Arduino रेन गेज कैलिब्रेशन: 7 चरण

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

परिचय:

इस निर्देश में हम Arduino के साथ एक रेन गेज का 'निर्माण' करते हैं और इसे दैनिक और प्रति घंटा वर्षा की रिपोर्ट करने के लिए कैलिब्रेट करते हैं। मैं जिस रेन कलेक्टर का उपयोग कर रहा हूं, वह टिपिंग बकेट टाइप का री-पर्पस रेन गेज है। यह एक क्षतिग्रस्त व्यक्तिगत मौसम स्टेशन से आया है। हालाँकि स्क्रैच से किसी को कैसे बनाया जाए, इस पर बहुत सारे बेहतरीन निर्देश हैं।

यह निर्देशयोग्य एक मौसम स्टेशन का एक हिस्सा है जिसे मैं बना रहा हूं और एक ट्यूटोरियल के रूप में प्रच्छन्न मेरी सीखने की प्रक्रिया का एक दस्तावेज है:)

वर्षा गेज की विशेषताएं:

• वेदर अंडरग्राउंड पर आसानी से अपलोड करने के लिए दैनिक और प्रति घंटा वर्षा का माप इंच में है।
• कोड को सरल रखने के लिए चुंबकीय स्विच के लिए डिबगिंग कोड शामिल नहीं है।
• एक ट्यूटोरियल के अधिक होने के कारण तैयार उत्पाद एक प्रोटोटाइप के प्रोटोटाइप से अधिक है।

चरण 1: कुछ सिद्धांत

वर्षा को मिलीमीटर या इंच में सूचित/मापा जाता है जिसकी लंबाई का आयाम होता है। यह इस बात का द्योतक है कि यदि वर्षा का जल नष्ट नहीं होता और बह नहीं जाता तो वर्षा क्षेत्र के प्रत्येक भाग में कितनी अधिक वर्षा होती है। तो, १.६३ मिमी बारिश का मतलब होगा कि अगर मेरे पास किसी भी आकार का एक सपाट समतल टैंक होता तो एकत्र किया गया बारिश का पानी टैंक के तल से १.६३ मिमी की ऊँचाई का होता।

सभी वर्षामापियों में वर्षा जलग्रहण क्षेत्र और वर्षा की मात्रा माप होती है। जलग्रहण क्षेत्र वह क्षेत्र है जिस पर वर्षा एकत्रित होती है। मापने वाली वस्तु एक तरल के लिए किसी प्रकार का आयतन माप होगी।

तो वर्षा मिमी या इंच में होगी

वर्षा की ऊँचाई = एकत्रित वर्षा की मात्रा / जलग्रहण क्षेत्र

मेरे रेन कलेक्टर में, लंबाई और चौड़ाई क्रमशः 11 सेमी गुणा 5 सेमी थी, जो 55 वर्ग सेमी का जलग्रहण क्षेत्र देता है। तो 9 मिली लीटर बारिश के संग्रह का मतलब होगा 9 cc/55 sq.cm = 0.16363… cm = 1.6363… mm = 0.064 इंच।

टिपिंग बकेट रेन गेज में, बकेट 4 बार 9 मिली (या 0.064… इंच बारिश) के लिए टिप देता है और इसलिए एक टिप (9/4) मिली = 2.25 मिली (या 0.0161.. इंच) के लिए है। यदि हम प्रति घंटा रीडिंग लेते हैं (रीसेट से पहले प्रति दिन 24 रीडिंग) तो तीन महत्वपूर्ण अंकों की सटीकता रखना काफी अच्छा है।

इस प्रकार, प्रत्येक बकेट टिप/टम्बल पर, कोड इसे 1 ऑन-ऑफ-ऑन अनुक्रम या एक क्लिक के रूप में एक्सेस करता है। हां, हमने 0.0161 इंच बारिश की सूचना दी है। दोहराने के लिए, Arduino के दृष्टिकोण से

एक क्लिक = 0.0161 इंच बारिश

नोट १: मैं इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली को प्राथमिकता देता हूं, लेकिन वेदर अंडरग्राउंड इंपीरियल/यूएस इकाइयों को पसंद करता है और इसलिए यह रूपांतरण इंच में होता है।

नोट २: यदि गणना आपकी चाय का प्याला नहीं है, तो वर्षा की मात्रा पर ध्यान दें जो ऐसे मामलों के लिए एकदम सही मदद प्रदान करता है।

चरण 2: इस परियोजना के लिए भाग

अधिकांश भाग इधर-उधर पड़े थे और एक उचित सूची (औपचारिकता के लिए) है

1. Arduino Uno (या कोई अन्य संगत)
2. पुराने क्षतिग्रस्त मौसम केंद्र से वर्षा गेज।
3. ब्रेड बोर्ड।
4. RJ11 मेरे रेन गेज को ब्रेडबोर्ड से जोड़ने के लिए।
5. पुल अप रोकनेवाला के रूप में कार्य करने के लिए 10K या उच्चतर अवरोधक। मैंने 15K का इस्तेमाल किया है।
6. नर-से-मादा जम्पर तारों के 2 टुकड़े
7. 2 पुरुष-से-पुरुष जम्पर तार।
8. यूएसबी केबल; एक पुरुष से बी पुरुष

उपकरण:

सिरिंज (12 मिलीलीटर क्षमता का उपयोग किया गया था)।

चरण 3: वर्षा कलेक्टर

मेरे रेन कलेक्टर की तस्वीरें कई लोगों को स्पष्ट कर देंगी। वैसे भी, इसके जलग्रहण क्षेत्र पर पड़ने वाली बारिश इसके अंदर दो टिपिंग-बाल्टी में से एक में जाती है। दो टिपिंग-बाल्टी एक आरी की तरह जुड़ी हुई हैं और बारिश के पानी के वजन (मेरे लिए बारिश का 0.0161 इंच) के रूप में एक बाल्टी नीचे खाली हो जाती है और दूसरी बाल्टी ऊपर जाती है और अगले बारिश के पानी को इकट्ठा करने के लिए खुद को स्थापित करती है। टिपिंग गति एक चुंबक को 'चुंबकीय-स्विच' के ऊपर ले जाती है और सर्किट विद्युत रूप से जुड़ जाता है।

चरण 4: सर्किट

सर्किट बनाने के लिए

1. Arduino के डिजिटल पिन #2 को रोकनेवाला के एक छोर से कनेक्ट करें।
2. रोकनेवाला के दूसरे छोर को ग्राउंड पिन (GND) से कनेक्ट करें।
3. RJ11 जैक के एक सिरे को Arduino के डिजिटल पिन #2 से कनेक्ट करें।
4. RJ11 जैक के दूसरे छोर को Arduino (5V) के +5V पिन से कनेक्ट करें।
5. रेन गेज को RJ11 में प्लग करें।

सर्किट पूरा हो गया है। जम्पर तार और ब्रेडबोर्ड कनेक्शन बनाने में आसान बनाते हैं।

प्रोजेक्ट को पूरा करने के लिए USB केबल का उपयोग करके Arduino को PC से कनेक्ट करें और नीचे दिए गए स्केच को लोड करें।

चरण 5: कोड

स्केच RainGauge.ino (इस चरण के अंत में एम्बेडेड) अच्छी तरह से टिप्पणी की गई है और इसलिए मैं केवल तीन खंडों को इंगित करूंगा।

एक भाग टिपिंग-बकेट युक्तियों की संख्या को गिनता है।

if(bucketPositionA==false && digitalRead(RainPin) == High){

… … }

दूसरा भाग समय की जाँच करता है और बारिश की मात्रा की गणना करता है

अगर (अब। मिनट () == 0 && पहले == सत्य) {

प्रति घंटावर्षा = दैनिकवर्षा - दैनिकवर्षा_तक_लास्टऑवर; …………

और दूसरा भाग मध्यरात्रि में दिन के लिए वर्षा को साफ करता है।

अगर (अब। घंटा () == 0) {

दैनिक वर्षा = 0; …..

चरण 6: अंशांकन और परीक्षण

रेन कलेक्टर को शेष सर्किट से डिस्कनेक्ट करें और निम्न चरणों का पालन करें।

1. सिरिंज को पानी से भरें। मैं अपना 10 मिलीलीटर भरता हूं।
2. रेन कलेक्टर को समतल सतह पर रखें और सिरिंज से थोड़ा-थोड़ा करके पानी डालें।
3. मैं टिपिंग बाल्टी की गिनती रखता हूं। मेरे लिए चार युक्तियाँ पर्याप्त थीं, और सिरिंज से 9 मिलीलीटर निकल गईं। गणना के अनुसार (सिद्धांत खंड देखें) मुझे प्रति टिप 0.0161 इंच बारिश की मात्रा मिली।
4. मैं इस जानकारी को शुरुआत में अपने कोड में शामिल करता हूं।

कास्ट डबल बकेटअमाउंट = ०.०१६१;

बस इतना ही। अधिक सटीकता के लिए, 0.01610595 जैसे अधिक अंक शामिल किए जा सकते हैं। निश्चित रूप से आपकी गणना की गई संख्या अलग-अलग होने की उम्मीद है यदि आपका रेन कलेक्टर मेरे जैसा नहीं है।

परीक्षण उद्देश्यों के लिए

1. रेन कलेक्टर को RJ11 सॉकेट से कनेक्ट करें।
2. USB केबल का उपयोग करके Arduino को PC से कनेक्ट करें।
3. सीरियल मॉनिटर खोलें।
4. पहले से मापी गई मात्रा में पानी डालें और घंटे पूरा होने पर आउटपुट का निरीक्षण करें।
5. कोई पानी न डालें लेकिन अगले घंटे के पूरा होने तक प्रतीक्षा करें। इस मामले में प्रति घंटा बारिश शून्य होनी चाहिए।
6. पीसी को कनेक्टेड सर्किट के साथ रात भर चालू रखें और देखें कि क्या दैनिक बारिश और प्रति घंटा बारिश आधी रात को शून्य पर रीसेट हो जाती है। इस चरण के लिए, कोई भी पीसी की घड़ी को उपयुक्त मान में बदल सकता है (सीरियल मॉनिटर पर आउटपुट को लाइव देखने के लिए)।

चरण 7: विचार और आभार

मेरे मामले में वर्षा रीडिंग का संकल्प 0.0161 इंच है और इसे अधिक सटीक नहीं बनाया जा सकता है। व्यावहारिक परिस्थितियां सटीकता को और कम कर सकती हैं। मौसम माप में क्वांटम यांत्रिकी की सटीकता नहीं होती है।

कोड का एक हिस्सा आलसी ओल्ड गीक के इंस्ट्रक्शनल से उधार लिया गया था।