बेल साइफन रेन गेज: 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इसका एक उन्नत संस्करण PiSiphon रेन गेज है

परंपरागत रूप से वर्षा को मैनुअल रेन गेज से मापा जाता है।

स्वचालित मौसम स्टेशन (IoT मौसम स्टेशनों सहित) आमतौर पर टिपिंग बकेट, ध्वनिक डिसड्रोमीटर या लेजर डिसड्रोमीटर का उपयोग करते हैं।

टिपिंग बाल्टियों में गतिमान भाग होते हैं जिन्हें भरा जा सकता है। वे प्रयोगशालाओं में कैलिब्रेटेड हैं और भारी बारिश के तूफान में सही ढंग से माप नहीं सकते हैं। बर्फ या धुंध से छोटी बूंदों या वर्षा को लेने के लिए डिस्ड्रोमीटर संघर्ष कर सकते हैं। डिस्ड्रोमीटर को ड्रॉप आकार का अनुमान लगाने और बारिश, बर्फ और ओलों के बीच अंतर करने के लिए जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रसंस्करण एल्गोरिदम की भी आवश्यकता होती है।

मैंने सोचा कि उपरोक्त कुछ मुद्दों को दूर करने के लिए बेल साइफन रेन गेज उपयोगी हो सकता है। बेल साइफन को सामान्य एफडीएम 3डी प्रिंटर पर आसानी से प्रिंट किया जा सकता है।

जब जल स्तर एक निश्चित ऊंचाई तक पहुंच जाता है, तो स्वचालित रूप से खाली टैंकों के लिए एक्वापोनिक्स और मछली टैंकों में बेल साइफन का उपयोग किया जाता है। टैंक को अपेक्षाकृत तेजी से खाली करने के लिए केवल प्राकृतिक बलों का उपयोग किया जाता है। साइफन में कोई गतिमान भाग नहीं होता है।

बेल साइफन रेन गेज में दो प्रोब होते हैं जो बेल साइफन के आउटलेट से एक दूसरे से जुड़े होते हैं (लेकिन एक दूसरे से संपर्क नहीं करते)। जांच के दूसरे सिरे रास्पबेरी पाई के GPIO पिन से जुड़े होते हैं। एक पिन आउटपुट पिन होगा, दूसरा पिन इनपुट पिन होगा। जब वर्षामापी में एक निश्चित मात्रा में पानी होता है, तो प्राकृतिक बल गेज को खाली कर देंगे। बेल साइफन आउटलेट पर पानी प्रवाहित होगा और GPIO इनपुट पिन पर एक उच्च दर्ज किया जाएगा। यह साइफ़ोनिंग क्रिया मेरे बेल साइफन डिज़ाइन का उपयोग करके लगभग 2.95 ग्राम (एमएल) रिकॉर्ड कर रही होगी। १२९ मिमी के फ़नल व्यास के साथ मेरे वर्षामापी का उपयोग किया जाता है, तो २.८ ग्राम पानी +/- ०.२१६७६ मिमी बारिश के बराबर होगा। प्रत्येक साइफ़ोनिंग क्रिया (पानी छोड़ने की घटना) के बाद इनपुट पिन आउटपुट बन जाएगा और संभावित इलेक्ट्रोलिसिस को रोकने के लिए आउटपुट एक इनपुट बन जाएगा।

इस परियोजना का मेरा उद्देश्य एक सेंसर प्रदान करना है जिसका उपयोग टिंकरर्स द्वारा खुले हार्डवेयर मौसम स्टेशनों से जोड़ने के लिए किया जा सकता है। रास्पबेरी पाई पर इस सेंसर का परीक्षण किया गया था, लेकिन अन्य माइक्रोकंट्रोलर को भी काम करना चाहिए।

बेल साइफन की बेहतर समझ के लिए इसे देखें

चरण 1: आपको क्या चाहिए

1. एक रास्पबेरी पाई।
2. ३डी प्रिंटर- (घंटी साइफन को प्रिंट करने के लिए। मैं अपना डिजाइन प्रदान करूंगा। आप इसे एक प्रिंटिंग सेवा में भी ले जा सकते हैं)
3. पुराना रेन गेज फ़नल (या आप एक प्रिंट कर सकते हैं। मैं अपना डिज़ाइन प्रदान करूंगा।)
4. जांच के रूप में 2 एक्स वाशर (मेरे डिजाइन के लिए 5x25x1.5 मिमी)
5. ब्रेडबोर्ड (परीक्षण के लिए वैकल्पिक)।
6. कुछ पायथन कौशल सहायता करेंगे, लेकिन सभी कोड प्रदान किए गए हैं।
7. फाइन ट्यून कैलिब्रेशन के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक पैमाना। एक बड़ी सीरिंज (60 मिली) का भी उपयोग किया जा सकता है।
8. रास्पबेरी पाई के लिए पनरोक आवरण।
9. सुपर गोंद
10. 2 मगरमच्छ कूदने वाले और 2 नर से मादा कूदने वाले
11. 110 मिमी पीवीसी पाइप, +/- 40 सेमी लंबा

चरण 2: बेल साइफन को डिज़ाइन और प्रिंट करें

Autocad123D और STL फॉर्मेट में फाइंड माई डिजाइन अटैच करें। आप डिज़ाइन के साथ खेल सकते हैं, लेकिन डिज़ाइन बदलने से लीक और गैर-कार्यात्मक घंटी साइफन बन सकता है। मेरा एक XYZ DaVinci AIO पर छपा था। समर्थन पहले से ही डिज़ाइन में शामिल हैं, इसलिए अतिरिक्त समर्थन की आवश्यकता नहीं हो सकती है। मैंने मोटे गोले चुने, 90% इन्फिल, 0.2 मिमी स्तर ऊँचा। ABS फिलामेंट का उपयोग किया जाता है क्योंकि PLA बाहर से नीचा हो जाएगा। फ़नल को प्रिंट करने के बाद, इसे तत्वों से बचाने के लिए उस पर एक ऐक्रेलिक स्प्रे लगाएं। ऐक्रेलिक स्प्रे को बेल साइफन के अंदर से दूर रखें क्योंकि यह स्प्रे साइफन में पानी के प्रवाह को रोक सकता है। साइफन को एसीटोन बाथ न दें

मैंने अभी तक राल प्रिंटर का परीक्षण नहीं किया है। यदि आप राल का उपयोग करते हैं, तो आपको साइफन के गलत होने से बचाने के लिए राल को धूप से बचाना होगा।

(यह डिज़ाइन मूल का सुधार है: संस्करण दिनांक 27 जून 2019)

चरण 3: साइफन को असेंबल करना

संलग्न छवियों का अध्ययन करें। सभी वस्तुओं को एक साथ जोड़ने के लिए सुपर गोंद का प्रयोग करें। याद रखें कि सुपर ग्लू नॉन कंडक्टिव होता है और आपके सभी कॉन्टैक्ट पॉइंट सुपर ग्लू से साफ रहने चाहिए। मैंने अपने रास्पबेरी पाई पर जांच (वाशर) को पुरुष से महिला जंपर्स से जोड़ने के लिए एलीगेटर जंपर्स का उपयोग किया। एक जांच को GPIO 20 से, दूसरे को 21 से जोड़ा जाना चाहिए। इस सर्किट में किसी प्रतिरोधक की आवश्यकता नहीं होती है। जब आप सुपरग्लू का उपयोग करते हैं तो जांच पानी को तंग करने का प्रयास करें। सिलिकॉन जेल भी मदद कर सकता है।

अभी तक अपने साइफन को 110 मिमी पीवीसी पाइप में कवर न करें, पहले इसका परीक्षण किया जाना चाहिए।

चरण 4: जांच का परीक्षण

अपनी निर्देशिका में "rain_log.txt" फ़ाइल बनाएँ जहाँ आप अपना अजगर कोड सहेजना चाहते हैं।

अपना पसंदीदा पायथन आईडीई खोलें और उसमें निम्न कोड टाइप करें। इसे सिफॉन_रेन_गेज2.py के रूप में सहेजें। पायथन कोड चलाएँ। अपने फ़नल में कुछ कृत्रिम वर्षा जोड़ें। सुनिश्चित करें कि एक और केवल एक ही गिनती है, हर बार जब साइफन पानी छोड़ता है। यदि साइफन गलत गिन रहा है, तो समस्या निवारण अनुभाग देखें।

#बेल-साइफन रेन गेज

#JJ Slabbert प्रिंट द्वारा विकसित ("बेल साइफन रेन गेज कुछ बूंदों की प्रतीक्षा कर रहा है …") आयात gpiozero आयात समय r = 0.21676 # यह प्रति साइफन रिलीज क्रिया के लिए कैलिब्रेटेड वर्षा है। t=0 #कुल वर्षा f=open("rain_log.txt", "a+") n=0 जबकि ट्रू: #प्रत्येक साइफ़ोनिंग के बाद, पिन 20, 21 को संभावित इलेक्ट्रोलिसिस को रोकने के लिए वैकल्पिक होना चाहिए यदि n/2==int(n): साइफन = जीपीओजेरो। बटन (21, गलत) आउटपुट = जीपीओजेरो। एलईडी (20) आउटपुट। पर () अन्य: साइफन = जीपीओजेरो। बटन (20, गलत) आउटपुट = जीपीओजेरो। एलईडी (21) आउटपुट। पर () सिफॉन.वेट_फॉर_प्रेस () एन = एन + 1 टी = टी + आर स्थानीय समय = समय। एस्कटाइम (समय। स्थानीय समय (समय। समय ())) प्रिंट ("कुल वर्षा गिरावट:" + str (फ्लोट (टी)) + " मिमी "+लोकलटाइम) f.लिखें (str(t)+", "+लोकलटाइम+"\n") साइफन.क्लोज़ () आउटपुट.क्लोज़ () टाइम.स्लीप (१.५)

चरण 5: गणना और अंशांकन

वर्षा को दूरी के रूप में क्यों मापा जाता है? 1 मिलीमीटर बारिश का क्या मतलब है? यदि आपके पास 1000mm X 1000mm X 1000mm या 1m X 1m X 1m का घन था, तो घन में 1 मिमी वर्षा जल की गहराई होगी यदि आप इसे बारिश होने पर बाहर छोड़ देते हैं। अगर आप इस बारिश को 1 लीटर की बोतल में खाली करते हैं, तो यह बोतल 100% भर जाएगी और पानी भी 1 किलो मापेगा। विभिन्न वर्षामापियों में अलग-अलग जलग्रहण क्षेत्र होते हैं।

साथ ही, 1 ग्राम पानी पारंपरिक 1 मिली है।

यदि आप मेरे डिजाइनों को संलग्न के रूप में उपयोग करते हैं, तो अंशांकन की आवश्यकता नहीं हो सकती है।

अपने वर्षामापी को अंशांकित करने के लिए, आप 2 विधियों का उपयोग कर सकते हैं। दोनों विधियों के लिए, रिलीज (साइफ़ोनिंग क्रियाओं) की गणना करने के लिए अटैच पायथन (पिछला चरण) ऐप का उपयोग करें। सुनिश्चित करें कि एक और केवल एक ही गिनती है, हर बार जब साइफन पानी छोड़ता है। यदि साइफन गलत गिन रहा है, तो समस्या निवारण अनुभाग देखें

विधि एक: मौजूदा (नियंत्रण) वर्षामापी का उपयोग करें

इस विधि के काम करने के लिए, आपका बेल साइफन फ़नल नियंत्रण रेन गेज के समान क्षेत्र होना चाहिए। अपने साइफन फ़नल पर कृत्रिम बारिश बनाएं और अजगर के साथ रिलीज की संख्या गिनें। साइफन द्वारा छोड़े गए सभी पानी को इकट्ठा करें। आपके नियंत्रण में वर्षामापी। लगभग 50 रिलीज (साइफ़ोनिंग क्रिया) के बाद, वर्षा को नियंत्रण रेन गेज में मापें

मान लें कि R औसत वर्षा मिमी प्रति साइफ़ोनिंग क्रिया में है

आर = (नियंत्रण गेज में कुल वर्षा) / (साइफ़ोनिंग क्रियाओं की संख्या)

विधि दो: अपनी वर्षा का वजन करें (आपको इलेक्ट्रॉनिक पैमाने की आवश्यकता होगी)

मान लें कि R औसत वर्षा मिमी प्रति साइफ़ोनिंग क्रिया में है

मान लें कि पानी का भार प्रति साइफ़ोनिंग क्रिया के लिए ग्राम या मिली में है

मान लीजिए A फ़नल का जलग्रहण क्षेत्र है

आर = (डब्ल्यूएक्स 1000) / ए

अंशांकन के लिए, घंटी साइफन में धीरे-धीरे पानी डालने के लिए एक सिरिंज का उपयोग करें। एक ज्ञात वजन के गिलास में पानी पकड़ो। पानी को तब तक इंजेक्ट करना जारी रखें जब तक कि साइफन कम से कम 50 बार खाली न हो जाए। गिलास में पानी का वजन करें। हर बार साइफन पानी छोड़े जाने पर पानी के औसत वजन (डब्ल्यू) की गणना करें। मेरे डिजाइन के लिए यह लगभग 2.95 ग्राम (एमएल) था। मेरे फ़नल के लिए व्यास १२९ मिमी और त्रिज्या ६४.५ मिमी

ए=पीआई*(६४.५)^२=१३६०९.८१०८३७१

आर=(२.९५*१०००) /१३६०९.८१०८३७१

आर = ०.२१६७६

यदि आपके पास इलेक्ट्रॉनिक पैमाना नहीं है, तो आप बस एक बड़ी (60 मिली/ग्राम) सिरिंज का उपयोग कर सकते हैं। बस साइफन पानी छोड़ने की संख्या गिनें

W=(सिरिंज की मात्रा मिमी में)/(साइफन पानी छोड़ने की संख्या)

नए R मान के साथ अजगर ऐप को अपडेट करें।

बेल साइफन (माई डिज़ाइन) को पूरा पानी छोड़ने में लगभग 1 सेकंड का समय लगता है। एक नियम के रूप में, रिलीज के दौरान साइफन में प्रवेश करने वाला पानी भी छोड़ा जाएगा। यह भारी बारिश के दौरान माप की रैखिकता को प्रभावित कर सकता है। एक बेहतर सांख्यिकीय मॉडल अनुमानों में सुधार कर सकता है।

चरण 6: फ़ील्ड पर जाएँ

अपने इकट्ठे बेल साइफन और कीप को उपयुक्त आवरण में रखें। मैंने 110 मिमी पीवीसी पाइप का इस्तेमाल किया। यह भी सुनिश्चित करें कि आपका कनेक्टेड रास्पबेरी पाई वाटरप्रूफ केसिंग में है। माई पीआई डेमो उद्देश्य के लिए एक पावर बैंक के साथ संचालित है, लेकिन एक उचित बाहरी बिजली आपूर्ति या सौर प्रणाली का उपयोग किया जाना चाहिए।

मैंने अपने टेबलेट के माध्यम से PI से कनेक्ट करने के लिए VNC का उपयोग किया। इसका मतलब है कि मैं कहीं से भी अपने इंस्टॉलेशन पर बारिश की निगरानी कर सकता हूं।

कृत्रिम बारिश बनाएं और देखें कि सेंसर कैसे काम करता है।

चरण 7: समस्या निवारण

1) समस्या: अगर मैं अजगर ऐप के साथ साइफन रिलीज की गिनती करता हूं, तो ऐप अतिरिक्त रिलीज की गणना करता है।

सलाह: बेल साइफन में आपकी जांच बंद हो सकती है और उनके बीच पानी की बूंद फंस सकती है।

2) समस्या: साइफन से पानी टपक रहा है।

सलाह: यह एक डिज़ाइन त्रुटि है। डिजाइन में सुधार करें। साइफन आउटलेट त्रिज्या शायद बड़ा है। वैज्ञानिक से कुछ मदद मिल सकती है। यदि आपने अपना स्वयं का घंटी साइफन डिज़ाइन किया है, तो मेरे द्वारा प्रदान की गई कोशिश करें। आप रिलीज के "ड्रैग फोर्स" को बेहतर बनाने के लिए साइफन आउटलेट में एक छोटा (15 सेमी) फिश टैंक पाइप भी लगा सकते हैं।

3) समस्या: जांच सभी साइफन रिलीज को नहीं उठाती है।

सलाह: अपने प्रोब को ईयर स्टिक से साफ करें। सभी केबल कनेक्शन जांचें। आपकी जांच पर गोंद हो सकता है। इसे ठीक सटीक फ़ाइल के साथ हटा दें।

4) समस्या: मेरे साइफन रिलीज की गिनती सही ढंग से की जाती है, लेकिन बारिश का अनुमान गलत है।

सलाह: आपको अपने सेंसर को फिर से कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है। यदि आपके अनुमान के तहत r (वर्षा प्रति साइफ़ोनिंग क्रिया) को बढ़ाने की आवश्यकता है।

चरण 8: भविष्य में सुधार और परीक्षण

1. गोल्ड प्लेट प्रोब (वाशर)। यह फिर से संभावित जंग में मदद करेगा।
2. प्रोब को लेजर डायोड और फोटो रेसिस्टर से बदलें।
3. अनुमान मॉडल में सुधार करें। साधारण रैखिक मॉडल भारी बारिश में उपयुक्त नहीं हो सकता है।
4. उच्च घनत्व वाली बारिश को मापने के लिए पहले वाले के नीचे (आउटलेट पर) एक दूसरा बड़ा बेल साइफन जोड़ा जा सकता है।
5. एक जीयूआई के लिए, मैं केयन आईओटी का सुझाव देता हूं।

नोट: एक बड़ा सुधार प्रकाशित हो चुकी है।. PiSiphon रेन गेज देखें