Rain Gauge recording cung cấp một bản tự ghi tự động vĩnh viễn về lượng mưa. Máy đo mưa này cũng thường được gọi là Máy đo mưa tích hợp vì nó ghi lại lượng mưa tích lũy. Rain Gauge được bố trí sao cho tổng lượng mưa ghi được ghi trực tiếp vào biểu đồ như vậy cho đường cong khối lượng của lượng mưa tức là đồ thị của lượng mưa tích lũy so với thời gian. Máy đo mưa này cũng cho biết thời gian của lượng mưa cũng như cường độ của lượng mưa tại bất kỳ thời điểm nào.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN *** ĐỒ ÁN Thiết kế IoT Node đo RAIN GAUGE MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình ảnh mạch thực tế Hình 1.23 Kết đo từ thực tế Hình 1.24 Giao tiếp với máy tính DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh loại cảm biến thị trường Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật SRF05 Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật LCD1602 Bảng 1.4 Số chân kết nối với vi điều khiển Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật Adapter Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật SX1278 Bảng 1.7 Thống kê công suất nguồn 5V Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật IC LM7805 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tìm hiểu Rain Gauge 1.1.1 Định nghĩa Rain Gauge Rain Gauge (còn gọi udometer, plugviometer, ombrometer hyetometer) công cụ sử dụng nhà khí tượng học thủy văn học để đo lượng mưa chất lỏng (mưa) khoảng thời gian định Rain Gauge thường đo milimét Rain Gauge cịn cơng cụ khí tượng để xác định độ sâu lượng mưa xảy đơn vị diện tích (thường mét vng) đo lượng mưa Một milimét lượng mưa đo tương đương với lít lượng mưa mét vng 1.1.2 Mục đích việc sử dụng Rain Gauge • Rain Gauge sử dụng với mục đích đo lượng nước mưa khoảng thời gian định, làm liệu so sánh với tháng, năm • Với trung tâm khí tượng giúp đưa nhận xét, đánh giá dự báo lượng mưa tới, cường độ bão tới người dân • Cảnh báo sạt lở đất sớm nhằm hạn chế thiệt hại người tài sản • Đối với nhà dân dùng để dự báo tình trạng ngập nước Để có biện pháp di rời thiết bị tránh bị ngập nước gây hư hỏng 1.2 Phân loại Rain Gauge Rain Gauge chia làm loại chính: • • Rain Gauge non-recording ( Ví dụ: symon’s rain gauge, IMD rain gauge) Rain Gauge recording (Ví dụ: Tipping bucket rain gauge, Weighing bucket rain gauge, Float-type rain gauge) 1.2.1 Rain Gauge non-recording Rain Gauge non-recording dạng máy đo mưa đơn giản thu thập lượng mưa không ghi lại lượng mưa thua thập Nó bao gồm bình hình trụ có đường kính 127 mm với phần đế mở rộng đến đường kính 210 mm Ở phần nó, phễu có vành trịn đồng thau có độ dài xác 127 mm để vừa với thành bình Ống phễu lắp vào cổ chai tiếp nhận cao từ 75 đến 100 mm tính từ phần đáy mỏng hình trụ, đặt vào để nhận kết tủa Một bình Tiếp nhận có dung tích 100 mm thời gian mưa lớn, lượng mưa thường vượt quá, số đọc phải đo từ đến lần ngày Nước chứa chai tiếp nhận đo kính đo chia độ có độ xác đến mm Để đồng nhất, lượng mưa đo ngày vào lúc 3:00 sáng UTC ghi lại lượng mưa ngày Cần phải chăm sóc, bảo dưỡng kiểm tra thiết bị đo mưa cách, đặc biệt thời tiết khô hạn để giữ cho thiết bị khơng bị dính bụi bẩn để kết đo xác 1.2.2 Rain Gauge recording Rain Gauge recording cung cấp tự ghi tự động vĩnh viễn lượng mưa Máy đo mưa thường gọi Máy đo mưa tích hợp ghi lại lượng mưa tích lũy Rain Gauge bố trí cho tổng lượng mưa ghi ghi trực tiếp vào biểu đồ cho đường cong khối lượng lượng mưa tức đồ thị lượng mưa tích lũy so với thời gian Máy đo mưa cho biết thời gian lượng mưa cường độ lượng mưa thời điểm Rain gauge recording phân loại thành loại sau: Weighing bucket rain gauge: Máy đo mưa kiểu gầu có cân loại máy đo mưa tự ghi phổ biến Nó bao gồm thùng thu hỗ trợ lò xo cân đòn bẩy số cấu cân khác Chuyển động xô trọng lượng tăng lên truyền tới bút ghi dấu vết số dấu biểu đồ điều khiển đồng hồ Dụng cụ đo mưa kiểu gầu cân đưa biểu đồ giá trị lượng mưa tích lũy theo thời gian trơi qua đường cong hình thành gọi đường cong khối lượng • Tipping bucket rain gauge: Máy đo mưa kiểu xô nghiêng máy đo mưa hình trịn có kích thước 30 cm Cục thời tiết Hoa Kỳ chấp nhận sử dụng Nó có đầu thu nhọn đường kính 30 cm cuối đầu thu cung cấp phễu Cặp xô xoay phễu theo cách cho xô nhận 0,25 mm lượng mưa, xả lượng mưa vào thùng chứa, đưa thùng xuống phễu Việc đập xơ hồn thành mạch điện gây chuyển động bút để đánh dấu trống nhận chuyển động đồng hồ mang tờ ghi Các xung điện tạo ghi lại phòng điều khiển cách xa trạm đo mưa Công cụ phù hợp để số hóa tín hiệu đầu • Float-type rain gauge: Cách làm việc thiết bị tương tự cân đo mưa gầu Một phễu nhận nước đựng bình hình chữ nhật Một phao cung cấp đáy thùng chứa phao tăng lên mực nước thùng chứa tăng lên Chuyển động ghi lại bút di chuyển trống ghi vận hành kim đồng hồ Khi nước dâng lên, phao vươn tới đỉnh nước, sau xi phơng hoạt động xả nước bên qua đường ống nối, tồn nước hộp ngồi Đường cong vẽ cách sử dụng liệu gọi đường cong khối lượng mưa CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO LƯỢNG MƯA 2.1 Thiết kế phần cứng 2.1.1 Tổng quan hệ thống 2.1.1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống IoT Gateway Khối giao tiếp Khối cảm biến Vi điều khiển trung tâm Khối hiển thị Khối nguồn 2.1.1.2 Chức khối Khối nguồn: Cung cấp lượng cho thiết bị hệ thống hoạt động với điện áp dòng điện định mức • Vi điều khiển trung tâm: Điều khiển cảm biến, LCD hoạt động; đọc xử lý số liệu từ cảm biến; truyền số liệu xử lý đến LCD để hiển thị, đến khối giao tiếp • Khối cảm biến: Đo mức nước Rain gauge, gửi tín hiệu đến vi điều khiển để vi điều khiển xử lý • Khối giao tiếp: Nhận liệu từ khối vi điều khiển trung tâm gửi đến Gateway • Gateway: thiết bị đóng vai trị điểm kết nối đám mây thiết bị điều khiển, cảm biến thiết bị thông minh,… Tất liệu chuyển lên đám mây ngược lại qua Gateway • Khối hiển thị: Màn hình LCD hiển thị giá trị nội dung đo lường từ khối cảm biến thông xử lý vi điều khiển trung tâm • 2.1.2 Lựa chọn thiết bị 2.1.2.1 Lựa chọn cảm biến a So sánh loại cảm biến đo lượng mưa thị trường Sau tìm hiểu loại cảm biến đo mức bán thị trường, đặc điểm quan trọng khoảng cách, độ xác, giá thành,… tổng hợp bảng 1.1 sau: Bảng 1.1 So sánh loại cảm biến thị trường Tên Khoảng cách Độ xác Điện áp hoạt động Giá thành Đánh giá SRF05 2cm-450cm 0.2cm VDC 39000VNĐ JSNSR04 T 20cm-600cm >3)&1; } // Ham gui Byte du lieu void CTR_LCD_Send1Byte(unsigned char byte) { CTR_LCD_Send4Bit(byte >>4);/* Gui bit cao */ CTR_LCD_Enable(); CTR_LCD_Send4Bit(byte); /* Gui bit thap*/ CTR_LCD_Enable(); } // Ham xoa man hinh void CTR_LCD_Clear() { CTR_LCD_Send1Byte(0x01); delay_us(10); } // Ham khoi tao LCD void CTR_LCD_Init() { CTR_LCD_Send4Bit(0x00); delay_ms(20); LCD_RS = 0; CTR_LCD_Send4Bit(0x03); // function setting CTR_LCD_Enable(); delay_ms(5); CTR_LCD_Enable(); delay_ms(100); CTR_LCD_Enable(); CTR_LCD_Send4Bit(0x02); // dua tro ve dau man hinh CTR_LCD_Enable(); 27 CTR_LCD_Send1Byte(0x28); F=0(5x8), **=00 // Function Setting(001D NF**) D=0(4bit), N=1(2hang), CTR_LCD_Send1Byte(0x0C); // Bat hien thi, tat tro CTR_LCD_Send1Byte(0x06); CTR_LCD_Clear(); delay_ms(20); } // Ham di chuyen tro: row=0-1; col=0-15 (2 hang + 16 cot) void CTR_LCD_SetCursor(unsigned char row, unsigned char col) { unsigned char address; if (row == 0) address = (0x80 + col); else address = (0xC0 + col); // row=0 - hang // row=1 - hang delay_us(1000); CTR_LCD_Send1Byte(address); delay_us(50); } // Ham hien thi man hinh chuoi ki tu void CTR_LCD_Print(char *s) { while (*s) { LCD_RS=1; CTR_LCD_Send1Byte(*s); LCD_RS=0; s++; } } unsigned char CTR_check = 0; // khai bao bien kiem tra unsigned int CTR_temp; // bien trung gian float CTR_time, CTR_distance; // khai bao bien thoi gian, khoang cach char CTR_str[16]; // khai bao chuoi ki tu 28 char ch[16]; // Ham xuat xung tren chan Trig va cho phep ngat void CTR_StartRange() { tri=1; delay_us(20); // Tao xung tren chan Trig toi thieu 10us echo=1; delay_us(1); tri=0; while(!(echo)); // Doi cho den chan ECHO duoc keo len cao TR0=IT1=EX1=EA=1; // Cho phep ngat ngoai } // Ham khoi tao SRF05 - Thiet lap timer va ngat ngoai void CTR_SRF05_Init(void) { tri = 0; TMOD = 0x01; //timer che (16bit) TR0 = 0; IT1 = 1; //ngat ngoai theo suon EX1 = 1; //cho phep ngat ngoai EA = 1; //cho phep ngat toan cuc } //Chuong trinh phuc vu ngat void CTR_ngatngoai0(void)interrupt { CTR_temp = TH0; // Luu gia tri vao bien CTR_temp = TH0 TL0 CTR_temp