Kev Ua Ntawm: Een Mini Sprinkler Meting (groep 12): 8 Cov Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Groob 12

Noortje Romeijn 4651464

Milton Fox 4652622

Deze Qhia yog geschreven qhov rooj Milton Fox (menyuam kawm ntawv Maritieme Techniek, TU Delft) thiab Noortje Romeijn (menyuam kawm ntawv Civiele Techniek, TU Delft). Allebei volgen peb de civiele me 'De delta denker, dej voor tom qab'. Het vak 'CT3412-16 Meten aan water' yog qhov tseem ceeb tshaj plaws. Lub vit dit vak kregen wij de opdracht een meetapparaat te ontwikkelen dat ntsib behulp van een ntawm meerdere sensors een fenomeen uit de dej-wereld kan meten.

Wij hebben gekozen om een meetapparaat te ontwikkelen dat de infiltratiesnelheid kan bepalen. Dit yog de snelheid waarmee dej hauv de grond infiltreert. Ons meetapparaat yog gebaseerd op een bestaande methode: de sprinkler-meting. De sprinkler-meting worden uitgevoerd op speciale proefgebiedjes ntsib een grootte van enkele tientallen vierkante meters. Tau ntsib cov neeg tua hluav taws cov lus hais ib yam bepaalde neerslag gesimuleerd. Het proefgebiedje heeft een kleine helling waarlangs het niet-geïnfiltreerde dej afstroomt. Muab cov dej tso rau hauv lub tub yees. De afvoer in de goot wordt doorlopend gemeten.

Nyob rau hauv ontwikkelde ntsib kev sib tham zoo tshaj plaws uas koj tau pom ib qho kleine bak ntsib nrog ib qho gootje. Hauv de bak wordt grond onder een schuine helling geplaatst. Regen wordt gesimuleerd ntsib een tuinslang ntsib een sproeikop. Hauv de grond staat een regenmeter tuag de regenintensiteit bepaald. Nyob rau hauv txhua rooj plaub nws yog qhov zoo tshaj plaws los daws qhov teeb meem. Zowel de regenmeter en de afvoermeter werken ntsib behulp van een druksensor. De infiltratiesnelheid kan bepaald worden met de volgende formule: (regenintensiteit - 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 yog koj zien hauv de bijgevoegde afbeelding.

Khoom siv

Khoom siv:

• Emmer gevuld ntsib dej;
• Voltmeter nrog snoer;
• 2 druksensors;
• 2 stekkers nyob rau hauv stroomvoorziening;
• 2 nres kev sib cuag;
• 'Kastje' (om sensors te kalibreren en voor stroomvoorziening sensors);
• Cov qhob cij;
• Particle Photon;
• Laptop;
• Powerbank;
• Micro-USB kabel;
• Breadboard draden;
• 2 snoertjes tuag het 'kastje' ntsib het breadboard kunnen verbinden;

• Weerstanden;

  • 2 kev 3300 Ohm.
  • 2 txog 10000 Ohm
• Mobiele xov tooj;
• 2 houten kisten, +- 40 bij 40 cm;
• 2 houten balken, afmeting +- 4 cm bij 4 cm, 2 meter lang;
• 8 hneev plankjes, +- 10 bij 10 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Houten plankje, +- 10 bij 40 cm (afhankelijk van grootte houten kist);
• Kippengaas;
• Cov kab mob;
• PVC qhov siab, txoj kab uas hla 75 hli, ntev 1 meter;
• PVC qhov siab, txoj kab uas hla 75 hli;
• Kab xev kab xev
• Grote waterfles nrog rechte wanden;
• 2 tus neeg taug kev;
• 2 txoj kab uas hla, txoj kab uas hla 15 hli;
• Tuinslang;
• Sproeikop;
• Schroeven;
• Spijkers.

Gereedschap:

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

Kauj Ruam 1: Testen Van Druksensoren

Voor het verkrijgen van betrouwbare meetresultaten yog het belangrijk dat er wordt gewerkt ntsib goede druksensoren. Dit houdt hauv 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 en de voltmeter aan één van de kastjes. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor hoe dit precies moet.
2. Doe de stekker hauv het nres kev sib cuag.
3. Lub voltmeter yog tam sim no nyob ntawm no. Txheeb xyuas deze waarde (ongeveer) stabiel yog.
4. Duw de druksensor onder dej hauv de emmer ntsib dej.
5. Txheeb xyuas qhov het gemeten voltage verandert bij verschillende waterdiepten en ntawm dat het gemeten voltage stabiel yog bij verschillende waterdieptes.

Als de druksensor aan alle tsocai voldoet, kan deze worden toegepast. Herhaal de stappen ntsib nrog tweede druksensor, de tweede stekker thiab het tweede kastje.

Kauj Ruam 2: Elektrische Circuit Maken Op Het Breadboard

Stap 2 yog qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm lub tshuab hluav taws xob hauv Circuit Court.

1. Druk de Photon hauv het breadboard.
2. Verbind de Photon ntsib een laptop ntawm ntsib een powerbank.
3. Maak de elektrische schakeling na die in het eerste bijgevoegde plaatje te zien yog.

Enige uitleg hla de elektrische schakeling yog vereist.

De ene helft van het breadboard yog bedoeld voor de bedrading van de afvoermeter en de andere helft voor de bedrading van de regenmeter. Twee weerstanden ib 'meter' zijn gebruikt zodat het voltage verschaalt kan worden. De Photon tuaj yeem hloov pauv qhov siab tshaj plaws ntawm 3.3 Volt aan. Zie het tweede bijgevoegde plaatje voor een schematische weergave van de schakeling tuag voor beide sensoren gemaakt moet worden.

De linker weerstand hauv het schema yog dit geval 3300 ohm en de rechter yog 10000 ohm, maar dit kan vervangen worden voor andere weerstanden als je deze niet voor de tes hebt (Cia op: de verhouding van de weerstanden zal de grootte van de metingen pab!).

Het voltage hla de afvoermeter kan ntsib behulp van een geschreven code (zie stap 5) ntawm een telefoon (zie stap 4) worden afgelezen bij pin A4 en het voltage hla de regenmeter kan op de zelfde manier worden afgelezen bij pin A0. De Photon vervangt dus eigenlijk de voltmeter.

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

5. Verbind het breadboard aan het 'kastje'.

Kauj Ruam 3: Elektrische Circuit Testen M.b.v. Xov tooj

Het elektrische Circuit kan nu getest worden met behulp van een mobiele telefoon. Dit gaat ntsib behulp van Tinker, een programma dat de Photon automatisch heeft.

1. Rub tawm de Particle app.
2. Verbind de Photon aan een laptop ntawm powerbank zodat deze stroom heeft.
3. Verbind de Photon aan de app, volg hiervoor de stappen hauv de app.
4. Verbind de Photon ntsib het internet, volg hiervoor opnieuw de stappen hauv de app. Als de Photon verbonden yog, 'ademt' het controle lampje hauv het lichtblauw.
5. Nyem 'Koj Li Devices', nyem rau ntawm zojuist verbonden Photon.
6. Nyem rau qhov 'Tinker', de 'pin-layout' yog nu zichtbaar. Nyob rau hauv daim ntawv teev cov plaatje yog te zien hoe dit er ongeveer uit zou moeten zien.
7. Nyem rau ntawm A0 thiab A4.

Als het goed yog 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 worden gecontroleerd door beide sensors 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.

Kauj Ruam 4: Het Maken Van De Bak En De Meters

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

Ob bak

1. Los ntawm ob peb houten kisten.

2. Verwijder de bodem.

   1. Zorg dat de kist zijn stevigheid behoudt. Voeg eventueel houten balkjes hauv de hoeken ntiv taw.
   2. Het yog 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 hla de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor kleine spijkertjes.
7. Span en bevestig het katoen hla de gehele onderkant van de bak. Gebruik hiervoor wederom kleine spijkertjes ntawm een nietpistool.
8. Bevestig een tweede laag kippengaas hla de gehele onderkant van de bak.
9. Bevestig het gootje hauv de bak ntsib behulp van een lijmpistool ntawm dej dicht ciav kab xev.
10. Bevestig het houten plankje (10 bij 40 cm) aan de onderkant van de kist, onder de goot. Dit geeft het geheel ntxiv stevigheid.
11. Zaag de houtenbalken (4 bij 4 cm, 2 meter lang) hauv stukken van ongeveer 50 cm.
12. Bevestig de gezaagde balken onder elke hoek van de kist. Hiervoor kunnen schroeven gebruikt worden of een lijmpistool.
13. Verstevig het geheel qhov rooj het aanbrengen van 2 houten plankjes (10 bij 10 cm) op elke hoek van de kist. De plankjes vormen een ntxiv kev hais lus tussen de balken en de kist.
14. Zet de overgebleven houten kist onder de gemaakte bak.

Qhov regenmeter

1. Pak één van de trechters.
2. Verbind één van de buisjes (txoj kab uas hla 15 hli) aan de onderkant van de trechter, tau ntsib behulp van een lijmpistool hauv kab xev.
3. Maak een gaatje in het katoen dat bevestigd yog aan de onderkant van de bak, zodat het buisje hierdoor kan worden gestoken.
4. Steek het buisje ntsib trechter qhov rooj het gat.
5. Zet de grote waterfles (ntsib rechte wanden) op de houten kist onder de gemaakte bak en laat het buisje hierin uitkomen.
6. Pas de lengte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de waterfles uitkomt. De regenmeter yog tam sim no!

Los ntawm afvoermeter

1. Los ntawm overgebleven trechter.
2. Kev hais lus tsis txaus ntseeg overgebleven buisje (txoj kab uas hla 15 hli) aan de onderkant van de trechter, tau ntsib behulp van een lijmpistool hauv kab xev.
3. Zaag het overgebleven deel van de PVC buis op maat (ongeveer 40 cm) zodat deze goed onder het gootje yav dhau los.
4. Zet de PVC buis afsluiter op de onderkant van de PVC buis.
5. Plaats de PVC onder het gootje en doe het buisje ntsib daarboven op de trechter erin.
6. Pas de lengte van het buisje op zo'n manier aan dat het buisje een klein stukje boven de onderkant van de PVC buis uitkomt. De afvoermeter yog tam sim no!

Kauj ruam 5: De Codering

Kopieer de onderstaande code ntawm maak zelf een soortgelijke code.

1. int analogPin1 = A4;
2. // Afvoermeter int analogPin2 = A0;
3. // Regenmeter int delayTime = 1000; ntab oldVolume1 = 0.0;
4. // Afvoermeter ntab oldVolume2 = 0.0;
5. // Regenmeter float Data [10] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; int tau = 0; // qsort xav kom koj los tsim ib qho kev ua haujlwm int sort_desc (const void *cmp1, const void *cmp2) {// Yuav tsum tau nrum qhov khoob *rau int *
6. int ib = *((int *) cmp1);
7. int b = *((int *) cmp2);
8. // Qhov sib piv
9. rov qab a> b? -1: (a <b? 1: 0);
10. // Ib qho yooj yim dua, tej zaum txoj hauv kev nrawm dua:
11. // rov qab b - a;
12. }
13. void teeb tsa () {
14. }
15. void voj () {
16. int ntsuas 1 = analogRead (analogPin1);
17. ntab Volt_measurement1 = (ntab) ntsuas 1 * 0.0008056641 * 13300 /10000; // Cov
18. ntab Qhov tob_measurement1 = Volt_measurement1 * 100; // hli
19. Ntab Area1 = 3404.966521; // hli millier
20. Ntim Volume_measurement1 = Qhov tob_measurement1 * Cheeb Tsam 1; // kub mm
21. ntab dVolume1 = Volume_measurement1 - oldVolume1;
22. oldVolume1 = Volume_measurement1;
23. int ntsuas 2 = analogRead (analogPin2);
24. ntab Volt_measurement2 = (ntab) ntsuas 2 * 0.0008056641 * 13300 /10000; // Cov
25. ntab Qhov tob_measurement2 = Volt_measurement2 * 87.5; // hli
26. Ntab 2 = 3404.966521; // hli millier
27. Ntim Volume_measurement2 = Qhov tob_measurement2 * Cheeb Tsam 2; // qhov siab mm
28. ntab dVolume2 = Volume_measurement2 - oldVolume2;
29. oldVolume2 = Volume_measurement2;
30. ntab Flow_rate = dVolume1 - 3.7427 * dVolume2; // peb gaan ervanuit dat de regen ook in het gootje terecht komt.
31. ntab Infiltration_flowrate = (dVolume2 - Flow_rate) / 92182;
32. ncua (delayTime);
33. Cov ntaub ntawv [t] = Infiltration_flowrate;
34. t += 1;
35. yog (t == 10) {
36. // Tus naj npawb ntawm cov khoom hauv kab
37. int Data_length = sizeof (Cov ntaub ntawv) / sizeof (Cov ntaub ntawv [0]);
38. // qsort - qhov ntsuas kawg yog lub luag haujlwm taw qhia rau kev ua haujlwm
39. qsort (Data, Data_length, sizeof (Data [0]), sort_desc);
40. ntab median_Infiltration_flowrate = ((Cov ntaub ntawv [4] + Cov Ntaub Ntawv [5])/2);
41. Particle.publish ("ncauj lus", String (median_Infiltration_flowrate, 2));
42. // Nws yog tam sim no txheeb
43. t = 0;
44. }
45. }

Hauv 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 yog als je 1 volt meer ntsib van je sensor, de grootte van het oppervlak van de grond (gezien van bovenaf) hauv regel 31, de grootte van het oppervlak van het gootje gedeeld qhov rooj de grootte van het oppervlak van de trechter van de regenmeter hauv regel 30, de grootte van het oppervlak van jouw regenmeter hauv regel 26 en de grootte van het oppervlak van jouw afvoermeter hauv regel 19.

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

Als de code gemaakt yog, moet je ntawm ifttt.com inloggen en op 'tsim' klikken. Hierna moet je bij 'no' je Particle Photon verbinden. Daarna moet je bij 'ntawd' een hom ntawv kiezen om je cov ntaub ntawv hauv te publiceren en ook kiezen hoe het gepubliceerd wordt.

Kauj Ruam 6: Sensoren Bevestigen

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

Hiervoor moeten de druksensoren onder hauv de afvoer- en regenmeter geplaatst worden. Als de sensoren niet goed blijven zitten, kab xev dan de kabeltjes dav aan de meter zodat deze niet weg glijden.

Als je een drukverschil meter gebruikt (zoals wij), kab xev thiab ook het lucht buisje loj heev aan de constructie op een plek waar geen dej zal komen. Als dit gedaan yog, kan je de meetbuizen onder de constructie zetten zodat het dej erin zal komen als je gaat testen.

Kauj Ruam 7: Kalibreren

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

Doe hauv eerste instantie een beetje dej hauv beide buizen zodat de sensoren onder dej staan.

Sluit de sensoren opnieuw aan op de voltmeter. Als de sensoren ua ntej dej zitten zouden ze 0 Volt moeten aangeven. Als dit niet zo yog, kalibreer thiab het kastje van de sensor zo dat er wel 0 uitkomt ntawm corgorer hauv je code voor de startwaarde tuag je ntsib.

Kauj Ruam 8: Klaar Om Te Testen

Kuv tuaj yeem tau txais daim ntawv pov thawj.

Zorg dat je voor het beginnen ntsib meten alvast dej hauv de meetbuizen zet zodat de sensoren alvast hauv kev sib cuag zijn ntsib dej, xav het kan soms zijn dat er txawm lucht hauv 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.