Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel)

WojtasSP320 07 Aug 2011 13:11 9056 9
  • Witam.

    Prezentuję mój ostatni projekt (a w zasadzie jego część):
    Akustyczny detektor deszczu który działa na zasadzie zliczania kropel uderzających w membranę do której jest przymocowany mikrofon.
    Detektor jest nieczuły na dźwięki z zewnątrz (można wyregulować czułość za pomocą potencjometru - wybieramy pomiędzy maksymalną czułością na spadające krople a maksymalną odpornością na dźwięki tła.)

    Widziałem wiele detektorów deszczu na elektrodzie i nie tylko (większość z nich bazowała na przewodzeniu prądu między dwiema ścieżkami na które spadała kropla deszczu), ale żaden z nich nie był zadowalający i nie spełniał moich oczekiwań. Układ był pierwotnie częścią układu włącznika akustycznego AVT (http://sklep.avt.pl/p/pl/36053/przelacznik+akustyczny+-+zestaw+do+samodzielnego+montazu.html).

    Jak dla mnie spisuje się rewelacyjnie. Do konstrukcji należałoby jedynie dodać lejek z jakimś ogranicznikiem spadających kropel (coś jak w kroplówkach), umieścić całość w rurze (np. z PCV) i zamontować jakąś sensowną membranę pod kątem (tak, żeby krople miały gdzie odpływać - woda pozostająca na membranie osłabia czułość detektora). Całość można uszczelnić pianką montażową co dodatkowo wygłuszy dźwięki z zewnątrz.



    Układ może działać spokojnie w zakresie napięć 5V - 12V (w tym przypadku jest to 5V co pozwoliło podłączyć wyjście układu do mikrokontrolera).
    Program w mikrokontrolerze pełni funkcję zliczania kropel i szacowania wielkości opadu (w mililitrach). Po wcześniejszych eksperymentach oszacowałem objętość kropli deszczu na ok 0.0575ml i taką wielkość ustawiłem w programie. Oczywiście objętość kropli będzie się zmieniała (zależność od twardości wody, ilości zanieczyszczeń itp.).

    Mam nadzieję, że się komuś przyda :D.

    Schemat:
    Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel)

    Wygląd zmontowanego układu:
    Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel) Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel)

    Filmik z działaniem układu:


    Obrazki do druku płytki PCB:
    Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel) Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel)

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    WojtasSP320
    Level 11  
    Offline 
    WojtasSP320 wrote 39 posts with rating 98, helped 0 times. Live in city Chełmno. Been with us since 2008 year.
  • #2
    janek1815
    Level 38  
    Na filmie jak spadła pierwsza kropla nie nastąpiło jej zliczenie. Od razu zamieść część opartą na uC.
  • #3
    Giero34x
    Level 10  
    Co jeśli ten płaski pojemniczek u góry zapełni się wodą?
  • #5
    tdx110
    Level 18  
    Odpowiedź na pytanie powyżej:
    Code:
    Co kiedy padnie kilkanaście kropel naraz w tym samym momencie ?

    Na filmiku było pokazane iż nie reaguje wtedy czujnik.

    A jaka jest maksymalna ilość zliczonych kropli przez czujnik?
  • #6
    xamrex
    Level 28  
    Ludzie nauczcie się czytać !
    blue_17 wrote:
    Skąd wiesz jaka pojemność ma 1 kropla ?

    I odpowiedź w pierwszym poście
    WojtasSP320 wrote:
    Po wcześniejszych eksperymentach oszacowałem objętość kropli deszczu na ok 0.0575ml i taką wielkość ustawiłem w programie
  • #7
    WojtasSP320
    Level 11  
    Na filmie jak spadła pierwsza kropla nie nastąpiło jej zliczenie.
    Odp. To czy czujnik zareaguje na spadającą kroplę zależy od siły uderzenia i od ustawienia rezystancji w pętli zwrotnej wzmacniacza.
    Pierwsze można regulować wysokością (strzykawki, czy lejka z którego będą spadać krople), a drugie można ustawić za pomocą potencjometru.
    W wypadku wysokości wybieramy pomiędzy czułością a gabarytami całego urządzenia, a w wypadku potencjometru - między czułością a odpornością na dźwięki z zewnątrz.

    Co jeśli ten płaski pojemniczek u góry zapełni się wodą?
    Odp. Ten pojemniczek jest tylko do testów. W wersji ostatecznej mikrofon powinien być przymocowany do membrany ustawionej pod małym kątem
    (mały kąt umożliwi odpływ wody a zarazem nie zmniejszy za bardzo impetu kropli i co za tym idzie czułości urządzenia).

    Całość powinna wyglądać jakoś tak:
    Akustyczny detektor deszczu (deszczomierz ze zliczaniem kropel)

    Skąd wiesz jaka pojemność ma 1 kropla?
    Odp. Napełniłem strzykawkę deszczówką do objętości 20ml a potem policzyłem ile kropel składa się na w/w objętość. Wyszło 0.0575ml. Jest to wartość szacunkowa
    i może się zmieniać z deszczu na deszcz, ale uznaję to za dobre przybliżenie.

    Czy wszystkie krople zawsze są takiej samej objętości?
    Odp. Nie, nie są, ale wartość średnia z deszczu w przeliczeniu na kroplę (mam nadzieję) będzie co najmniej zbliżona.

    Co kiedy padnie kilkanaście kropel naraz w tym samym momencie?
    Odp. Jak pisałem wyżej należałoby się zabezpieczyć przed takim wypadkiem mechanizmem podobnym do tego stosowanego w kroplówkach - jakiś dławik, który
    przy większej ilości deszczu "przekropliłby" daną objętość w odpowiednim czasie.

    A jaka jest maksymalna ilość zliczonych kropli przez czujnik?
    Czujnik będzie podłączony do mikrokontrolera, więc zliczanie jest ograniczone jedynie rozmiarem liczby typu int (do 4 miliardów spokojnie), a i to można przecież obejść. W późniejszych wersjach chcę mieć możliwość obliczania opadu chwilowego, sumarycznego, intensywności opadu itp.

    Od razu zamieść część opartą na uC.
    Żadnej filozofii tu nie ma - po prostu wyjście z detektora podłączone pod jeden z pinów procesora. Mogę udostępnić kod do procka (jak bardzo będziesz chciał, to umieszczę też część schematu od Atmegi):

    Code: c
    Log in, to see the code
  • #8
    Tommy82
    Level 41  
    Po prostu dodać do lejka końcówkę z jakiegoś kroplomierza i wykropi w mniej wiecej równych porcjach, ale wysoki opad deszczu w krótkim czasie w sposób naturalny się rozłoży w czasie co może zniekształcać dane.
  • #9
    WojtasSP320
    Level 11  
    Tommy82 wrote:
    Po prostu dodać do lejka końcówkę z jakiegoś kroplomierza i wykropi w mniej wiecej równych porcjach, ale wysoki opad deszczu w krótkim czasie w sposób naturalny się rozłoży w czasie co może zniekształcać dane.


    No dokładnie, więc trzeba będzie wybrać pomiędzy dokładnością pomiaru wielkości opadu, a pomiarem intensywności opadu. Myślę, że da się to zrobić. Trzeba będzie jeszcze dobrać wielkość lejka (duży lejek - zbiera więcej wody przy małych opadach i zapycha się przy ulewie, mały lejek - nie ma problemów z nadmiernymi opadami, ale może potrwać trochę zanim uzbiera się kropla z mżawki). Wiem, że standardowo w meteorologii stosuje się lejki o powierzchni 200cm².
  • #10
    djkomprez
    Level 21  
    A nie prościej na końcu lejka odciąć ową strzykawkę i przykleić ją na wylocie ?
    każda kropla będzie taka sama , jedynie częstotliwość się będzie zmieniać :)
    To też zabezpieczy przed spadaniem większej ilości kropel na membranę.
    Dodatkowo można od góry zastosować swego rodzaju stożek aby buforowało
    ciągły opad do przekropienia przez końcówkę strzykawki. Wtedy należało by też
    wlać tam odpowiednią ilość wody i przekropić cały stożek aby skalibrować pomiar.