Pluviomètre PiSiphon (Prototype) : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Ce projet est une amélioration du pluviomètre à siphon Bell. C'est plus précis et les siphons qui fuient devraient appartenir au passé.

Traditionnellement, les précipitations sont mesurées avec un pluviomètre manuel.

Les stations météorologiques automatisées (y compris les stations météorologiques IoT) utilisent normalement des seaux basculants, des disdromètres acoustiques (distribution de gouttes) ou des disdromètres laser.

Les bennes basculantes ont des pièces mobiles qui peuvent être obstruées. Ils sont calibrés en laboratoire et peuvent ne pas mesurer correctement lors de fortes pluies. Les disdromètres peuvent avoir du mal à capter les petites gouttes ou les précipitations de la neige ou de la brume. Les disdromètres nécessitent également une électronique et des algorithmes de traitement complexes pour estimer la taille des gouttes et faire la distinction entre la pluie, la neige et la grêle.

J'ai pensé qu'un pluviomètre à siphon automatique pourrait être utile pour surmonter certains des problèmes ci-dessus. Le cylindre de siphon et l'entonnoir peuvent facilement être imprimés sur une imprimante 3d FDM normale (les moins chères avec des extrudeuses, comme RipRaps et Prusas).

Seules les forces naturelles sont utilisées pour vider (Syphon) le cylindre de siphon relativement rapidement. Le siphon n'a pas de pièces mobiles.

Ce pluviomètre se compose d'un cylindre siphon, avec quelques paires de sondes électroniques à différents niveaux dans le cylindre siphon. Les sondes sont connectées aux broches GPIO d'un Raspberry PI. Dès que l'eau atteint le niveau de chaque paire de sondes, un high sera déclenché sur la broche d'entrée GPIO respective. Pour limiter l'électrolyse, le sens du courant traversant la pluie est modifié entre les lectures. Chaque lecture ne prend que quelques millisecondes et seules quelques lectures sont prises en une minute.

Le pluviomètre PiSiphon est une amélioration significative par rapport à mon pluviomètre Bell Siphon d'origine. Je pense qu'il devrait également être meilleur que mon pluviomètre à ultrasons, car la vitesse du son est trop influencée par la température et l'humidité.

Étape 1: ce dont vous aurez besoin

1. Un raspberry pi (j'ai utilisé un 3B, mais n'importe quel ancien devrait fonctionner)

2. Imprimante 3D-(Pour imprimer le cylindre de siphon. Je fournirai ma conception. Vous pouvez également l'apporter à un service d'impression)

3. Ancien entonnoir de pluviomètre (Ou vous pouvez en imprimer un. Je fournirai ma conception.)

4. 10 x boulons, 3 mm x 30 mm (M3 30 mm) comme sondes.

5. 20 écrous M3

6. 10 cosses en tôle Fork Tipe

7. Fils électriques et 10 câbles de démarrage avec au moins une extrémité femelle chacun.

8. Planche à pain (facultatif pour les tests).

9. Compétences en programmation Python (un exemple de code est fourni)

10. Une grande seringue (60 ml).

11. Boîtier étanche pour le raspberry pi.

12. Jus ABS si vos pièces imprimées sont en ABS ou en silicone.

13. Tube de réservoir de poissons de 6 mm (300 mm)

Étape 2: Assemblage du cylindre de siphon et de l'entonnoir

J'ai utilisé une imprimante DaVinci AIO pour toutes les impressions.

Matériel: ABS

Réglages: 90 % de remplissage, hauteur de couche 0,1 mm, coques épaisses, pas de supports.

Assemblez le cylindre de siphon et l'entonnoir. Utiliser de la colle ABS

Assemblage des sondes (vis M3 x 30 mm avec 2 écrous)

Insérez les sondes (boulons) dans le cylindre de siphon et scellez-le avec de la colle ABS ou du mastic silicone. Les sondes doivent être visibles du côté supérieur ouvert du cylindre siphon pour permettre de les nettoyer si nécessaire avec une brosse à dents. Ces points de contact des sondes doivent être propres en permanence. Assurez-vous qu'aucune colle ABS ou mastic silicone ne doit se trouver sur les contacts.

Attacher les 10 fils à chaque sonde, à l'aide des cosses en tôle de type fourche. Connectez l'autre côté des fils aux broches GPIO. Le brochage est le suivant:

Paires de sondes: Paire de sondes 1 (P1, niveau d'eau le plus bas), broches 26 et 20)

Paire de sondes 2 (P2), broches GPIO 19 et 16

Paire de sondes 3 (P3), broches GPIO 6 et 12

Paire de sondes 4 (P4), broches GPIO 0 et 1

Paire de sondes 5 (P5), GPIOPin 11 et 8

Étape 3: Testez le siphon et calibrez-le

Vous devez vous assurer que tout le câblage est fait correctement et que le matériel fonctionne correctement.

Exécutez PiSiphon_Test2.py

Résultat 00000 = L'eau n'a pas atteint le niveau P1 (Paire de sondes 1)

Résultat 00001=L'eau a atteint le niveau P1 (Paire de sondes 1)

Résultat 00011=L'eau a atteint le niveau P2 (Paire de sondes 2)

Résultat 00111=L'eau a atteint le niveau P3 (Paire de sondes 3)

Résultat 01111=L'eau a atteint le niveau P4 (Paire de sondes 4)

Résultat 11111= L'eau a atteint le niveau P5 (Paire de sondes 5).

Si tous les niveaux d'eau sont détectés, exécutez PiSiphon-Measure.py.

Votre Log_File est généré dans le même répertoire que PiSiphon-Measure.py

Installez le PiSiphon sur un poteau et nivelez-le. Si votre siphon est sous-estimé (ou surestimé), augmentez (ou diminuez) la variable rs dans PiSiphon-Measure.py

Étape 4: PiSiphon PRO

PiSiphon PRO arrive. Il n'utilisera aucune sonde métallique dans l'eau et aura même une bien meilleure résolution (moins de 0,1 mm). Il utilisera un capteur capacitif d'humidité du sol (le ruban électronique liquide est trop cher dans mon pays). Voir https://www.instructables.com/id/ESP32-WiFi-SOIL-MOISTURE-SENSOR/ comment ce capteur fonctionne sur un ESP32.