Ուլտրաձայնային անձրևաչափ. Raspebbery Pi բաց եղանակային կայան. Մաս 1: 6 քայլեր

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

Առևտրային հասանելի IoT (Իրերի ինտերնետ) Եղանակային կայանները թանկ են և հասանելի չեն ամենուր (ինչպես Հարավային Աֆրիկայում): Weatherայրահեղ եղանակային պայմանները հարվածում են մեզ: SA- ն ապրում է տասնամյակների ընթացքում ամենադժվար երաշտը, երկիրը տաքանում է, և ֆերմերները պայքարում են եկամտաբեր արտադրելու համար ՝ առանց առևտրային ֆերմերների համար կառավարության տեխնիկական կամ ֆինանսական աջակցության:

Շուրջը կան մի քանի Raspberry Pi եղանակային կայաններ, ինչպես այն, ինչ Raspberry Pi Foundation- ը կառուցել է Մեծ Բրիտանիայի դպրոցների համար, սակայն այն հասանելի չէ լայն հասարակության համար: Գոյություն ունեն բազմաթիվ համապատասխան սենսորներ, ոմանք անալոգային, ոմանք թվային, որոշ պինդ վիճակ, ոմանք շարժական մասերով և ոմանք շատ թանկարժեք տվիչներ, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային անեմոմետրերը (քամու արագությունը և ուղղությունը)

Ես որոշեցի կառուցել բաց կոդով, բաց սարքավորումների եղանակային կայան, Հարավային Աֆրիկայում ընդհանուր մասերով, որը կարող է լինել շատ օգտակար նախագիծ, և ես շատ զվարճալի (և դժվար գլխացավեր) կունենամ:

Որոշեցի սկսել ամուր վիճակից (առանց շարժվող մասերի) անձրևաչափից: Ավանդական հուշումներով շերեփը այդ փուլում ինձ վրա չտպավորեց (նույնիսկ կարծում էի, որ այդ ժամանակ երբեք չէի օգտագործում): Այսպիսով, ես մտածեցի, որ անձրևը ջուր է, և ջուրը հոսանք է տանում: Կան բազմաթիվ անալոգային դիմադրողական տվիչներ, որտեղ դիմադրությունը նվազում է, երբ սենսորը ջրի հետ շփվում է: Ես կարծում էի, որ սա կատարյալ լուծում կլինի: Unfortunatelyավոք, այդ սենսորները տառապում են բոլոր տեսակի անոմալիաներից, ինչպիսիք են էլեկտրոլիզը և դեզօքսիդացումը, և այդ սենսորների ընթերցումները անվստահելի էին: Ես նույնիսկ կառուցում եմ իմ սեփական չժանգոտվող պողպատից զոնդեր և ռելեներ ունեցող մի փոքր տպատախտակ, որը ստեղծում է փոփոխական ուղիղ հոսանք (հաստատուն 5 վոլտ, բայց փոխարինելով դրական և բացասական բևեռները) `էլեկտրոլիզը վերացնելու համար, սակայն ընթերցումները դեռ անկայուն էին:

Իմ վերջին ընտրությունը Ուլտրաձայնային ձայնային տվիչն է: Չափիչի վերևին միացված այս սենսորը կարող է չափել հեռավորությունը ջրի մակարդակից: Ի զարմանս ինձ, այս տվիչները շատ ճշգրիտ և շատ էժան էին (50 ZAR- ից պակաս կամ 4 ԱՄՆ դոլար)

Քայլ 1. Պահանջվող մասեր (Քայլ 1)

Ձեզ հարկավոր կլինի հետևյալը

1) 1 ազնվամորի Pi (ցանկացած մոդել, ես օգտագործում եմ Pi 3)

2) 1 հացի եզր

3) Որոշ jumper մալուխներ

4) Մեկ Օմ դիմադրություն և երկու (կամ 2.2) Օմ դիմադրություն

5) Անձրևը պահելու հին երկար գավաթ: Ես տպել եմ իմը (առկա է փափուկ օրինակ)

6) Հին ձեռքով անձրևաչափի գրավման մաս (Կամ կարող եք ինքներդ ձևավորել և տպել այն)

7) միլիլիտր չափող չափիչ սարքավորումներ կամ ջրի կշեռք `կշիռով

8) HC-SR04 ուլտրաձայնային տվիչ (հարավաֆրիկացիները կարող են դրանք ստանալ Communica- ից)

Քայլ 2: Կառուցեք ձեր շրջանը (քայլ 2)

Ես գտա մի շատ օգտակար ուղեցույց, որը կօգնի ինձ կառուցել շրջանը և գրել այս ծրագրի պիթոնի սցենարները: Այս գրիչը հաշվարկում է հեռավորությունները, և դուք կօգտագործեք այն հաշվելու ձեր չափիչ բաքի վերևում տեղադրված տվիչի և ջրի մակարդակի միջև հեռավորությունը

Այն կարող եք գտնել այստեղ ՝

www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi

Ուսումնասիրեք այն, կառուցեք ձեր սխեման, միացրեք այն ձեր pi- ին և խաղացեք պիթոնի ծածկագրով: Համոզվեք, որ լարման բաժանարարը ճիշտ եք կառուցել: GPIO 24 -ի և GND- ի միջև ես օգտագործեցի 2.2 ohms ռեզիստոր:

Քայլ 3: Կառուցեք ձեր չափիչը (Քայլ 3)

Դուք կարող եք տպել ձեր չափիչը, օգտագործել առկա չափիչ կամ բաժակ: HC-SR04 սենսորը կցված կլինի ձեր չափիչ հիմնական բաքի վերևում: Կարևոր է համոզվել, որ այն մշտապես չոր կմնա:

Կարևոր է հասկանալ ձեր HC-SR04 սենսորի չափման անկյունը: Դուք չեք կարող այն ամրացնել ավանդական անձրևաչափերի կոնի ձևով: Ես նորմալ գլանաձև գավաթը կանի: Համոզվեք, որ այն բավական լայն է, որպեսզի պատշաճ ձայնային ալիքը իջնի ներքև: Կարծում եմ, 75 x 300 մմ չափի PVC խողովակ կանի: Փորձարկելու համար, թե արդյոք ազդանշանը անցնում է ձեր գլանով և ճիշտ է վերադարձվում, չափիչով չափեք գրաքննիչից մինչև ձեր գլանի ներքևի հեռավորությունը, համեմատեք այդ չափումը սենսորից TOF (Թռիչքի ժամանակը) գնահատված հեռավորության հետ: դեպի ներքև:

Քայլ 4: Հաշվարկներ և ճշգրտում (Քայլ 4)

Ի՞նչ է նշանակում 1 միլիմետր անձրև: Մեկ մմ անձրևը նշանակում է, որ եթե դուք ունեցել եք 1000 մմ X 1000 մմ X 1000 մմ խորանարդ կամ 1 մ X 1 մ X 1 մ խորանարդ, ապա խորանարդը կունենա 1 մմ անձրևաջրերի խորություն, եթե այն անձրևի ժամանակ դրսում եք թողնում: Եթե այս անձրևը դատարկեք 1 լիտր շշի մեջ, այն 100 % -ով կլցնի շիշը, իսկ ջուրը ՝ նաև 1 կգ: Տարբեր անձրևաչափեր ունեն տարբեր ջրհավաք ավազաններ: Եթե ձեր ջրաչափի ձեր ջրհավաք ավազանի մակերեսը 1 մ X 1 մ էր, ապա դա հեշտ է:

Բացի այդ, 1 գրամ ջուրը պայմանական է 1 մլ

Անձրևի չափումը մմ -ով ձեր չափիչից կարող եք անել հետևյալը.

W- ը տեղումների զանգվածն է գրամներով կամ միլիլիտրով

A- ն ձեր ջրհավաք ավազանի տարածքն է քառակուսի մմ -ով

R- ը ձեր ընդհանուր անձրևն է մմ -ով

R = W x [(1000 x 1000)/A]

WC- ի գնահատման համար HC-SR04- ի օգտագործման երկու հնարավորություն կա (R- ը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է W):

Մեթոդ 1. Օգտագործեք պարզ ֆիզիկա

Չափեք HC-SR- ից մինչև ձեր չափիչի ստորին հատվածը (Դուք դա անում էիք նաև նախորդ քայլում) սենսորով ՝ օգտագործելով Python սցենարի TOF (Թռիչքի ժամանակը) հաշվարկները ՝ https://www.modmypi- ից: com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-the-raspberry-pi Callանգահարեք այս ձայնասկավառակը (գլանների խորություն)

Չափեք ձեր գլանի ներքևի հատվածի մակերեսը քառակուսի մմ -ով հարմար ցանկացած բանի հետ: Callանգահարեք սա IA:

Այժմ ձեր գլանի մեջ գցեք 2 մլ ջուր (կամ ցանկացած համապատասխան քանակ): Օգտագործելով մեր սենսորը, գնահատեք հեռավորությունը մինչև նոր ջրի մակարդակ մմ -ով, Cal this Dist_To_Water):

Depthրի խորությունը (WD) մմ -ով `

WD = CD - Dist_To_Water (Կամ մխոցի խորությունը հանած գրաքննիչից մինչև ջրի մակարդակ հեռավորությունը)

Noրի քաշը գնահատված չէ

W = WD x IA մլ կամ գրամ (Հիշեք 1 մլ ջրի քաշը 1 գրամ)

Այժմ կարող եք գնահատել անձրևը (R) մմ -ով W x [(1000 x 1000)/A] - ով, ինչպես նախկինում բացատրված էր:

Մեթոդ 2. Կալիբրացնել ձեր հաշվիչը վիճակագրության միջոցով

Քանի որ HC-SR04- ը կատարյալ չէ (սխալներ կարող են առաջանալ), թվում է, որ այն առնվազն կայուն է չափման մեջ, եթե ձեր բալոնը հարմար է:

Կառուցեք գծային մոդել ՝ սենսորների ընթերցումներով (կամ սենսորային հեռավորություններով) ՝ որպես կախված փոփոխական և ջրի ներարկված կշիռներ ՝ որպես կախված փոփոխական:

Քայլ 5: Softwareրագրակազմ (քայլ 5)

Այս նախագծի ծրագրակազմը դեռ մշակման փուլում է:

Https://www.modmypi.com/blog/hc-sr04-ultrasonic-range-sensor-on-the-raspberry-pi հասցեում գտնվող պիթոնի սցենարները պետք է օգտագործելի լինեն:

Կցելն օգտակար է (ընդհանուր հանրային լիցենզիա) մշակված իմ կողմից:

Ես նախատեսում եմ հետագայում մշակել եղանակային կայանի ամբողջական վեբ ինտերֆեյս: Կցել իմ որոշ ծրագրեր, որոնք օգտագործվում են հաշվիչը չափաբերելու և սենսորների ընթերցումներ կատարելու համար

Օգտագործեք կցման չափագրման սցենարը `չափիչը չափելու վիճակագրականորեն: Տվյալները ներմուծեք աղյուսակում `վերլուծելու համար:

Քայլ 6: Դեռևս անելիքներ (Քայլ 6)

Տանկը դատարկելու համար անհրաժեշտ է էլեկտրամագնիսական փական (մոտ սենսորին)

Անձրևի առաջին մի քանի կաթիլները միշտ չէ, որ ճիշտ են չափվում, մանավանդ, եթե ջրաչափը ճիշտ հարթեցված չէ: Ես մշակում եմ դիսդրո հաշվիչ `այս կաթիլները ճիշտ գրավելու համար: Անարգանք իմ հաջորդ ապագայի համար:

Գովազդեք երկրորդ ուլտրաձայնային տվիչ `ջերմաստիճանի ազդեցությունը TOF- ի վրա չափելու համար: Շուտով այս մասին թարմացում կտեղադրեմ:

Ես գտա հետևյալ ռեսուրսը, որը կարող է օգնել

www.researchgate.net/profile/Zheng_Guilin3/publication/258745832_An_Innovative_Principle_in_Self-Calibration_by_Dual_Ultrasonic_Sensor_and_Application_in_Rain_Gauge/links/540d53e00cf2f2b29a38392b/An-Innovative-Principle-in-Self-Calibration-by-Dual-Ultrasonic-Sensor-and-Application-in- Rain-Gauge.pdf