Ellանգի սիֆոնի անձրևաչափ. 8 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Դրա կատարելագործված տարբերակը PiSiphon Rain Gauge- ն է

Ավանդաբար անձրևները չափվում են ձեռքով անձրևաչափով:

Ավտոմատ եղանակային կայանները (ներառյալ IoT եղանակային կայանները) սովորաբար օգտագործում են շրջադարձային դույլեր, ակուստիկ դիսդրոմետրեր կամ լազերային դիսդրոմետրեր:

Շրջվող դույլերն ունեն շարժական մասեր, որոնք կարող են խցանվել: Դրանք չափագրված են լաբորատորիաներում և չեն կարող ճիշտ չափվել ուժեղ անձրևների ժամանակ: Disdrometers- ը կարող է պայքարել ձյունից կամ մառախուղից փոքր կաթիլներ կամ տեղումներ հավաքելու համար: Դիսդրոմետրերը պահանջում էին նաև բարդ էլեկտրոնիկա և մշակման ալգորիթմներ `կաթիլների չափերը գնահատելու և անձրևը, ձյունը և կարկուտը տարբերելու համար:

Ես մտածեցի, որ Bell սիֆոնի անձրևաչափը կարող է օգտակար լինել վերը նշված որոշ խնդիրների հաղթահարման համար: Bell սիֆոնը հեշտությամբ կարելի է տպել սովորական FDM 3D տպիչի վրա (էժանագին էքստրուդերներով, ինչպես RipRaps- ը և Prusas- ը):

Ellանգի սիֆոնները հաճախ օգտագործվում են ակվապոնիկայում և ձկների տանկերում `ջրի մակարդակը որոշակի բարձրության հասնելիս ավտոմատ դատարկելու համար: Տանկը համեմատաբար արագ դատարկելու համար օգտագործվում են միայն բնական ուժերը: Սիֆոնը շարժական մասեր չունի:

Theանգի սիֆոնի անձրևաչափը պարունակում է երկու զոնդեր, որոնք միմյանց մոտ կապված են (բայց չեն շփվում) զանգի սիֆոնի ելքի հետ: Theոնդերի մյուս ծայրերը միացված են ազնվամորու pi- ի GPIO կապումներին: Մեկ քորոցը կլինի ելքային քորոց, մյուսը ՝ մուտքային: Երբ անձրևաչափը պարունակում է որոշակի քանակությամբ ջուր, բնական ուժերը դատարկում են չափիչը: Waterուրը հոսում է զոնդերի կողքով զանգի սիֆոնի ելքի մոտ, իսկ բարձր ցուցանիշը գրանցվելու է GPIO մուտքի քորոցում: Այս սիֆոնացման գործողությունը ձայնագրելու է մոտավորապես 2,95 գրամ (մլ) ՝ օգտագործելով իմ զանգի սիֆոնի դիզայնը: 2.8 գրամ ջուրը հավասար կլինի +/- 0.21676 մմ անձրևի, եթե օգտագործվի 129 մմ ձագար տրամագծով իմ անձրևաչափը: Սիֆոնացման յուրաքանչյուր գործողությունից հետո (ջրի բացթողման իրադարձություն) մուտքային քորոցը կդառնա ելք, իսկ ելքը `մուտք` հնարավոր էլեկտրոլիզը կանխելու համար:

Այս նախագծի նպատակն է տրամադրել սենսոր, որը կարող է օգտագործվել ասեղագործների կողմից `բաց ապարատային եղանակային կայաններին ամրացնելու համար: Այս սենսորը փորձարկվել է ազնվամորու pi- ի վրա, սակայն այլ միկրոկոնտրոլերներ նույնպես պետք է աշխատեն:

Bանգի սիֆոնների մասին ավելի լավ հասկանալու համար դիտեք սա

Քայլ 1: Այն, ինչ ձեզ հարկավոր կլինի

1. Մեկ ազնվամորի պի:
2. 3D տպիչ- (զանգի սիֆոնը տպելու համար: Ես կտամ իմ դիզայնը: Կարող եք նաև այն տանել տպագրական ծառայության)
3. Անձրևաչափի հին ձագար (Կամ կարող եք տպել մեկը: Ես կտրամադրեմ իմ դիզայնը):
4. 2 X Տափօղակներ որպես զոնդեր (5x25x1.5 մմ իմ նախագծման համար)
5. Հացաթուղթ (ընտրովի ՝ փորձարկման համար):
6. Որոշ Python հմտություններ կօգնեն, բայց ամբողջ ծածկագիրը տրամադրված է:
7. Էլեկտրոնային սանդղակ `ճշգրտումը ճշգրտելու համար: Կարող է օգտագործվել նաև մեծ ներարկիչ (60 մլ):
8. Անջրանցիկ պատյան ազնվամորու պիի համար:
9. Սուպեր սոսինձ
10. 2 ալիգատոր թռչկոտող և 2 արուից էգ ցատկող
11. 110 մմ PVC խողովակ, +/- 40 սմ երկարությամբ

Քայլ 2. ԴԻIGԱՅՆ ԵՎ ՏՊԱԵՔ ELLԱՆԳԱՅԻՆ ՍԻՖՈՆԸ

Կցեք, գտեք իմ դիզայնը Autocad123D և STL ձևաչափով: Դուք կարող եք խաղալ դիզայնի հետ, բայց դիզայնը փոխելը կարող է ստեղծել արտահոսող և ոչ ֆունկցիոնալ զանգի սիֆոն: Իմը տպագրվել է XYZ DaVinci AIO- ի վրա: Աջակցողներն արդեն ներառված են դիզայնի մեջ, ուստի լրացուցիչ հենարանների կարիք չի կարող լինել: Ես ընտրեցի հաստ պատյաններ, 90% լցված, 0,2 մմ բարձրությամբ: ABS թելն օգտագործվում է, քանի որ PLA- ն դրսում վատթարանալու է: Ձագարը տպելուց հետո դրա վրա քսեք ակրիլային լակի `տարրերից պաշտպանելու համար: Ակրիլային սփրեյը հեռու պահեք զանգի սիֆոնի ներսից, քանի որ այն կարող է արգելափակել ջրի հոսքը սիֆոնի մեջ: Մի տվեք սիֆոնին ացետոնային լոգանք

Ես դեռ չեմ փորձարկել խեժ տպիչներ: Եթե դուք օգտագործում եք խեժ, դուք պետք է պաշտպանեք խեժը արևից, որպեսզի կանխեք սիֆոնի սխալ ձևավորումը:

(Այս դիզայնը բնագրի կատարելագործում է. Տարբերակի ամսաթիվը ՝ 27 հունիսի, 2019 թ.)

Քայլ 3. Սիֆոնի հավաքում

Ուսումնասիրեք կցված պատկերները: Օգտագործեք գերծանրքաշային սոսինձ `բոլոր իրերը միասին ամրացնելու համար: Հիշեք, որ սուպեր սոսինձը հաղորդիչ չէ, և ձեր բոլոր շփման կետերը պետք է զերծ մնան գերծանրքաշից: Ես օգտագործել եմ ալիգատոր թռիչքներ ՝ իմ ազնվամորու պի վրա արուներին և էգ թռիչքներին միացնելու համար: Մեկ զոնդը պետք է միացված լինի GPIO 20 -ին, մյուսը `21 -ին: Այս միացումում դիմադրողներ չեն պահանջվում: Փորձեք սուզվել ջուրը սերտորեն սուպեր սոսինձ օգտագործելիս: Սիլիկոնային գելը նույնպես կարող է օգնել:

Դեռ մի ծածկեք ձեր սիֆոնը 110 մմ PVC խողովակի մեջ, այն նախ պետք է փորձարկվի:

Քայլ 4: Փորձարկեք զոնդը

Ստեղծեք «rain_log.txt» ֆայլ ձեր գրացուցակում, որտեղ ցանկանում եք պահպանել ձեր Python կոդը:

Բացեք ձեր նախընտրած Python IDE- ն և մուտքագրեք հետևյալ ծածկագիրը դրա մեջ: Պահեք այն որպես siphon_rain_gauge2.py: Գործարկեք պիթոնի ծածկագիրը: Արհեստական անձրև ավելացրեք ձագարին: Համոզվեք, որ կա մեկ և միայն մեկ հաշվարկ, ամեն անգամ, երբ սիֆոնը ջուր է արձակում: Եթե Սիֆոնը սխալ է հաշվում, տես անսարքությունների վերացման բաժինը:

#Ellանգի-սիֆոնի անձրևաչափ

#Մշակված է J. t = 0 #Ընդհանուր անձրև f = բաց ("rain_log.txt", "a+") n = 0 իսկ ճշմարիտ.): սիֆոն = gpiozero. Կոճակ (21, Սխալ) ելք = gpiozero. LED (20) ելք: այլ () սիֆոն = gpiozero. Կոճակ (20, Կեղծ) ելք = gpiozero. LED (21) ելք: վրա () siphon.wait_for_press () n = n+1 t = t+r localtime = time.asctime (time.localtime (time.time ())) print («Անձրևի ընդհանուր քանակը. մմ "+տեղական ժամանակ) f.write (str (t)+", "+localaltime+" / n ") siphon.close () output.close () time.sleep (1.5)

Քայլ 5. Հաշվարկներ և չափագրումներ

Ինչու են տեղումները չափվում որպես Հեռավորություն: Ի՞նչ է նշանակում 1 միլիմետր անձրև: Եթե դուք ունեցել եք 1000 մմ X 1000 մմ X 1000 մմ կամ 1 մ X 1 մ X 1 մ խորանարդ, ապա խորանարդը կունենա 1 մմ խորության անձրևաջրերի խորություն, եթե այն անձրևի ժամանակ դրսում եք թողնում: Եթե այս անձրևը դատարկեք 1 itterիտ շշի մեջ, այն 100 % կլցնի շիշը, իսկ ջուրը ՝ նաև 1 կգ: Տարբեր անձրևաչափեր ունեն տարբեր ջրհավաք ավազաններ:

Բացի այդ, 1 գրամ ջուրը պայմանական է 1 մլ:

Եթե դուք օգտագործում եք իմ նմուշները, ինչպես կցված է, չափագրման կարիք կարող չէ լինել:

Անձրևաչափը չափելու համար կարող եք օգտագործել 2 եղանակ: Երկու մեթոդների դեպքում էլ օգտագործեք կցել python (նախորդ քայլ) հավելվածը ՝ թողարկումները (սիֆոնավորման գործողություններ) հաշվելու համար: Համոզվեք, որ կա մեկ և միայն մեկ հաշվարկ, ամեն անգամ, երբ սիֆոնը ջուր է արձակում: Եթե Սիֆոնը սխալ է հաշվում, տես անսարքությունների վերացման բաժինը

Մեթոդ առաջին. Օգտագործեք գոյություն ունեցող (վերահսկիչ) անձրևաչափ

Այս մեթոդի աշխատանքի համար ձեր զանգի սիֆոնի ձագարը պետք է լինի նույն տարածքը, ինչ հսկիչ անձրևաչափը: Ստեղծեք արհեստական անձրև ձեր սիֆոնի ձագարի վրա և հաշվարկեք պիթոնի միջոցով արձակվածների քանակը: Սիֆոնի միջոցով հավաքեք ամբողջ ջրի բացթողումը: ձեր կառավարման անձրևաչափի մեջ: Մոտ 50 թողարկումներից (սիֆոնացման գործողություններ) հետո չափեք անձրևները վերահսկիչ անձրևաչափում

Թող լինի R- ը անձրևի միջին քանակը մմ -ով ՝ յուրաքանչյուր սիֆոնացման գործողության համար

R = (Անձրևների ընդհանուր քանակը հսկողության չափիչում)/(սիֆոնավորման գործողությունների քանակը)

Երկրորդ մեթոդ. Կշռեք ձեր տեղումները (ձեզ հարկավոր է էլեկտրոնային սանդղակ)

Թող լինի R- ը անձրևի միջին քանակը մմ -ով ՝ յուրաքանչյուր սիֆոնացման գործողության համար

Թող W լինի ջրի քաշը մեկ սիֆոնացման գործողության մեջ գրամներով կամ մլ -ով

Թող A- ն լինի ձագարի ջրհավաք ավազանը

R = (Wx1000)/Ա

Կալիբրացիայի համար ներարկիչով ջուրը դանդաղ ներարկեք զանգի սիֆոնի մեջ: Բռնել ջուրը հայտնի քաշ ունեցող բաժակի մեջ: Շարունակեք ջրի ներարկումը, մինչև սիֆոնը ինքն իրեն դատարկվի առնվազն 50 անգամ: Weուրը քաշեք բաժակի մեջ: Հաշվարկեք ամեն անգամ, երբ սիֆոնը ջուր է արձակում, թողարկված ջրի միջին քաշը (Վտ): Իմ դիզայնի համար այն կազմում էր մոտ 2.95 գրամ (մլ): 129 մմ տրամագծով և 64.5 մմ շառավղով իմ ձագարի համար

A = pi*(64.5)^2 = 13609.8108371

R = (2.95*1000) /13609.8108371

R = 0.21676

Եթե դուք չունեք էլեկտրոնային կշեռք, կարող եք պարզապես օգտագործել մեծ (60 մլ/գրամ) ներարկիչ: Պարզապես հաշվեք սիֆոնի ջրի արտանետումների քանակը

W = (ներարկիչի ծավալը մմ -ով)/(սիֆոնի ջրի բացթողումների քանակը)

Թարմացրեք python հավելվածը նոր R արժեքով:

Ellանգի սիֆոնը (Իմ դիզայնը) տևում է մոտ 1 վայրկյան ՝ ամբողջ ջուրը բաց թողնելու համար: Որպես կանոն, արձակման ընթացքում սիֆոնի մեջ մտնող ջուրը նույնպես կթողարկվի: Սա կարող է ազդել չափումների գծայնության վրա, հորդառատ անձրևի ժամանակ: Ավելի լավ վիճակագրական մոդելը կարող է բարելավել գնահատումները:

Քայլ 6: Գնացեք դաշտ

Տեղադրեք ձեր հավաքված զանգի սիֆոնը և ձագարը համապատասխան պատյանում: Ես օգտագործեցի 110 մմ PVC խողովակ: Նաև համոզվեք, որ ձեր միացած ազնվամորու pi- ն գտնվում է անջրանցիկ պատյանում: Իմ PI- ն սնուցվում է էներգաբանկով `ցուցադրական նպատակով, սակայն պետք է օգտագործել արտաքին արտաքին էներգիայի աղբյուր կամ արևային համակարգ:

Ես օգտագործել եմ VNC ՝ պլանշետի միջոցով PI- ին միանալու համար: Սա նշանակում է, որ ես ցանկացած վայրից կարող եմ վերահսկել տեղումների քանակը իմ տեղադրման ժամանակ:

Ստեղծեք արհեստական անձրև և տեսեք, թե ինչպես է գործում սենսորը:

Քայլ 7: Խնդիրների վերացում

1) Խնդիր. Եթե ես հաշվում եմ սիֆոնի թողարկումները python հավելվածի հետ, ապա ծրագիրը հաշվում է լրացուցիչ թողարկումներ:

Խորհուրդ. Զանգի սիֆոնի ձեր զոնդերը կարող են փակվել, և նրանց միջև ջրի կաթիլ է մնացել:

2) Խնդիր. Ջուրը կաթում է սիֆոնի միջով:

Խորհուրդ. Սա նախագծման սխալ է: Բարելավել դիզայնը: Սիֆոնի ելքի շառավիղը, հավանաբար, չափազանց մեծ է: Որոշ գիտնականների օգնությունը կարող է օգնել: Եթե դուք նախագծել եք ձեր սեփական զանգի սիֆոնը, փորձեք այն, ինչ ես տրամադրել եմ: Սփիոնի ելքին կարող եք կցել նաև ձկան տանկի կարճ (15 սմ) խողովակ ՝ բաց թողնման «քաշման ուժը» բարելավելու համար:

3) Խնդիր. Զոնդերը չեն հավաքում սիֆոնի բոլոր թողարկումները:

Խորհուրդ. Մաքրել ձեր զոնդերը ականջի փայտիկով: Ստուգեք բոլոր մալուխային կապերը: Ձեր զոնդերի վրա կարող է սոսինձ լինել: հեռացրեք այն նուրբ ճշգրիտ ֆայլով:

4) Խնդիր. Իմ սիֆոնի թողարկումները բոլորը ճիշտ են հաշվարկված, բայց տեղումների գնահատումը սխալ է:

Խորհուրդ. Դուք պետք է նորից չափագրեք ձեր տվիչը: Եթե ունեք մոտավոր գնահատականներ, ապա r (անձրևը մեկ սիֆոնացման գործողության համար) պետք է ավելացվի:

Քայլ 8. Ապագա բարելավումներ և փորձարկում

1. Gold Plate զոնդերը (լվացքի մեքենաները): Սա կրկին կօգնի հնարավոր կոռոզիայից:
2. Փոխարինեք զոնդերը լազերային դիոդով և լուսանկարչական դիմադրիչով:
3. Բարելավել գնահատման մոդելը: Հասարակ անձրևի դեպքում պարզ գծային մոդելը կարող է հարմար չլինել:
4. Երկրորդ խոշոր Bell սիֆոնը կարող է ավելացվել առաջինի տակ (ելքի մոտ) `բարձր խտության անձրևը չափելու համար:
5. GUI- ի համար ես առաջարկում եմ Caynne IOT- ը:

Նշում. Հրապարակված է մեծ բարելավում: Տես PiSiphon անձրևաչափը