balde, el código accede a él como una secuencia de encendido-apagado-encendido o un clic. Sí, hemos reportado 0.0161 pulgadas de lluvia. Repetir, desde el punto de vista de Arduino

un clic = 0.0161 pulgadas de lluvia

Nota 1: prefiero el sistema internacional de unidades, pero Weather Underground prefiere las unidades imperiales / estadounidenses y, por lo tanto, esta conversión en pulgadas.

Nota 2: Si los cálculos no son su taza de té, diríjase a Volumen de lluvia, que brinda la ayuda perfecta para tales asuntos.

Paso 2: Partes para este proyecto

La mayoría de las piezas estaban por ahí y una lista justa (por formalidad) es

1. Arduino Uno (o cualquier otro compatible)
2. Pluviómetro de la vieja estación meteorológica dañada.
3. Tablero de circuitos.
4. RJ11 para conectar mi pluviómetro a la placa de pruebas.
5. Resistencia de 10K o superior para que actúe como resistencia pull-up. He usado 15K.
6. 2 piezas de cables de puente macho a hembra
7. 2 cables de puente macho a macho.
8. Cable USB; A macho a B macho

Instrumentos:

Jeringa (se utilizó 12 ml de capacidad)

Paso 3: el recolector de lluvia

Las fotos de mi recolector de lluvia deberían dejarlo claro para muchos. De todos modos, la lluvia que cae sobre su zona de captación se canaliza a uno de los dos baldes basculantes que hay en su interior. Los dos baldes basculantes están conectados como un balancín y cuando el peso del agua de lluvia (0,0161 pulgadas de lluvia para la mía) inclina un balde hacia abajo, se vacía y los otros baldes suben y se posicionan para recoger la siguiente agua de lluvia. El movimiento de inclinación mueve un imán sobre un 'interruptor magnético' y el circuito se conecta eléctricamente.

Paso 4: circuito

Para hacer el circuito

1. Conecte el pin digital n. ° 2 de Arduino a un extremo de la resistencia.
2. Conecte el otro extremo de la resistencia al pin de tierra (GND).
3. Conecte un extremo del conector RJ11 al pin digital n. ° 2 de Arduino.
4. Conecte el otro extremo del conector RJ11 al pin + 5V de Arduino (5V).
5. Enchufe el pluviómetro al RJ11.

El circuito está completo. Los cables de puente y la placa de pruebas facilitan las conexiones.

Para completar el proyecto, conecte el Arduino a la PC usando el cable USB y cargue el boceto que se proporciona a continuación.

Paso 5: el código

El boceto RainGauge.ino (incrustado al final de este paso) está bien comentado, por lo que señalaré solo tres secciones.

Una parte cuenta el número de puntas de balde basculante.

if (bucketPositionA == false && digitalRead (RainPin) == HIGH) {

… … }

Otra parte verifica el tiempo y calcula la cantidad de lluvia.

if (ahora.minuto () == 0 && primero == verdadero) {

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

y otra parte aclara la lluvia del día, a medianoche.

if (ahora.hora () == 0) {

dailyRain = 0; …..

Paso 6: Calibración y prueba

Desconecte el Colector de Lluvia del resto del circuito y realice los siguientes pasos.

1. Llena la jeringa con agua. Yo lleno el mío con 10 ml.
2. Mantenga el recolector de lluvia en una superficie nivelada y vierta el agua de la jeringa poco a poco.
3. Llevo un recuento de los baldes de propina. Cuatro puntas me bastaron y drenaron 9 ml de la jeringa. De acuerdo con los cálculos (ver la sección de teoría) obtuve la cantidad de 0.0161 pulgadas de lluvia por punta.
4. Incluyo esta información en mi código al principio.

const double bucketAmount = 0.0161;

Eso es todo. Para mayor precisión, se pueden incluir más dígitos como 0.01610595. Por supuesto, se espera que los números calculados varíen si su recolector de lluvia no es idéntico al mío.

Para propósitos de prueba

1. Conecte el colector de lluvia a la toma RJ11.
2. Conecte el Arduino a la PC con el cable USB.
3. Abra el monitor de serie.
4. Vierta cantidades de agua previamente medidas y observe la salida cuando se complete la hora.
5. No vierta agua, espere a que termine la siguiente hora. La lluvia por hora debe ser cero en este caso.
6. Mantenga la PC con el circuito conectado encendida durante la noche y vea si la lluvia diaria y la lluvia por hora se restablecen a cero a la medianoche. Para este paso, también se puede cambiar el reloj de la PC a un valor adecuado (para ver las salidas en el monitor serial en vivo).

Paso 7: Reflexiones posteriores y agradecimientos

La resolución de las lecturas de lluvia en mi caso es de 0.0161 pulgadas y no se puede hacer más precisa. Las circunstancias prácticas pueden reducir aún más la precisión. Las mediciones meteorológicas no tienen la precisión de la mecánica cuántica.

Parte del código fue tomado de Instructable de Lazy Old Geek.