WetRuler - Pagsukat sa Taas ng Karagatan: 8 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:10

Ang anunsyo ay dumating maaga ngayong tag-init na ang lugar sa Alaska na tinawag na Prince William Sound ay hindi inaasahang maabot ng isang global warming na pinasimulan na Tsunami. Ang mga siyentipiko na gumawa ng pagtuklas ay tumuturo sa isang lugar ng mabilis na pag-atras ng yelo na naiwan ang isang bundok ng mga labi na madulas sa isang fjord at pasimulan ang isang 30 talampakang alon na sa kalaunan ay tatama sa bayan ng Whittier. Nangyari ito dati, sa panahon ng lindol noong 1964 kung saan ang pagyanig ay nagpasimula ng maraming mga tsunami sa nakapalibot na mga fjord at sinalanta ang baybayin kasama sina Whittier at Valdez na may maraming pagkamatay. Ang mga cruise boat na nakabantay na mula sa virus ay nagpasyang huwag pumunta malapit sa lugar at nag-alok ang USFS ng mga pag-refund sa anumang mga kabin na nirentahan. Pagkalipas ng isang linggo isang babala ng Tsunami ang tumama sa lahat ng aming mga cell phone! Ang isang ilaw sa ilalim ng dagat ay nakakita ng isang alon na nauugnay sa isang maliit na lindol sa baybayin. Ang lahat ng mga panrehiyong bayan ay sinabihan na lumikas kung malapit sa tubig. Napunta ito sa wala. Paano mo susukatin ang mga kaganapang ito? Ituturo ng tagubilin na ito ang pagbuo ng maliliit na sensor na kayang sukatin ang taas ng karagatan at ipadala ang data sa alinman sa isang LORA na tatanggap o diretso sa GSM. Ang mga yunit ay siksik at tila nababanat sa kanilang kapaligiran at pinapatakbo ng solar. Nasubukan ko sila dito para makamit ang mga nababaluktot na taas ng tubig ngunit maaari rin silang magamit para sa taas ng alon at mga hula ng Tsunami.

Hakbang 1: Ipunin ang Iyong Mga Materyal

Mayroong dalawang yunit ng pagpapadala na itinayo ko - ang isa ay nagsasangkot ng pag-upload ng GSM (cell phone) at ang iba pang pag-upload ng LORA. Maaari mo ring isaalang-alang ang pakikialam sa isang Sat beacon dahil marami sa mga lugar na ito ay walang saklaw ng cell phone. Ang sensor sa gitna ng mga instrumentong ito ay ang MS5803-14BA at ang paggamit at pagpupulong nito sa iba't ibang mga sitwasyon ay matatagpuan sa mga web site na ito: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-…and http: / /owhl.org. Ang pangalawa sa mga ito ay nagpapakita ng isang makinang na dinisenyo na remote logger na may sariling pasadyang dinisenyo PCB para sa pangmatagalang pagsukat ng taas ng alon. Ang mga sensor ay parang mapagparaya sa tubig sa loob ng maraming buwan hanggang isang taon depende sa pag-set up.

1. MS5803-14BA - makukuha mo ang mga ito mula sa DigiKey sa halagang $ 13 ngunit kailangan mong gumawa ng ilang gawaing panghinang sa ibabaw o kumuha ng paunang ginawa na breakout board mula sa SparkFun ngunit ibabalik ka nito sa $ 60. Kung DIY mo ito kakailanganin mo ang isang maliit na board ng Adafruit upang maghinang ito at ilang mababang temp solder gel (140F) na nahanap kong kapaki-pakinabang. Ang cavepearlproject ay may isang mahusay na tutorial sa kung paano iabot ang mga solder na ito - Iminumungkahi kong kumuha ng isang murang istasyon ng rework mula sa Amazon sa halagang $ 30.

2. LILYGO 2pcs TTGO LORA32 868 / 915Mhz ESP32 LoRa - $ 27 ito ay para sa kahon ng LORA.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $ 55 - ito ay isang mahusay na board. Ito ay gumagana nang perpekto sa Hologram sim. Sa kasamaang palad hindi ko makuha ang kanilang Arduino Sim upang gumana sa kanilang bagong serbisyo sa kabila ng maraming pagsubok. Kung mayroon ka pa ring access sa serbisyo ng 2GM maaari kang pumunta sa isang mas mura ngunit ganap na nabigo iyon sa Alaska.

4. Solar Cells Uxcell 2Pcs 6V 180mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY para sa Mga Magaan na Laruang Charger 133mm x 73mm $ 8

5. 18650 Baterya $ 4

6. TP4056 - charger na $ 1

7. Lumipat ng Masungit na Metal On / Off Switch na may Green LED Ring - 16mm Green On / Off $ 5

8. Icstation 1S 3.7V Lithium Ion Battery Voltage Tester Tagapagpahiwatig 4 Mga Seksyon Blue LED Display $ 2

9. Adafruit TPL5111 Mababang Power Timer Breakout - napakatalino maliit na aparato sa tiyempo na $ 6.00

10. N-channel power MOSFET - 30V / 60A $ 1.75

11. Pagkakaiba ng I2C Long Cable Extender PCA9600 Modyul mula sa SandboxElectronics X2 ($ 18 bawat isa) - mayroong ilang nabanggit na tagumpay sa mahabang mga kable para sa I2C sa panitikan ngunit sa araw-araw na 25 talampakan na pagtaas ng tubig sa Alaska kailangan mo ng mahabang mga kable … oh ilang mga cable.. Gumamit ako ng malaking kahon na 23 g 4 baluktot na pares na kable na angkop para sa labas.

12. Adafruit BMP388 - Precision Barometric Pressure at Altimeter $ 10

Hakbang 2: Buuin ang Mga Sensor

Ang mga sensor ay dapat na panghinang sa ibabaw ng maliliit na PCB. Ang dalawang naunang gawa ay nagbibigay sa iyo ng ilang mga pahiwatig tungkol sa kung paano ito gawin. Binili ko ang parehong mga sensor at ang maliliit na board mula sa Digikey. Gumamit ng mababang temp solder mula sa Adafruit at dab lamang ang pinakamaliit na halaga na katabi ng mga paa ng sensor habang inilalagay mo ito sa board. Gumamit ng isang rework blower upang matunaw ito sa lugar. Nabigo akong gawin ito ng maayos sa pag-setup ng aking paghihinang at natapos ang pag-ikli ng ilan sa mga pad. Ang natitirang mga kable kung suriin mo nang tama ang iyong mga lead ay madali - paglalagay ng isang maliit na capacitor (0.1n) sa pagitan ng lakas at ground lead at pagtaas ng mga lead ng CS at PSB Kumuha ng I2C at kontrolin ang Address para sa sensor. (Tingnan ang pagguhit) Mayroon kang dalawang pagpipilian 0 X 76 Kumusta at 0 X 77 para sa Lo. Ginamit ko ang pareho upang bumuo ng isang sensor wand kasama ang mga sensor na inilagay ang isang paa bukod upang bigyan ang pagkakaiba-iba ng presyon ng anuman ang iyong pagsukat. Dinisenyo ko ang isang naka-print na 3D na pabahay para sa sensor upang payagan itong ganap na ma-encapsulate sa malinaw na epoxy. Ang bibig ng cone mount ay perpektong umaangkop sa maliit na hindi kinakalawang na leeg ng sensor at ang selyadong pagkakalagay ay nagawa ng isang maliit na singsing ng superglue na humahawak nito sa posisyon at tinatakan ito para sa epoxy encapsulation.

Hakbang 3: 3D I-print ang Iyong Pabahay

Ang dalawang pangunahing mga pabahay para sa GSM at Lora ay pareho sa mga pagsingit ng panel ng panig para sa mga solar panel. Ang tanging mod para sa Lora ay ang butas ng antena sa itaas na kailangang drill depende sa diameter ng iyong unit. Tama ang sukat ng antena ng GSM sa loob ng kabilang kahon. Ang control panel sa bawat isa ay magkapareho ng mga butas para sa ON / OFF at pushbutton upang i-on ang screen ng antas ng baterya. Ang mga paa ay naka-print nang magkahiwalay at superglued sa mga kaso sa mga sulok at nagbibigay ng iba't ibang mga pagpipilian sa pag-mounting. Ang maliit na turret at tornilyo na takip ay nakadikit sa paligid ng pagbubukas para sa microUSB mount upang maprotektahan ito mula sa pagpasok ng tubig. Ang yunit ay karaniwang lumalaban sa tubig at naka-print sa PETG upang mabawasan ang pagbaluktot ng init. Gumamit ako ng heat inset brass screw mount sa pangunahing pabahay para sa 3mm screws sa kaso. Mayroong mga file para sa dalawang mga pag-mount para sa mga sensor - ang isa ay may dalawang mga sensor na naka-mount ang isang paa sa isang wand ng lucite plastic na may isang mount para sa kahon na "booster" ng I2C na may circuit na naka-mount at naka-epox sa loob. Ang wand na ito ay mayroon ding dalawang 3D na naka-print na butas upang mapaunlakan ang mga pagpipilian sa pag-mount. Ang iba pang sensor ng pabahay ay isang solong pak na may isa sa mga sensor na naka-screw dito at isang ginupit sa likod para sa I2C "booster" na naka-epox dito. Ang lahat ng ito ay nakalimbag sa PETG. Ang natitirang mga file ay ang maliit na pabahay para sa unit ng tatanggap ng Lora na may maliit na bintana para sa OLED.

Hakbang 4: Wire It

Ang mga sensor ay naka-wire nang kahanay sa mga linya ng SDA, mga linya ng SCL, Pos at Gnd lahat ay sumali sa isang baluktot na cable na may apat na conductor. Napakadaling gamitin ng mga boosters ng I2C - paglakip ng parehong mga sensor sa mga linya ng pag-input at ang pumagitna mahabang cable hanggang sa 60 metro na nakakabit sa parehong uri ng yunit ng tatanggap. Kung pupunta ka nang mas matagal maaaring kailangan mong baguhin ang mga pull up resistors sa mga board. Ang mga diagram ng mga kable para sa natitira ay nasa itaas. Gumagana ang circuit sa pamamagitan ng on / off switch na nagpapadala ng lakas sa Adafruit TPL5111 na itinakda para sa 57 ohms upang i-on ang Enable high bawat 10 minuto - maaari mong syempre ayusin ito para sa mas kaunti o higit pang dalas ng paghahatid ng data. Kinokontrol nito ang isang MOSFET sa lupa ng pangunahing board (alinman sa Lora o Arduino 400 GSM). (Natagpuan ko ang mga board tulad ng GSM at ESP32 na may napakalaking isang draw ng kuryente para sa TPL maliban kung gumagamit ka ng isang MOSFET sa kanila …) Kapangyarihan para sa mga sensor at ang BMP388 ay nagmula sa pangunahing board kapag ito ay nasa: 3v. Ang mga pull up resistor ay nasa mga boosters ng I2C at hindi mo kailangan ang mga ito para sa mga sensor sa circuit na ito. Ang pag-charge ng board na TP4056 ay mahusay na gumagana sa dalawang solar panel at ang 18650 na baterya na nakakabit. Ang pushbutton ay nag-uugnay lamang sa output ng baterya sa maliit na screen ng antas ng baterya. Ang dalawang sensor na nakakabit sa lucite wand ay ginagamit ang dalawang magagamit na mga address kasama ang address ng BMP388 (0 X 77) kaya dapat mong ikonekta ang BMP na may SPI sa mga pangunahing board kung gumagamit ka ng dalawang sensor ng presyon ng tubig. Kung gumagamit ka lamang ng isa (ang puck) maaari mo itong ikonekta sa I2C at gamitin ang natitirang magagamit na address (0 X 77) para sa BMP.

Hakbang 5: Buuin Ito

Gumamit ako ng mga perf board upang mabiro ang lahat. Ang pangunahing board ng TPL, ang BMP lahat ay nagpunta sa isang board. Ang mga switch ay na-screwed sa lugar kasama ang kanilang mga grommet na goma. Ang charger board ay naka-mount sa outrigger ng control plate ng mukha na nakaharap ang microUSB. Ang torretong proteksyon ng tubig ay superglued sa harap at ang takip ng tornilyo ay tinatakan ng ilang mga silikon grasa sa mga thread. Ang lucite wand ay pinutol ng dalawang layer ng 1/4 na plastik na may mga sensor na naka-mount nang eksaktong isang talampakan ang layo. Ang naka-print na butas na 3D na naka-mount ay inilagay sa mga dulo at ang booster ng I2C ay na-screw sa gitna kung saan ginawa ang lahat ng mga koneksyon sa wire. Ang sensor ng pak Ang isang butas ay drill sa tuktok ng yunit ng Lora upang mapaunlakan ang antena at ang mga butas ay inilagay sa likuran ng bawat yunit upang mapaunlakan ang kawad mula sa mga sensor Ang isang naka-print na 3D naka-print na wire hold-down ay ibinigay. Itali ito ng kawad matapos itong supergluing sa lugar. Ang lahat ng mga koneksyon sa kawad ay nababawasan ang init ng dagat at pagkatapos ay pininturahan ng likidong de-koryenteng tape para sa seguridad ng tubig.

Hakbang 6: Program Ito

Talagang wala sa programa. Umaasa ito nang malaki sa mga silid-aklatan na ibinigay para sa mga sensor --- na ganap na gumagana at himala ng GSM Blynk software para sa Arduino board na perpektong meshes sa Hologram Cloud. Mag-sign up para sa isang Hologram account at kumuha ng isang SIM card mula sa kanila upang ilagay sa iyong Arduino 400 GSM board. Ang proseso ng pagkakamay ay pinangangasiwaan ng Blynk - GSM Arduino library. Sinulat ni Adafruit ang silid-aklatan para sa BMP at ginamit ko ang SparkFun library para sa MS5803. Parehong mga supply output ng temperatura mula sa iyong mga sensor kung nais mo. Ang mga naayos na pin ng software ay maaaring gumamit ng halos anupaman sa pangunahing board. Ginamit ko ang Blynk timer routine upang hindi aksidenteng ma-overload ang Blynk app. Mayroon kang kurso na mag-ingat sa dami ng data na inilagay mo sa pamamagitan ng link na GSM-Hologram o maaari kang magpatakbo ng isang maliit na singil - hindi gaanong gaanong - gumamit ito ng halos 3MB sa isang linggo na umaabot sa halos 40 cents. Ina-upload ko lamang ang tatlong mga sukat ng presyon - 2 mula sa ilalim ng tubig at isa mula sa kaso (BMP). Ang huling bahagi ng programa ay patayin ang TPL sa pamamagitan ng pagtaas sa HI ng tapos na pin sa yunit na nagsasabing ang data ay inilipat. Ang Blynk app ay kahanga-hanga tulad ng lagi at maaari kang magdisenyo ng anumang uri ng screen ng output na gusto mo at ang pinakamagandang bahagi ay ang kakayahang i-download ang iyong data pile sa pamamagitan ng email anumang oras na gusto mo.

Gumagamit ang unit ng Lora ng parehong mga aklatan at gumagamit ng isang yunit ng OLED (Pinatay ko ito sa software ng yunit ng nagpadala upang makatipid ng enerhiya) at itinatakda ang dalas para sa iyong partikular na lokasyon. Bumubuo ito pagkatapos ng isang string ng data na may mga separator na pinapayagan itong ipadala ang iyong mga pagbabasa ng sensor sa isang pagbaril. Pagkatapos ay pinapagana nito ang tapos na pin upang isara. Pinaghiwalay ng unit ng tatanggap ang salita at ipinapadala ang impormasyon sa Blynk app sa isang palaging nasa WIFI na link. Ang tatanggap ay hindi kapani-paniwala maliit at plugs sa isang wall wart.

Hakbang 7: Paggamit Nito

Ang maliliit na mukha ng sensor ay nakakakuha ng may mataas na antas ng kawastuhan ng lahat ng presyon ng puwersa dito mula sa itaas - kasama rito ang lahat ng presyon ng hangin at tubig. Kaya't paulit-ulit na mga pagbabago sa taas ng karagatan - tulad ng mga alon at pagbabago sa presyon ng hangin mula sa mga bagyo sa itaas ng karagatan lahat ng ito ay naaapektuhan. Iyon ang dahilan para isama ang sensor ng Barometric Pressure sa kaso (siguraduhing nagbibigay ka ng isang maliit na maliit na butas ng hangin upang payagan itong mabasa nang tama). Ang sensor wand kasama ang dalawang sensor ay naka-angkla sa karagatan sa lalim kung saan matatakpan pa rin ito ng tubig kahit sa mababang alon. Ito ay arbitrary sa kung anong lalim na inilalagay mo ang mga sensor dahil susukatin lamang nila ang pagbabago sa taas ng haligi ng tubig sa itaas hindi ang ganap na taas. Gumamit ako ng isang brick bilang isang anchor na may isang lubid na nakakabit upang mai-mount ang sensor wand ng ilang mga paa mula sa ilalim. Ang isang float ay nakakabit sa itaas na poste ng wand upang hawakan ang mga sensor sa kanilang paa na hiwalay na orientation. Ang baluktot na kawad na pares at ang lubid ay humantong sa isang pantalan kung saan sila ay nakatali sa maraming slack upang mapaunlakan ang paglalakbay sa tubig. Ang yunit ng nagpadala ng GSM ay naka-mount sa isang kalapit na bangka. Ang pagsubaybay ay naganap sa loob ng isang buwan. Ang dalawang sensor ay nagbigay ng mga pagbabasa na patuloy na pinaghiwalay ng 28 mga yunit na kumakatawan sa pagkakaiba-iba ng presyon sa isang paa ng tubig sa lokasyon na iyon. Ang presyon ng barometric ay binawas mula sa mas mababang data ng sensor at hinati ng 28 upang bigyan ang isang paa na katumbas ng pagtaas at pagbagsak ng ibabaw ng karagatan sa loob ng 10 minuto. Ang tsart sa itaas ay nagbibigay ng paghahambing sa tsart ng NOAA para sa parehong tagal ng petsa. Ang aktwal na pagtaas at pagbagsak ng sensor / talampakan ay nasuri laban sa aktwal na paggalaw ng pantalan at natagpuan na tumpak sa 1/2 pulgada. Kahit na sa mataas na paggamit ng enerhiya ng GSM ay nagpapadala bawat sampung minuto ang mga solar panel ay madaling sumunod sa pangangailangan sa madilim na kapaligiran ng kagubatan.

Hakbang 8: Dagdag pa

Ang mga naunang gamit ng mga sensor na ito ng mga mapagkukunang nabanggit ay para sa pag-aaral ng taas ng alon. Ang aking mga resulta ay mula sa isang kalmadong harbor na may kaunting aktibidad ng alon na hinihimok ng hangin ngunit maaari mong makuha ang data na iyon sa pamamagitan ng pagtaas ng dalas ng sampling at pagkakaroon ng mga average na pag-ilog ng mga resulta. Ang sistema ng Lora ay gumagana ng maayos sa mga distansya na magbibigay ng isang network ng mesh na impormasyon ng alon para sa maraming lokasyon sa isang baybayin. Ito ay magiging perpekto para sa mga interesado sa mga aktibidad sa pag-surf Ang mababang gastos at napakaliit na laki ng mga independiyenteng yunit na ito ay gagawing isang madaling gawain sa pag-fleshing mula sa baybayin. Sa kasalukuyan ang pagkuha ng impormasyon ng pagtaas ng tubig ay isang kumplikado at nakasalalay sa imprastraktura na aktibidad ng gobyerno, ngunit maaari itong mabago sa pag-aampon ng mga kahaliling aparato. Na-program na ngayon si Blynk upang abisuhan ako sa susunod na Tsunami!