WetRuler - महासागर की ऊँचाई मापना: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

इस गर्मी की शुरुआत में घोषणा की गई थी कि अलास्का में प्रिंस विलियम साउंड नामक क्षेत्र अप्रत्याशित रूप से ग्लोबल वार्मिंग द्वारा शुरू की गई सुनामी से प्रभावित होगा। खोज करने वाले वैज्ञानिकों ने तेजी से पीछे हटने वाली बर्फ के एक क्षेत्र की ओर इशारा किया, जो मलबे के एक पहाड़ को पीछे छोड़ गया था जो एक fjord में फिसल जाएगा और एक 30 फुट की लहर शुरू करेगा जो अंततः व्हिटियर शहर से टकराएगी। यह पहले हुआ है, 1964 के भूकंप के दौरान, जहां झटकों ने आसपास के fjords में कई सुनामी शुरू की और कई मौतों के साथ व्हिटियर और वाल्डेज़ सहित तट को तबाह कर दिया। पहले से ही वायरस से सावधान क्रूज नौकाओं ने क्षेत्र के पास नहीं जाने का फैसला किया और यूएसएफएस ने किराए पर लिए गए किसी भी केबिन पर रिफंड की पेशकश की। एक हफ्ते बाद सुनामी की चेतावनी हमारे सभी सेल फोन पर आ गई! एक पानी के नीचे के बीकन ने तट पर एक छोटे से भूकंप से जुड़ी एक लहर का पता लगाया था। सभी क्षेत्रीय कस्बों को पानी के पास खाली करने के लिए कहा गया था। यह कुछ नहीं आया। आप इन घटनाओं को कैसे मापते हैं? यह निर्देशयोग्य छोटे सेंसर के निर्माण का विवरण देता है जो समुद्र की ऊंचाई को मापने में सक्षम हैं और डेटा को LORA रिसीवर या सीधे GSM को भेजते हैं। इकाइयां कॉम्पैक्ट हैं और अपने पर्यावरण के लिए लचीला लगती हैं और सौर संचालित होती हैं। मैंने यहां प्रजनन योग्य ज्वार की ऊंचाइयों को प्राप्त करने के लिए उनका परीक्षण किया है, लेकिन उनका उपयोग लहर की ऊंचाई और सुनामी की भविष्यवाणियों के लिए भी किया जा सकता है।

चरण 1: अपनी सामग्री इकट्ठा करें

दो भेजने वाली इकाइयाँ हैं जिन्हें मैंने बनाया है - एक में GSM (सेल फोन) अपलोड और दूसरी LORA अपलोड शामिल है। आप एक सैट बीकन के साथ इंटरफेस करने पर भी विचार कर सकते हैं क्योंकि इनमें से कई क्षेत्रों में सेल फोन कवरेज नहीं है। इन उपकरणों के केंद्र में सेंसर MS5803-14BA है और विभिन्न परिदृश्यों में इसका उपयोग और संयोजन इन वेब साइटों में पाया जा सकता है: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-… और http:/ /owhl.org। इनमें से दूसरा लहर ऊंचाई के दीर्घकालिक माप के लिए अपने स्वयं के कस्टम डिज़ाइन किए गए पीसीबी के साथ शानदार ढंग से डिज़ाइन किया गया रिमोट लॉगर दिखाता है। सेटअप के आधार पर सेंसर महीनों से लेकर एक साल तक पानी के प्रति सहनशील लग रहे थे।

1. MS5803-14BA-- आप इन्हें DigiKey से $13 में प्राप्त कर सकते हैं लेकिन आपको कुछ सतह सोल्डरिंग कार्य करने की आवश्यकता है या SparkFun से पूर्व-निर्मित ब्रेकआउट बोर्ड प्राप्त करने की आवश्यकता है, लेकिन यह आपको $60 वापस सेट कर देगा। यदि आप इसे DIY करते हैं तो आपको इसे मिलाप करने के लिए एक छोटे Adafruit बोर्ड की आवश्यकता होगी और कुछ कम अस्थायी मिलाप जेल (140F) जो मुझे मददगार लगा। Cavepearlproject में एक अच्छा ट्यूटोरियल है कि इन्हें कैसे मिलाप करना है - मेरा सुझाव है कि अमेज़ॅन से $ 30 के लिए एक सस्ता रीवर्क स्टेशन प्राप्त करें।

2. LILYGO 2pcs TTGO LORA32 868/915Mhz ESP32 लोरा--$27 ये LORA बॉक्स के लिए हैं।

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $55--यह एक बेहतरीन बोर्ड है। यह होलोग्राम सिम के साथ पूरी तरह से काम करता है। दुर्भाग्य से मैं कई कोशिशों के बावजूद उनके Arduino Sim को उनकी नई सेवा के साथ काम करने के लिए नहीं मिला। यदि आपके पास अभी भी 2GM सेवा तक पहुंच है, तो आप कुछ सस्ता ले सकते हैं, लेकिन अलास्का में यह पूरी तरह से विफल हो गया।

4. सोलर सेल Uxcell 2Pcs 6V 180mA पॉली मिनी सोलर सेल पैनल मॉड्यूल DIY लाइट टॉयज चार्जर के लिए 133mm x 73mm $8

5. 18650 बैटरी $4

6. TP4056--चार्जर $1

7. हरे रंग की एलईडी रिंग के साथ बीहड़ धातु चालू / बंद स्विच करें - 16 मिमी हरा चालू / बंद $ 5

8. Icstation 1S 3.7V लिथियम आयन बैटरी वोल्टेज परीक्षक संकेतक 4 खंड ब्लू एलईडी डिस्प्ले $2

9. एडफ्रूट टीपीएल५१११ लो पावर टाइमर ब्रेकआउट--शानदार छोटी टाइमिंग डिवाइस $६.००

10. एन-चैनल पावर एमओएसएफईटी - 30 वी / 60 ए $ 1.75

11. SandboxElectronics X2 ($18 प्रत्येक) से डिफरेंशियल I2C लॉन्ग केबल एक्सटेंडर PCA9600 मॉड्यूल - साहित्य में I2C के लिए लंबी केबल के साथ कुछ उल्लेखित सफलता है लेकिन अलास्का में दैनिक 25 फुट ज्वार के साथ आपको लंबी केबल की आवश्यकता होती है … ओह हाँ कुछ केबल.. मैंने बाहर के लिए उपयुक्त बड़े बॉक्स 23 जी 4 मुड़ जोड़ी केबल का इस्तेमाल किया।

12. Adafruit BMP388 - प्रेसिजन बैरोमेट्रिक प्रेशर और Altimeter $10

चरण 2: सेंसर बनाएं

सेंसर को सतह पर छोटे पीसीबी में मिलाप करना पड़ता है। दो पूर्व कार्य आपको कुछ संकेत देते हैं कि यह कैसे करना है। मैंने डिजिके से सेंसर और छोटे बोर्ड दोनों खरीदे। एडफ्रूट के लो टेम्परेचर सोल्डर का इस्तेमाल करें और बोर्ड पर लगाते ही सेंसर के पैरों से सटे सबसे नन्हे-नन्हे पानी को थपथपाएं। इसे जगह में पिघलाने के लिए रीवर्क ब्लोअर का उपयोग करें। मैं अपने हाथ सोल्डरिंग सेटअप के साथ इसे अच्छी तरह से करने में असफल रहा और कुछ पैड को छोटा कर दिया। यदि आप अपने लीड्स की सही जांच करते हैं तो बाकी वायरिंग आसान है - पावर और ग्राउंड लीड के बीच एक छोटा कैपेसिटर (0.1n) लगाना और CS और PSB को ऊपर उठाना Hi को I2C शुरू करने और सेंसर के लिए एड्रेस को नियंत्रित करने के लिए प्रेरित करता है। (ड्राइंग देखें) लो के लिए आपके पास दो विकल्प 0 X 76 Hi और 0 X 77 हैं। मैंने दोनों का उपयोग एक सेंसर वैंड बनाने के लिए किया, जिसमें सेंसर एक फुट अलग रखा गया था ताकि आपके माप के दबाव को अंतर दिया जा सके। मैंने सेंसर के लिए एक 3 डी प्रिंटेड हाउसिंग डिज़ाइन किया है ताकि इसे स्पष्ट एपॉक्सी में पूरी तरह से समझाया जा सके। शंकु माउंट का मुंह पूरी तरह से सेंसर की छोटी स्टेनलेस गर्दन पर फिट बैठता है और सीलबंद प्लेसमेंट सुपरग्लू की एक छोटी अंगूठी के साथ पूरा किया जाता है जो इसे स्थिति में रखता है और इसे एपॉक्सी एनकैप्सुलेशन के लिए सील करता है।

चरण 3: 3D अपने आवास को प्रिंट करें

जीएसएम और लोरा के लिए दो मुख्य आवास सौर पैनलों के लिए साइड पैनल इन्सर्ट के साथ समान हैं। लोरा के लिए एकमात्र तरीका शीर्ष पर एंटीना छेद था जिसे आपकी इकाई के व्यास के आधार पर ड्रिल किया जाना है। GSM एंटीना दूसरे बॉक्स के अंदर फिट बैठता है। प्रत्येक में नियंत्रण कक्ष बैटरी स्तर स्क्रीन को चालू करने के लिए चालू/बंद और पुशबटन के लिए छेद के समान है। पैरों को अलग से मुद्रित किया जाता है और कोनों पर मामलों पर सुपरग्लू किया जाता है और विभिन्न बढ़ते विकल्प प्रदान करते हैं। छोटे बुर्ज और स्क्रू कैप को माइक्रोयूएसबी माउंट के उद्घाटन के चारों ओर चिपकाया जाता है ताकि इसे पानी की घुसपैठ से बचाया जा सके। यूनिट मूल रूप से बहुत पानी प्रतिरोधी है और गर्मी विरूपण को कम करने के लिए पीईटीजी में मुद्रित है। मैंने मामले में 3 मिमी शिकंजा के लिए मुख्य आवास में हीट इनसेट ब्रास स्क्रू माउंट का इस्तेमाल किया। सेंसर के लिए दो माउंट के लिए फाइलें हैं - एक में दो सेंसर लगे हैं, जो I2C "बूस्टर" बॉक्स के लिए माउंट के साथ ल्यूसाइट प्लास्टिक की एक छड़ी पर एक पैर के अलावा घुड़सवार और अंदर की तरफ एपॉक्सीड है। बढ़ते विकल्पों को समायोजित करने के लिए इस छड़ी में दो 3D मुद्रित छेद भी हैं। अन्य सेंसर हाउसिंग एक सिंगल पक है जिसमें सेंसर में से एक खराब हो गया है और इसमें I2C "बूस्टर" के लिए पीछे की ओर एक कटआउट है। ये सभी PETG में प्रिंट होते हैं। शेष फाइलें OLED के लिए छोटी खिड़की के साथ लोरा रिसीवर इकाई के लिए छोटे आवास हैं।

चरण 4: वायर इट

सेंसर एसडीए लाइनों, एससीएल लाइनों, पॉज़ और जीएनडी के समानांतर वायर्ड होते हैं, सभी चार कंडक्टरों के साथ एक मुड़ केबल में शामिल हो जाते हैं। I2C बूस्टर का उपयोग करना बहुत आसान है - दोनों सेंसर को इनपुट लाइनों से जोड़ना और एक ही प्रकार की रिसीवर इकाई से जुड़ी 60 मीटर तक की लंबी केबल। यदि आप अधिक समय तक चलते हैं तो आपको बोर्डों पर पुल अप प्रतिरोधों को बदलना पड़ सकता है। बाकी के लिए वायरिंग आरेख ऊपर हैं। सर्किट एडफ्रूट टीपीएल५१११ को पावर भेजने के लिए चालू/बंद स्विच द्वारा काम करता है जो ५७ ओम के लिए सेट है ताकि हर १० मिनट में इसकी उच्च क्षमता को चालू किया जा सके - आप निश्चित रूप से इसे कम या अधिक डेटा ट्रांसमिशन आवृत्ति के लिए समायोजित कर सकते हैं। यह मुख्य बोर्ड (या तो लोरा या अरुडिनो 400 जीएसएम) की जमीन पर एक एमओएसएफईटी को नियंत्रित करता है। (मैंने पाया है कि जीएसएम और ईएसपी32 जैसे बोर्डों में टीपीएल के लिए बहुत बड़ा पावर ड्रॉ है जब तक कि आप उनके साथ एमओएसएफईटी का उपयोग नहीं करते …) सेंसर के लिए पावर और बीएमपी 388 मुख्य बोर्ड से आता है जब यह चालू होता है: 3v। पुल अप रेसिस्टर्स I2C बूस्टर पर हैं और आपको इस सर्किट पर सेंसर के लिए उनकी आवश्यकता नहीं है। चार्जिंग बोर्ड TP4056 दो सौर पैनलों और 18650 बैटरी संलग्न के साथ बढ़िया काम करता है। पुशबटन सिर्फ बैटरी आउटपुट को छोटी बैटरी स्तर स्क्रीन से जोड़ता है। ल्यूसाइट वैंड से जुड़े दो सेंसर BMP388 (0 X 77) के पते सहित दो उपलब्ध पतों का उपयोग करते हैं, इसलिए यदि आप दो पानी के दबाव सेंसर का उपयोग कर रहे हैं तो आपको BMP को SPI के साथ मुख्य बोर्डों से जोड़ना होगा। यदि आप केवल एक (पक) का उपयोग कर रहे हैं तो आप इसे I2C से जोड़ सकते हैं और शेष उपलब्ध पते (0 X 77) का उपयोग BMP के लिए कर सकते हैं।

चरण 5: इसे बनाएं

मैंने हर चीज का मजाक उड़ाने के लिए परफेक्ट बोर्ड का इस्तेमाल किया। मुख्य बोर्ड टीपीएल, बीएमपी सभी एक बोर्ड पर चले गए। स्विच को उनके रबर ग्रोमेट्स के साथ खराब कर दिया गया था। चार्जर बोर्ड कंट्रोल फेस प्लेट के आउटरिगर पर लगा होता है जिसमें माइक्रोयूएसबी बाहर की ओर होती है। जल संरक्षण बुर्ज को सामने से चिपका दिया गया था और स्क्रू कैप को थ्रेड्स पर कुछ सिलिकॉन ग्रीस के साथ सील कर दिया गया था। ल्यूसाइट वैंड को 1/4 प्लास्टिक की दो परतों में से काट दिया गया था, जिसमें सेंसर ठीक एक फुट अलग लगे थे। 3D प्रिंटेड होल माउंट्स को सिरों पर रखा गया था और I2C बूस्टर को बीच में खराब कर दिया गया था जहाँ सभी वायर कनेक्शन बनाए गए थे। पक सेंसर 3डी प्रिंटेड था और बूस्टर को अंदर से एपॉक्सीड किया गया और एक सेंसर तक तार-तार कर दिया गया। एंटेना को समायोजित करने के लिए लोरा इकाई के शीर्ष में एक छेद ड्रिल किया गया था और सेंसर से तार को समायोजित करने के लिए प्रत्येक इकाई के पीछे छेद रखा गया था एक 3 डी प्रिंटेड वायर होल्ड-डाउन प्रदान किया गया है। जिप तार को जगह पर सुपरग्लू करने के बाद उसमें बाँध दें। सभी तार कनेक्शन समुद्री गर्मी सिकुड़ते हैं और फिर पानी की सुरक्षा के लिए तरल विद्युत टेप के साथ चित्रित होते हैं।

चरण 6: कार्यक्रम आईटी

कार्यक्रम के लिए वास्तव में बहुत कुछ नहीं है। यह सेंसर के लिए प्रदान किए गए पुस्तकालयों पर बहुत अधिक निर्भर करता है --- जो पूरी तरह से काम करते हैं और Arduino बोर्ड के लिए GSM Blynk सॉफ़्टवेयर का चमत्कार जो होलोग्राम क्लाउड के साथ पूरी तरह से मेल खाता है। होलोग्राम खाते के लिए साइन अप करें और अपने Arduino 400 GSM बोर्ड में रखने के लिए उनसे एक सिम कार्ड प्राप्त करें। हाथ मिलाने की प्रक्रिया को Blynk--GSM Arduino लाइब्रेरी द्वारा नियंत्रित किया जाता है। Adafruit ने BMP के लिए लाइब्रेरी लिखी और मैंने MS5803 के लिए SparkFun लाइब्रेरी का इस्तेमाल किया। यदि आप चाहें तो दोनों आपके सेंसर से तापमान के आउटपुट की आपूर्ति करते हैं। सॉफ़्टवेयर समायोजित पिन मुख्य बोर्ड पर लगभग किसी भी चीज़ का उपयोग कर सकते हैं। मैंने Blynk टाइमर रूटीन का उपयोग किया ताकि गलती से Blynk ऐप ओवरलोड न हो जाए। आपको निश्चित रूप से जीएसएम-होलोग्राम लिंक के माध्यम से डाले गए डेटा की मात्रा से सावधान रहना होगा या आप एक छोटा बिल चला सकते हैं--बहुत ज्यादा नहीं--इसमें प्रति सप्ताह लगभग 3 एमबी का उपयोग किया जाता है जो लगभग 40 सेंट तक आता है। मैं केवल तीन दबाव माप अपलोड कर रहा था - 2 पानी के नीचे से और एक केस (बीएमपी) से। कार्यक्रम का अंतिम भाग टीपीएल को बंद कर रहा है, उस इकाई पर किए गए पिन को HI तक बढ़ाकर जो कहता है कि डेटा स्थानांतरित किया गया था। Blynk ऐप हमेशा की तरह अद्भुत है और आप अपनी इच्छानुसार किसी भी प्रकार की आउटपुट स्क्रीन डिज़ाइन कर सकते हैं और सबसे अच्छी बात यह है कि आप अपने डेटा पाइल को ईमेल द्वारा कभी भी डाउनलोड कर सकते हैं।

लोरा इकाई समान पुस्तकालयों का उपयोग करती है और एक OLED इकाई का उपयोग करती है (मैंने इसे ऊर्जा बचाने के लिए प्रेषक इकाई के सॉफ़्टवेयर में बंद कर दिया है) और आपके विशेष स्थान के लिए आवृत्ति सेट करता है। यह तब विभाजकों के साथ एक डेटा स्ट्रिंग बनाता है जो इसे आपके सेंसर रीडिंग को एक शॉट में भेजने की अनुमति देता है। यह फिर बंद करने के लिए अपने किए गए पिन को सक्रिय करता है। रिसीवर इकाई शब्द को तोड़ती है और हमेशा वाईफ़ाई लिंक पर Blynk ऐप को जानकारी भेजती है। रिसीवर अविश्वसनीय रूप से छोटा है और दीवार के मस्से में प्लग करता है।

चरण 7: इसका उपयोग करना

छोटा सेंसर चेहरा ऊपर से उस पर सभी दबाव बल को उच्च सटीकता के साथ उठाता है - इसमें सभी हवा और पानी का दबाव शामिल है। तो समुद्र की ऊँचाई में रुक-रुक कर होने वाले परिवर्तन - जैसे लहरें और समुद्र के ऊपर तूफानों से हवा के दबाव में बदलाव सभी इसे प्रभावित करते हैं। यही कारण है कि मामले में बैरोमेट्रिक प्रेशर सेंसर को शामिल किया गया है (सुनिश्चित करें कि आप इसे सही ढंग से पढ़ने की अनुमति देने के लिए कुछ छोटे हवा के छेद प्रदान करते हैं)। दो सेंसर के साथ सेंसर वैंड समुद्र में एक गहराई पर लंगर डाले हुए है जहां यह अभी भी कम ज्वार पर भी पानी से ढका रहेगा। यह मनमाना है कि आप किस गहराई पर सेंसर लगाते हैं क्योंकि वे केवल पानी के स्तंभ की ऊंचाई में परिवर्तन को मापेंगे, न कि पूर्ण ऊंचाई से। मैंने एक एंकर के रूप में एक ईंट का इस्तेमाल किया, जिसमें सेंसर को माउंट करने के लिए एक रस्सी लगी हुई थी, जो नीचे से कुछ फीट की दूरी पर थी। सेंसर को अपने पैरों में लंबवत अभिविन्यास के अलावा रखने के लिए छड़ी के ऊपरी ध्रुव से एक फ्लोट जुड़ा हुआ था। मुड़ जोड़ी तार और रस्सी एक गोदी की ओर ले जाती है जहां ज्वार भ्रमण को समायोजित करने के लिए उन्हें ढेर सारे स्लैक से बांध दिया जाता है। जीएसएम भेजने वाली इकाई पास की नाव पर लगी हुई थी। एक महीने से अधिक समय से निगरानी चल रही है। दो सेंसर ने रीडिंग को लगातार 28 इकाइयों से अलग किया जो उस स्थान पर पानी के एक फुट में दबाव अंतर का प्रतिनिधित्व करता था। बैरोमीटर का दबाव निचले सेंसर डेटा से घटाया गया था और 10 मिनट की अवधि में समुद्र की सतह के उत्थान और पतन के बराबर एक फुट देने के लिए 28 से विभाजित किया गया था। ऊपर दिया गया चार्ट उसी तिथि अवधि के लिए एनओएए चार्ट की तुलना देता है। वास्तविक वृद्धि और गिरावट सेंसर/फीट को डॉक की वास्तविक गति के विरुद्ध जांचा गया और 1/2 इंच तक सटीक पाया गया। यहां तक कि जीएसएम के उच्च ऊर्जा उपयोग के साथ हर दस मिनट में सौर पैनल आसानी से इस मंद वर्षावन वातावरण में मांग को पूरा करते हैं।

चरण 8: अधिक

पहले उल्लेखित स्रोतों द्वारा इन सेंसरों का पूर्व उपयोग तरंग ऊंचाई का अध्ययन करने के लिए किया गया था। मेरे परिणाम न्यूनतम पवन चालित तरंग गतिविधि के साथ एक शांत बंदरगाह से थे, लेकिन आप नमूना आवृत्ति को बढ़ाकर और परिणामों के रोलिंग औसत के द्वारा उस डेटा को कैप्चर कर सकते हैं। लोरा प्रणाली दूरियों पर अच्छी तरह से काम करती है जो एक तट के साथ कई स्थानों के लिए तरंग सूचना के जाल नेटवर्क की आपूर्ति करेगी। यह सर्फ गतिविधियों में रुचि रखने वालों के लिए आदर्श होगा। इन स्वतंत्र इकाइयों की कम लागत और बहुत छोटे आकार के कारण तटीय जानकारी से बाहर निकलना एक आसान काम होगा। वर्तमान में ज्वार की जानकारी पर कब्जा एक बहुत ही जटिल और बुनियादी ढांचे पर निर्भर सरकारी गतिविधि है, लेकिन वैकल्पिक उपकरणों को अपनाने के साथ यह बदल सकता है। Blynk को अब मुझे अगली सुनामी की सूचना देने के लिए प्रोग्राम किया गया है!