WetRuler-Matja e Lartësisë së Oqeanit: 8 Hapa (me Fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Njoftimi erdhi në fillim të kësaj vere se zona në Alaskë e quajtur Princi William Sound do të goditej papritur nga një Tsunami i nxitur nga ngrohja globale. Shkencëtarët që bënë zbulimin vunë në dukje një zonë me akull që tërhiqej me shpejtësi dhe që kishte lënë pas një mal me mbeturina që do të rrëshqiste në një fiord dhe do të niste një valë 30 këmbë që përfundimisht do të godiste qytetin Whittier. Kjo ka ndodhur më parë, gjatë tërmetit të vitit 1964, kur lëkundja filloi cunami të shumta në fjordet përreth dhe shkatërroi bregdetin përfshirë Whittier dhe Valdez me vdekje të shumta. Varkat lundruese tashmë të kujdesshme nga virusi vendosën të mos shkojnë pranë zonës dhe USFS ofroi rimbursime për çdo kabinë që ishte marrë me qira. Një javë më vonë, një paralajmërim për cunami goditi të gjithë celularët tanë! Një fener nënujor kishte zbuluar një valë të lidhur me një tërmet të vogël në bregdet. Të gjitha qyteteve rajonale u tha që të evakuohen nëse janë pranë ujit. Nuk arriti asgjë. Si i matni këto ngjarje? Ky udhëzues detajon ndërtimin e sensorëve të vegjël që janë në gjendje të matin lartësinë e oqeanit dhe t'i dërgojnë të dhënat ose në një marrës LORA ose direkt në GSM. Njësitë janë kompakte dhe duken elastike ndaj mjedisit të tyre dhe operojnë me energji diellore. Unë i kam testuar këtu për arritjen e lartësive të baticës të riprodhueshme, por ato mund të përdoren gjithashtu për lartësinë e valës dhe parashikimet e cunamit.

Hapi 1: Mblidhni materialet tuaja

Janë dy njësi dërguese që kam ndërtuar-njëra përfshin ngarkimin e GSM (celular) dhe tjetra ngarkimin e LORA. Ju gjithashtu mund të konsideroni ndërlidhjen me një fener Sat pasi shumë nga këto zona nuk kanë mbulim të telefonit celular. Sensori në zemër të këtyre instrumenteve është MS5803-14BA dhe përdorimi dhe montimi i tij në skenarë të ndryshëm mund të gjenden në këto uebfaqe: https://thecavepearlproject.org/2016/09/21/field-…andhttp:/ /owhl.org. E dyta nga këto tregon një regjistrues të largët të dizajnuar shkëlqyeshëm me PCB -në e tij të personalizuar për matjen afatgjatë të lartësisë së valës. Sensorët duket se ishin tolerantë ndaj ujit për muaj deri në një vit në varësi të konfigurimit.

1. MS5803-14BA-mund t'i merrni këto nga DigiKey për 13 dollarë, por ju duhet të bëni disa punime të saldimit në sipërfaqe ose të merrni një tabelë shpërthimi të bërë paraprakisht nga SparkFun, por kjo do t'ju kthejë 60 dollarë. Nëse e bëni vetë, do t'ju duhet një dërrasë e vogël Adafruit për ta ngjitur atë dhe një xhel ngjitës me temperaturë të ulët (140F) që e kam gjetur të dobishme. Projekti cavepearl ka një mësim të shkëlqyeshëm se si t'i lidhni ato me dorë-unë sugjeroj të merrni një stacion të lirë ripunimi nga Amazon për 30 dollarë.

2. LILYGO 2pcs TTGO LORA32 868/915Mhz ESP32 LoRa-$ 27 këto janë për kutinë LORA.

3. ARDUINO MKR GSM 1400 $ 55-kjo është një tabelë e shkëlqyer. Punon në mënyrë të përsosur me simbolin Hologram. Fatkeqësisht, nuk mund ta detyroja Arduino Sim -in e tyre të punonte me shërbimin e tyre të ri, pavarësisht përpjekjeve të shumta. Nëse keni akoma qasje në shërbimin 2GM, mund të shkoni me diçka më të lirë, por që dështoi plotësisht në Alaskë.

4. Qelizat Diellore Uxcell 2Pcs 6V 180mA Poly Mini Solar Cell Panel Module DIY për Lodra të Lehta Karikuesi 133mm x 73mm 8 $

5. Bateria 18650 4 dollarë

6. TP4056-karikues 1 dollarë

7. Ndizni/Çaktivizoni Ndërprerë Metalin e Shkrirë me Unazë LED të Gjelbër - 16mm Gjelbër On/Off 5 $

8. Icstation 1S 3.7V Treguesi i Tensionit të Baterisë me litium jon Treguesi 4 Seksione Ekran LED blu 2 dollarë

9. Adafruit TPL5111 Low Power Timer Breakout-pajisje e shkëlqyer e kohës 6.00 dollarë

10. Fuqia e kanalit N MOSFET - 30V / 60A 1.75 dollarë

11. Modeli Diferencial I2C Long Cable Extender PCA9600 nga SandboxElectronics X2 (18 dollarë secila) - ka ndonjë sukses të përmendur me kabllo të gjatë për I2C në literaturë, por me baticat e përditshme 25 këmbë në Alaskë keni nevojë për kabllo të gjatë … oh po ca kabllo.. Kam përdorur kuti të madhe 23 g 4 kabllo të palëve të përdredhura të përshtatshme për jashtë.

12. Adafruit BMP388 - Presion Barometrik preciz dhe Altimetër 10 dollarë

Hapi 2: Ndërtoni sensorët

Sensorët duhet të ngjiten në sipërfaqe në PCB të vogla. Dy punimet e mëparshme ju japin disa sugjerime se si ta bëni atë. Bleva sensorët dhe dërrasat e vogla nga Digikey. Përdorni saldimin me temperaturë të ulët nga Adafruit dhe lyeni sasinë më të vogël ngjitur me këmbët e sensorit ndërsa e vendosni në tabelë. Përdorni një ventilator të ripunuar për ta shkrirë në vend. Unë nuk arrita ta bëj mirë këtë me konfigurimin e bashkimit të dorës dhe përfundova duke shkurtuar disa prej jastëkëve. Pjesa tjetër e instalimeve elektrike nëse kontrolloni drejtimet tuaja është e lehtë-vendosja e një kondensatori të vogël (0.1n) midis prizave të energjisë dhe tokëzimit dhe ngritja e prizave CS dhe PSB Hi për të filluar I2C dhe kontrolluar Adresën për sensorin. (Shih vizatimin) Ju keni dy zgjedhje 0 X 76 Hi dhe 0 X 77 për Lo. I përdor të dyja për të formuar një shkop sensori me sensorët e vendosur njëra këmbë larg për të dhënë diferencialin e presionit të çfarëdo që të matni. Kam krijuar një strehë të printuar 3D për sensorin për të lejuar që ai të përfshihet plotësisht në epoksi të qartë. Gryka e konit përshtatet në mënyrë të përkryer në qafën e vogël të pandryshkshme të sensorit dhe vendosja e mbyllur arrihet me një unazë të vogël superngjitëse që e mban atë në pozicion dhe e vulos atë për kapsulim epoksi.

Hapi 3: Shtypni 3D Strehimin tuaj

Dy strehimet kryesore për GSM dhe Lora janë të njëjta me futjet e panelit anësor për panelet diellore. Modaliteti i vetëm për Lora ishte vrima e antenës në krye e cila duhet të shpohet në varësi të diametrit të njësisë tuaj. Antena GSM përshtatet brenda kutisë tjetër. Paneli i kontrollit në secilin është identik me vrimat për ON/OFF dhe butonin për të ndezur ekranin e nivelit të baterisë. Këmbët janë të shtypura veçmas dhe të ngjitura në kutitë në qoshe dhe ofrojnë mundësi të ndryshme montimi. Frëngji e vogël dhe kapaku i vidhos janë ngjitur rreth hapjes për montimin e microUSB për ta mbrojtur atë nga depërtimi i ujit. Njësia është në thelb shumë rezistente ndaj ujit dhe e shtypur në PETG për të minimizuar shtrembërimin e nxehtësisë. Kam përdorur montues vidash prej bronzi të futur në nxehtësi në strehimin kryesor për vida 3 mm në kasë. Ekzistojnë skedarë për dy montues për sensorët-njëri ka dy sensorë të montuar një këmbë larg në një shkop plastike lucite me një montues për kutinë "përforcuese" I2C me qark të montuar dhe të epoksizuar nga brenda. Ky shkop ka gjithashtu dy vrima të printuara 3D për të akomoduar opsionet e montimit. Strehimi tjetër i sensorit është një grumbull i vetëm me njërin prej sensorëve të vidhosur në të dhe një prerje në pjesën e pasme për "përforcuesin" I2C të epoxifikuar në të. Të gjitha këto janë të shtypura në PETG. Skedarët e mbetur janë strehimi i vogël për njësinë e marrësit Lora me një dritare të vogël për OLED.

Hapi 4: Lidheni atë

Sensorët janë të lidhur paralelisht me linjat SDA, linjat SCL, Pos dhe Gnd të gjitha të bashkuara në një kabllo të përdredhur me katër përçues. Përforcuesit I2C janë shumë të lehtë për t'u përdorur-duke bashkuar të dy sensorët në linjat e hyrjes dhe kabllon e gjatë ndërhyrëse deri në 60 metra të bashkangjitur në të njëjtin lloj njësie marrës. Nëse vazhdoni më gjatë, mund t'ju duhet të ndryshoni rezistencën e tërheqjes në dërrasa. Diagramet e instalimeve elektrike për pjesën tjetër janë më lart. Qarku funksionon me çelësin e ndezjes/fikjes duke dërguar energji në Adafruit TPL5111 e cila është vendosur për 57 ohms për ta kthyer Enable të lartë çdo 10 minuta-sigurisht që mund ta rregulloni këtë për më pak ose më shumë frekuencë të transmetimit të të dhënave. Kjo kontrollon një MOSFET në terrenin e tabelës kryesore (ose Lora ose Arduino 400 GSM). (Kam gjetur se bordet si GSM dhe ESP32 kanë një tërheqje shumë të madhe të energjisë për TPL nëse nuk përdorni një MOSFET me to …) Fuqia për sensorët dhe BMP388 vjen nga bordi kryesor kur është i ndezur: 3v. Rezistencat tërheqëse janë në përforcuesit I2C dhe nuk keni nevojë për to për sensorët në këtë qark. Pllaka e karikimit TP4056 punon mirë me dy panelet diellore dhe baterinë 18650 të bashkangjitur. Butoni i shtypjes thjesht lidh daljen e baterisë me ekranin e vogël të nivelit të baterisë. Dy sensorët e bashkangjitur në shkopin e lucitit përdorin dy adresat në dispozicion duke përfshirë adresën e BMP388 (0 X 77) kështu që ju duhet të lidhni BMP me SPI në dërrasat kryesore nëse përdorni dy sensorë të presionit të ujit. Nëse jeni duke përdorur vetëm një (top) ju mund ta lidhni atë me I2C dhe përdorni adresën e mbetur në dispozicion (0 X 77) për BMP.

Hapi 5: Ndërtoni atë

Kam përdorur borde perf për të tallur gjithçka. Bordi kryesor TPL, BMP të gjithë shkuan në një bord. Çelsat u vidhosën në vendin e tyre me gomat e tyre të gomës. Pllaka e karikuesit vendoset në pjesën e përparme të pllakës së kontrollit me mikroUSB -in nga jashtë. Frëngjia e mbrojtjes së ujit u ngjit në pjesën e përparme dhe kapaku i vidës u vulos me një yndyrë silikoni në fijet. Shkopi lucit ishte prerë nga dy shtresa prej 1/4 plastike me sensorët e montuar saktësisht një këmbë larg. Montimet e vrimave të printuara 3D u vendosën në skajet dhe përforcuesi I2C u vidhos në mes, ku u bënë të gjitha lidhjet me tela. Sensori i topit u printua 3D dhe përforcuesi epoxied brenda dhe u lidh me një sensor. Një vrimë u shpua në pjesën e sipërme të njësisë Lora për të akomoduar antenën dhe vrimat u vendosën në pjesën e pasme të secilës njësi për të akomoduar tela nga sensorët. Wireshtë siguruar mbajtja e telit e shtypur 3D. Lidheni tela me të pasi ta keni ngjitur në vend. Të gjitha lidhjet me tela zvogëlohen nga nxehtësia detare dhe më pas pikturohen me shirit elektrik të lëngshëm për sigurinë e ujit.

Hapi 6: Programojeni atë

Me të vërtetë nuk ka shumë në program. Ai mbështetet shumë në bibliotekat e siguruara për sensorët --- të cilët punojnë në mënyrë perfekte dhe mrekullinë e softuerit GSM Blynk për bordin Arduino i cili kombinohet në mënyrë perfekte me Hologram Cloud. Regjistrohuni për një llogari Hologram dhe merrni një kartë SIM prej tyre për ta vendosur në bordin tuaj Arduino 400 GSM. Procesi i shtrëngimit të dorës trajtohet i gjithë nga biblioteka Blynk-GSM Arduino. Adafruit shkroi bibliotekën për BMP dhe unë përdorja bibliotekën SparkFun për MS5803. Të dy furnizojnë dalje të temperaturës nga sensorët tuaj nëse dëshironi. Kunjat e rregulluara me softuer mund të përdorin pothuajse çdo gjë në tabelën kryesore. Kam përdorur rutinën e kohëmatësit Blynk në mënyrë që të mos mbingarkoj aksidentalisht aplikacionin Blynk. Sigurisht që duhet të jeni të kujdesshëm me sasinë e të dhënave që vendosni përmes lidhjes GSM-Hologram ose mund të bëni një faturë të vogël-jo shumë-ajo ka përdorur rreth 3MB në javë, e cila arrin në rreth 40 cent. Po ngarkoja vetëm tre matjet e presionit - 2 nga nënujore dhe një nga rasti (BMP). Pjesa e fundit e programit është fikja e TPL duke ngritur në HI pinin e kryer në njësinë që thotë se të dhënat janë transferuar. Aplikacioni Blynk është i mrekullueshëm si gjithmonë dhe ju mund të krijoni çdo lloj ekrani dalës që dëshironi dhe pjesa më e mirë është aftësia për të shkarkuar grumbullin e të dhënave tuaja me email në çdo kohë që dëshironi.

Njësia Lora përdor të njëjtat biblioteka dhe përdor një njësi OLED (e çaktivizova këtë në programin e njësisë dërguese për të kursyer energji) dhe cakton frekuencën për vendndodhjen tuaj të veçantë. Pastaj ndërton një varg të dhënash me ndarës që e lejojnë atë të dërgojë leximet e sensorit tuaj në një fotografi. Pastaj aktivizon kunjin e tij të përfunduar për t'u mbyllur. Njësia marrës prish fjalën dhe dërgon informacionin në aplikacionin Blynk përmes një lidhjeje WIFI gjithmonë. Marrësi është tepër i vogël dhe lidhet me një lyth në mur.

Hapi 7: Përdorimi i tij

Fytyra e vogël e sensorit merr me një shkallë të lartë saktësie të gjithë forcën e presionit mbi të nga lart-kjo përfshin të gjithë presionin e ajrit dhe ujit. Pra, ndryshimet e përhershme në lartësinë e oqeanit-si valët dhe ndryshimet në presionin e ajrit nga stuhitë mbi oqean të gjitha ndikojnë në të. Kjo është arsyeja për përfshirjen e sensorit të presionit barometrik në kuti (sigurohuni që të siguroni disa vrima të vogla ajri për ta lejuar atë të lexojë saktë). Shkopi i sensorit me dy sensorë është i ankoruar në oqean në një thellësi ku do të mbulohet akoma nga uji edhe në baticë të ulët. Arbitshtë arbitrare në çfarë thellësie vendosni sensorët pasi ata do të jenë vetëm duke matur ndryshimin në lartësinë e kolonës së ujit mbi jo lartësinë absolute. Kam përdorur një tullë si spirancë me një litar të lidhur për të montuar shkopin e sensorit disa metra nga fundi. Një noton ishte ngjitur në polin e sipërm të shkopit për të mbajtur sensorët në këmbën e tyre larg orientimit vertikal. Teli i çiftëzuar i përdredhur dhe litari çuan në një bankë të të akuzuarve ku u lidhën me shumë plogështi për të akomoduar ekskursionin e baticës. Njësia e dërguesit GSM ishte montuar në një varkë aty pranë. Monitorimi u zhvillua gjatë një muaji. Të dy sensorët jepnin lexime të ndara vazhdimisht me 28 njësi të cilat përfaqësonin ndryshimin e presionit në një këmbë ujë në atë vend. Presioni barometrik u zbrit nga të dhënat e sensorit më të ulët dhe u nda me 28 për të dhënë një këmbë ekuivalente me ngritjen dhe rënien e sipërfaqes së oqeanit gjatë periudhave 10 min. Grafiku i mësipërm jep krahasimin me tabelën NOAA për të njëjtën periudhë të datës. Sensori/këmbët aktuale të ngritjes dhe rënies u kontrolluan kundrejt lëvizjes aktuale të bankës dhe u zbulua se ishin të sakta në 1/2 inç. Edhe me përdorimin e lartë të energjisë të GSM transmeton çdo dhjetë minuta panelet diellore mbahen lehtësisht me kërkesën në këtë mjedis të zbehtë të pyjeve të shiut.

Hapi 8: Më shumë

Përdorimet e mëparshme të këtyre sensorëve nga burimet e përmendura tashmë ishin për studimin e lartësisë së valës. Rezultatet e mia ishin nga një port i qetë me veprimtari minimale të valëve të drejtuara nga era, por ju mund t'i kapni ato të dhëna duke rritur frekuencën e marrjes së mostrave dhe duke pasur mesataret lëvizëse të rezultateve. Sistemi Lora funksionon mirë në distanca që do të siguronin një rrjet rrjetë të informacionit të valëve për vende të shumta përgjatë një bregdeti. Kjo do të ishte ideale për ata që janë të interesuar në aktivitetet e sërfit. Kostoja e ulët dhe madhësia shumë e vogël e këtyre njësive të pavarura do ta bënte mishërimin e informacionit bregdetar një detyrë të lehtë. Aktualisht kapja e informacionit nga baticat është një veprimtari qeveritare shumë e komplikuar dhe e varur nga infrastruktura, por kjo mund të ndryshojë me miratimin e pajisjeve alternative. Blynk tani është programuar të më njoftojë për cunamin e radhës!