第1步：你需要什么

一個(gè)覆盆子pi。

3D打印機(jī) - （打印鈴鐺。我將提供我的設(shè)計(jì)。您也可以將其帶到打印服務(wù)處）

舊雨量計(jì)漏斗（或者您可以打印一個(gè)）我將提供我的設(shè)計(jì)。）

2個(gè)墊圈作為探頭（我的設(shè)計(jì)為5x25x1.5 mm）

面包板（可選用于測試）。

一些Python技能會有所幫助，但提供了所有代碼。

用于微調(diào)校準(zhǔn)的電子秤。也可以使用大型注射器（60ml）。

樹莓派的防水外殼。

超級膠水

2個(gè)鱷魚跳線和2個(gè)公對母跳線

110毫米PVC管，+/- 40厘米長

第2步：設(shè)計(jì)和打印貝爾SIPHON

附上查找我的設(shè)計(jì)為Autocad123D和STL格式。您可以使用該設(shè)計(jì)，但更改設(shè)計(jì)可能會產(chǎn)生泄漏和無功能的鐘形虹吸。我的印刷在XYZ DaVinci AIO上。支持已包含在設(shè)計(jì)中，因此可能不需要額外的支持。我選擇厚殼，90％填充，0.2mm高。因?yàn)镻LA會在室外降解，所以使用ABS細(xì)絲。打印漏斗后，在其上涂上丙烯酸噴霧，以保護(hù)其免受元素的影響。保持丙烯酸噴霧遠(yuǎn)離鐘形虹吸管內(nèi)部，因?yàn)閲婌F可能會阻塞虹吸管中的水流。不要給虹吸管加丙酮浴

我還沒有測試樹脂打印機(jī)。如果使用樹脂，則需要保護(hù)樹脂免受陽光照射，以防止誤導(dǎo)虹吸。

（此設(shè)計(jì)是對原版的改進(jìn)：版本日期2019年6月27日）

步驟3：組裝虹吸管

研究附加圖像。使用超級膠水將所有物品粘在一起。請記住，超級膠水是不導(dǎo)電的，所有接觸點(diǎn)都應(yīng)該遠(yuǎn)離超級膠水。我使用鱷魚跳線將探針（墊圈）連接到我的覆盆子pi上的公對母跳線。一個(gè)探頭應(yīng)連接到GPIO 20，另一個(gè)探頭連接到21.此電路不需要電阻器。使用強(qiáng)力膠時(shí)，盡量使探頭防水。硅膠也可以提供幫助。

尚未覆蓋110mm PVC管中的虹吸管，必須先進(jìn)行測試。

步驟4：測試探頭

在您要保存python代碼的目錄中創(chuàng)建一個(gè)文件“rain_log.txt”。

打開您喜歡的python IDE并在其中鍵入以下代碼。將其保存為siphon_rain_gauge2.py。運(yùn)行python代碼。在你的漏斗里添加一些人造雨。每次虹吸管釋放水時(shí)，確保只有一個(gè)計(jì)數(shù)器。如果虹吸計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，請參閱故障排除部分。

#Bell-Siphon Rain Gauge

#Developed by JJ Slabbert

print（“The Bell Siphon rain gauge is waiting for some drops.。.”）

import gpiozero

import time

r=0.21676 #This is the calibrated rainfall per siphon release action.

t=0 #Total Rainfall

f=open（“rain_log.txt”， “a+”）

n=0

while True：

#After each siphoning， pin 20， 21 should alternate to prevent possible electrolysis

if n/2==int（n）：

siphon=gpiozero.Button（21，F(xiàn)alse）

output=gpiozero.LED（20）

output.on（）

else：

siphon=gpiozero.Button（20，F(xiàn)alse）

output=gpiozero.LED（21）

output.on（）

siphon.wait_for_press（）

n=n+1

t=t+r

localtime = time.asctime（ time.localtime（time.time（）） ）

print（“Total rain fall： ”+str（float（t））+“ mm ”+localtime）

f.write（str（t）+“， ”+localtime+“ ”）

siphon.close（）

output.close（）

time.sleep（1.5）

步驟5：計(jì)算和校準(zhǔn)

為什么降雨以距離測量？ 1毫米雨是什么意思？如果你有一個(gè)1000mm×1000mm×1000mm或1m×1m×1m的立方體，如果你在下雨時(shí)把它留在外面，立方體將有1毫米的雨水深度。如果你在一個(gè)1升的瓶子中清空這個(gè)雨水，它將100％填滿瓶子，水也將達(dá)到1公斤。不同的雨量計(jì)有不同的集水區(qū)。

此外，1克水是常規(guī)的1毫升。

如果您使用我的設(shè)計(jì)作為附件，可能不需要校準(zhǔn)。

要校準(zhǔn)雨量計(jì)，可以使用2種方法。對于這兩種方法，請使用attach python（上一步）app來計(jì)算發(fā)布（虹吸操作）。每次虹吸管釋放水時(shí)，確保只有一個(gè)計(jì)數(shù)器。如果虹吸計(jì)數(shù)錯(cuò)誤，請參閱故障排除部分

方法一：使用現(xiàn)有（控制）雨量計(jì)

要使此方法有效，鐘形虹吸漏斗必須與控制雨量計(jì)的面積相同。在您的虹吸漏斗上創(chuàng)建人造雨并使用python計(jì)算釋放次數(shù)。用虹吸管收集所有的水釋放。在你的控制雨量計(jì)。在大約50次釋放（虹吸作用）后，測量控制雨量計(jì)中的降雨量

令R為每次虹吸作用的平均降雨量

R =（控制量表的總降雨量） ）/（虹吸作用次數(shù)）

方法二：降雨量（你需要一個(gè)電子秤）

設(shè)R是降雨量的平均值每次虹吸作用

令W為每次虹吸作用水的重量，單位為克或毫升

設(shè)A為漏斗的集水區(qū)

R =（Wx1000）/A

校準(zhǔn)時(shí)，使用注射器將水緩慢注入鐘形虹吸管。將水倒入已知重量的玻璃杯中。繼續(xù)注水，直至虹吸管自行排空至少50次。稱重玻璃杯中的水。計(jì)算每次虹吸釋放水時(shí)釋放的水的平均重量（W）。對于我的設(shè)計(jì)，它約為2.95克（ml）。對于我的漏斗直徑129毫米，半徑64.5毫米

A = pi *（64.5）^ 2 = 13609.8108371

R =（2.95 * 1000）/13609.8108371

R = 0.21676

如果您沒有電子秤，您可以使用大號（60 ml/克）注射器。只需計(jì)算虹吸水釋放次數(shù)

W =（注射器體積單位為mm）/（虹吸水釋放次數(shù)）

使用新的R值更新python應(yīng)用程序。

貝爾虹吸管（我的設(shè)計(jì)）需要大約1秒才能釋放所有水。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在釋放期間進(jìn)入虹吸管的水也將被釋放。在大雨期間，這會影響測量的線性度。更好的統(tǒng)計(jì)模型可以改善估計(jì)值。

步驟6：轉(zhuǎn)到現(xiàn)場

將裝配好的鐘形虹吸管和漏斗放入合適的套管中。我用了110毫米的PVC管。還要確保連接的覆盆子是防水外殼。我的PI由一個(gè)用于演示目的的移動電源供電，但必須使用適當(dāng)?shù)耐獠侩娫椿蛱柲芟到y(tǒng)。

我使用VNC通過我的平板電腦連接到PI。這意味著我可以從任何地方監(jiān)控我的裝置的降雨量。

創(chuàng)建人工降雨并查看傳感器的功能。

步驟7：故障排除

1）問題：如果我計(jì)算虹吸管的發(fā)布python應(yīng)用程序，應(yīng)用程序計(jì)算額外的版本。

建議：你的鐘形虹吸管中的探針可能會關(guān)閉，水滴會卡在它們之間。

2）問題：水是穿過虹吸管。

建議：這是一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。改進(jìn)設(shè)計(jì)。虹吸出口半徑可能很大。科學(xué)家的一些幫助可能有所幫助如果你設(shè)計(jì)了自己的鈴鐺虹吸管，試試我提供的那個(gè)。您還可以將一個(gè)短的（15厘米）魚缸管道連接到虹吸管出口，以改善釋放的“拖曳力”。

3）問題：探頭沒有拾取所有虹吸管。

建議：用耳棒清潔探頭。檢查所有電纜連接。探針上可能有膠水。用精確的精確文件刪除它。

4）問題：我的虹吸管釋放都是正確計(jì)算的，但估算降雨量是錯(cuò)誤的。

建議：你需要重新校準(zhǔn)你的傳感器。如果你有低估計(jì)r（每個(gè)虹吸作用的降雨量）需要增加。

步驟8：未來的改進(jìn)和測試

金板塊探針（墊圈）。這將有助于再次腐蝕。

用激光二極管和光電阻替換探頭。

改進(jìn)估算模型。簡單的線性模型可能不適合大雨。

可以在第一個(gè)下方（在出口處）添加第二個(gè)較大的貝爾虹吸管以測量高密度降雨。

對于GUI，我建議使用Caynne IOT。