The Making Of: Een Mini Sprinkler Meting (Gruppe 12) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Gruppe 12

Noortje Romeijn 4651464

Milton Fox 4652622

Deze Instructable ist geschreven Tür Milton Fox (Student Maritieme Techniek, TU Delft) und Noortje Romeijn (Student Civiele Techniek, TU Delft). Allebei volgen we de civiele minor 'De delta denker, water voor later'. Het vak 'CT3412-16 Meten aan water' ist onderdeel van deze minor. Voor dit vak kregen wij de opdracht een meetapparaat te ontwikkelen dat mit Hilfe von een meerdere sensoren und fenomeen uit de water-wereld kan meten.

Wij hebben gekozen om een meetapparaat te ontwikkelen dat de infiltratiesnelheid kan bepalen. Dit ist de snelheid waarmee water in de grond infiltreert. Ons meetapparaat ist gebaseerd op een bestaande methode: de Sprinkler-Meting. De Sprinkler-Meting wurde uitgevoerd op speciale proefgebiedjes met een grootte van enkele tientallen vierkante Meter. Met behulp van Sprinkler Wordt een bepaalde neerslag gesimuleerd. Het proefgebiedje heeft een kleine helling waarlangs het niet-geïnfiltreerde water afstroomt. Dit water wordt opgevangen in een goot. De afvoer in de goot wordt doorlopend gemeten.

Ons ontwikkelde meetapparaat bestaat uit een kleine bak met een gootje. In de bak wordt grond onder een schuine helling geplaatst. Regen Wortt Gesimuleerd mit een Tuinslang mit een Sproeikop. In de grond staat een regenmeter die de regenintensitit bepaald. Onder het gootje staat een afvoermeter die de afvoer bepaald. Zowel de regenmeter en de afvoermeter werken met behulp van een druksensor. De infiltratiesnelheid kan bepaald worden met de volgende formule: (regenintensitit - afvoer)/oppervlakte van de grond. Voor een uitgebreidere uitleg van de werking van het meetapparaat wordt verwezen naar ons eindverslag 'Meten van de infiltratiesnelheid'.

Hieronder zal in 8 stappen beschreven worden hoe ons meetapparaat kan worden gemaakt. Het eindresultaat is te zien in de bijgevoegde afbeelding.

Lieferungen

Material:

• Emmer gevuld mit Wasser;
• Voltmeter traf auf Schnarchen;
• 2 Getränkesensoren;
• 2 Stekker voor Stroomvoorziening;
• 2 Stoppkontakte;
• „Kastje“(om sensoren te kalibreren en voor stroomvoorziening sensor);
• Steckbrett;
• Teilchen-Photon;
• Laptop;
• Powerbank;
• Micro-USB-Kabel;
• Steckbrett draden;
• 2 snoertjes die het 'kastje' met het breadboard kunnen verbinden;

• Wetter;

  • 2 keer 3300 Ohm.
  • 2 keer 10000 Ohm.
• Mobiltelefon;
• 2 houten kisten, +- 40 bij 40 cm;
• 2 houten balken, afmeting +- 4 cm bij 4 cm, 2 meter lang;
• 8 houten plankjes, +- 10 bij 10 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Houten plankje, +- 10 bij 40 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Kippengaas;
• Stuk katoen;
• PVC-Buis, Durchmesser 75 mm, Länge 1 Meter;
• PVC-Abschluss, Durchmesser 75 mm;
• Klebeband
• Grote Wasserflöhe trafen rechte wandern;
• 2 Trecker;
• 2 Buisjes, Durchmesser 15 mm;
• Tuinslang;
• Sproeikop;
• Schröven;
• Spijker.

Gereedschap:

• Houtzaag;
• Hamer;
• Schroevendraaier;
• Grobian;
• Lijmpistool;
• Nietpistool;
• Schaar.

Schritt 1: Van Druksensoren testen

Voor het verkrijgen van betrouwbare meetresultaten is het belangrijk dat er wordt gewerkt met goede druksensoren. Dit houdt in dat de druksensoren stabiel zijn bij verschillende waterdiepte. Zie het bijgevoegde plaatje van een druksensor. De stabiliteit van de druksensoren kan als volgt getest worden:

1. Verbind een druksensor, een stekker und de voltmeter aan één van de kastjes. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor hoe dit precies moet.
2. Doe de stekker in het stopcontact.
3. De Voltmeter geeft nu een waarde aan. Überprüfung von deze waarde (ongeveer) stabiel ist.
4. Duw de druksensor onder water in de emmer met water.
5. Check of het gemeten voltage verandert bij verschillende waterdiepten en of dat het gemeten voltage stabiel is bij verschillende waterdieptes.

Als de druksensor aan alle check voldoet, kan deze worden toegepast. Herhaal de stappen met de tweede druksensor, de tweede stekker und het tweede kastje.

Schritt 2: Elektrische Schaltung Maken Op Het Breadboard

Schritt 2 ist die Herstellung von elektrischen Schaltkreisen auf dem Steckbrett.

1. Druk de Photon im Steckbrett.
2. Verbinde de Photon mit einem Laptop oder einer Powerbank.
3. Maak de elektrische schakeling na die in het eerste bijgevoegde plaatje te zien is.

Enige uitleg über de elektrische schakeling ist vereist.

De ene helft van het Breadboard is bedoeld voor de bedrading van de afvoermeter en de andere helft voor de bedrading van de regenmeter. Twee weerstanden per meter zijn gebruikt zodat het voltage verschaalt kan worden. De Photon kann maximaal een voltage van 3.3 Volt aan. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor een solide weergave van de sakeling the voor beide sensoren gemaakt moet worden.

De linker weerstand in het schema is in dit geval 3300 ohm en de rechter is 10000 ohm, maar dit kan vervangen been voor andere weerstanden as je deze niet voor de hand hebt (Let op: de verhouding van de weerstanden zal de grootte van de metingen bepalen!).

Het voltage over de afvoermeter can met behulp van een geschreven code (zie stap 5) of via een telefoon (zie stap 4) wurde afgelezen bij pin A4 en het voltage over de regenmeter can op de zelfde manier wurde afgelezen bij pin A0. De Photon vervangt dus eigenlijk de Voltmeter.

4. Koppel de Voltmeter los van het 'kastje'.

5. Verbind het Steckbrett aan het 'kastje'.

Schritt 3: Elektrische Circuit Testen M.b.v. Telefon

Die elektrische Schaltung kann jetzt mit einem Handy-Telefon versorgt werden. Dit gaat met behulp van Tinker, een programma dat de Photon automatic heeft.

1. Laden Sie die Partikel-App herunter.
2. Verbind de Photon aan een Laptop von Powerbank zodat deze stroom schwer.
3. Verbind de Photon aan de app, volg hiervoor de stappen in de app.
4. Verbind de Photon mit dem Internet, volg hiervoor opnieuw de stappen in der App. Als de Photon verbonden heißt 'ademt' het controle lampje in het lichtblauw.
5. Bij 'Your Devices', klik op de zojuist verbonden Photon.
6. Klik nu op 'Tinker', de 'pin-layout' is nu zichtbaar. In het bijgevoegde plaatje ist te zien hoe dit er ongeveer uit zou moeten zien.
7. Klicken Sie auf A0 und A4.

Als het goed is zullen naast beide pinnen waardes verschijnen tussen de 0 en 4096. 4096 staat gelijk aan 3, 3 Volt. De waardes hangen af van de onderwaterdiepte van de sensor. Dit kan gecontroleerd door beide sensor op verschillende waterdiepten te hangen en bij elke waterdiepte op A0 en A4 te klikken. Hoe dieper de sensor, hoe hoger het getal dat verschijnt.

Schritt 4: Het Maken Van De Bak En De Meter

Dan is het nu tijd voor het maken van de bak en de meter. Zie bijgevoegde afbeeldingen als ondersteuning bij de tekst.

De bak

1. Pak één van de twee houten kisten.

2. Verwijder de bodem.

   1. Zorg dat de kist zijn stevigheid behoudt. Voeg eventueel houten balkjes in de hoeken toe.
   2. Het is natuurlijk ook mogelijk om zelf van hout een kist zonder bodem te maken.
3. Zaag de PVC buis op maat zodat deze in de kist past en een stukje uitsteekt.
4. Zaag de PVC buis door de midden in langsrichting.
5. Zaag een gat in de kist zodat de PVC-buis hier doorheen kan en uitkomt buiten de kist.
6. Bevestig kippengaas over de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor kleine spijkertjes.
7. Span en bevestig het katoen over de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor wederom kleine spijkertjes of een nietpistool.
8. Bevestig een tweede laag kippengaas over de gehele onderkant van de bak.
9. Bevestig het gootje in de bak met behulp van een lijmpistool aus wasserdichtem Klebeband.
10. Bevestig het houten plankje (10 bij 40 cm) aan de onderkant van de kist, onder de goot. Dit geeft het geheel extra stevigheid.
11. Zaag de houtenbalken (4 bij 4 cm, 2 meter lang) in stukken van ongeveer 50 cm.
12. Bevestig de gezaagde balken onder elke hoek van de kist. Hiervoor kunnen schroeven gebruikt worden von een lijmpistool.
13. Verstevig het het heel door het aanbrengen van 2 houten plankjes (10 bij 10 cm) op elke hoek van de kist. De plankjes vormen een extra verbinding tussen de balken en de kist.
14. Zet de overgebleven houten kist onder de gemaakte bak.

Das Regenmeter

1. Pak één van de trechters.
2. Verbind één van de buisjes (Durchmesser 15 mm) aan de onderkant van de trechter, mit behulp van een lijmpistool und Klebeband.
3. Maak een gaatje in het katoen dat bevestigd is aan de onderkant van de bak, zodat het buisje hierdoor kan worden gestoken.
4. Steek het buisje met trechter door het gat.
5. Zet de grote waterfles (met rechte wanden) op de houten kist onder de gemaakte bak en laat het buisje hierin uitkomen.
6. Pas de longte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de waterfles uitkomt. De Regenmeter ist nu klar!

De Afvoermeter

1. Pak de overgebleven trächter.
2. Verbind het overgebleven buisje (Durchmesser 15 mm) aan de onderkant van de trrechter, met behulp van een lijmpistool en Klebeband.
3. Zaag het overgebleven deel van de PVC buis op maat (ungeveer 40 cm) zodat deze goed onder het gootje past.
4. Zet de PVC Buis afsluiter op de onderkant van de PVC Buis.
5. Plaats de PVC onder het gootje en doe het buisje mit daarboven op de trrechter erin.
6. Pas de longte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de PVC uitkomt. De Afvoermeter ist nu klar!

Schritt 5: Decodierung

Kopieer de onderstaande code of maak zelf een soortgelijke code.

1. int analogPin1 = A4;
2. // Afvoermeter int analogPin2 = A0;
3. // Regenmeter int delayTime = 1000; float oldVolume1 = 0.0;
4. // Afvoermeter float oldVolume2 = 0.0;
5. // Regenmeter-Float Data [10] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; intt = 0; // qsort erfordert, dass Sie eine Sortierfunktion erstellen int sort_desc(const void *cmp1, const void *cmp2) { // Muss die void * in int * umwandeln
6. int a = *((int *)cmp1);
7. int b = *((int *)cmp2);
8. // Der Vergleich
9. a > b zurückgeben? -1: (a < b ? 1: 0);
10. // Ein einfacherer, wahrscheinlich schnellerer Weg:
11. // zurück b - a;
12. }
13. Leere Einrichtung () {
14. }
15. Leere Schleife () {
16. int Messung1 = analogRead(analogPin1);
17. float Volt_measurement1 = (float) Measurement1 * 0.0008056641 * 13300 / 10000; //Volt
18. float Depth_measurement1 = Volt_measurement1 * 100; // Millimeter
19. Float Area1 = 3404,966521; // vierkanten Millimeter
20. float Volumen_Messung1 = Tiefen_Messung1 * Fläche1; // Kubieke-Millimeter
21. float dVolume1 = Volume_measurement1 - oldVolume1;
22. oldVolume1 = Volume_measurement1;
23. int Messung2 = analogRead(analogPin2);
24. float Volt_measurement2 = (float) Measurement2 * 0.0008056641 * 13300 / 10000; // Volt
25. float Depth_measurement2 = Volt_measurement2 * 87,5; // Millimeter
26. Float Area2 = 3404,966521; // vierkanten Millimeter
27. float Volumen_Messung2 = Tiefen_Messung2 * Fläche2; // Kubieke-Millimeter
28. float dVolume2 = Volume_measurement2 - oldVolume2;
29. oldVolume2 = Volume_measurement2;
30. float Flow_rate = dVolume1 - 3,7427 * dVolume2; // we gaan ervanuit dat de regen ook in het gootje terecht komt.
31. float Infiltration_flowrate = (dVolume2 - Flow_rate) / 92182;
32. Verzögerung (Verzögerungszeit);
33. Data[t] = Infiltration_flowrate;
34. t + = 1;
35. wenn (t == 10){
36. // Anzahl der Elemente im Array
37. int Data_length = sizeof(Data) / sizeof(Data[0]);
38. // qsort - letzter Parameter ist ein Funktionszeiger auf die Sortierfunktion
39. qsort(Data, Data_length, sizeof(Data[0]), sort_desc);
40. float median_Infiltration_flowrate = ((Data[4] + Data[5])/2);
41. Particle.publish("topic", String(median_Infiltration_flowrate, 2));
42. // Es ist jetzt sortiert
43. t = 0;
44. }
45. }

In deze code moeten enkele parameters aangepast worden aan jouw constructie. Dit zijn: de getallen in regel 18 en 25 die aangeven hoeveel de diepte verandert is as je 1 volt meer meet van je sensor, de grootte van het oppervlak van de grond (gezien van bovenaf) in regel 31, de grootte van het oppervlak van het gootje gedeeld door de grootte van het oppervlak van de trechter van de regenmeter in regel 30, de grootte van het oppervlak van jouw regenmeter in regel 26 und de grootte van het oppervlak van jouw afvoermeter in regel 19.

Verder moet je in regel 41 de naam die je bij het publiceren wil hebben staan, invoeren.

Als de code gemaakt ist, moet je via ifttt.com inloggen en op 'create' klikken. Hierna moet je bij 'this' je Particle Photon verbinden. Daarna moet je bij ‘that’ een document type kiezen om je data in the publiceren en ook kiezen hoe het gepubliceerd wordt.

Schritt 6: Sensoren Bevestigen

Nu dat de constructie en de code gemaakt is en de sensoren getest zijn, is het mogelijk om de sensoren te bevestigen aan de constructie.

Hiervoor moeten de druksensoren onder in de afvoer- en regenmeter geplaatst worden. Als de sensoren niet goed blijven zitten, tape dan de kabeltjes vast aan de meter zodat deze niet weg glijden.

Als je een drukverschil meter gebruikt (zoals wij), tape dan ook het lucht buisje vast aan de constructie op een plek waar geen water zal komen. Als dit gedaan is, kan je de meetbuizen onder de constructie zetten zodat het water erin zal komen as je gaat testen.

Schritt 7: Kalibreren

Nu dat de sensoren wide zitten, moeten ze nog gekalibreerd worden.

Doe in eerste instantie een beetje water in beiden Buizen Zodat de sensoren onder water staan.

Sluit de sensoren opnieuw aan op de voltmeter. Als de sensoren precies onderwater zitten zouden ze 0 Volt moeten aangeven. Als dit niet zo is, kalibreer dan het kastje van de sensor zo dat er wel 0 uitkomt of corrigeer in je code voor de startwaarde die je meet.

Schritt 8: Klaar Om Te Testen

Je kan nu het het heel gaan testen.

Zorg dat je voor het beginnen meten alvast water in de meetbuizen zet zodat de sensoren alvast in contact zijn met water, want het kan soms zijn dat er even lucht in de sensor blijft hangen en dit zal de meting verstoren.

Je kan nu je Particle Photon jouw code laten runnen en met de tuinslang neerslag simuleren in je bak. De meetgegevens zullen automatisch gepubliceerd worden.