Programování elektroniky: Elektromechanický srážkoměr

Pravidelní čtenáři našeho seriálu o programování elektroniky si jistě dobře pamatují na minulý díl, ve kterém jsme v Arduinu oživili rakouský čip rádiového počítadla blesků AS3935. A u bouřek a krupobití zůstaneme i tentokrát, bleskoměr totiž doplníme detektorem úhrnu dešťových srážek – srážkoměrem. Odborně se mu říká ombrometr.

Prozkoumejte další projekty ze seriálu Pojďme programovat elektroniku

Na trhu jich je spousta, většinou fungují na úplně identickém principu a my tentokrát sáhneme po modelu MS-WH-SP-RG pro asijské meteostanice. Najdete ho v různých variantách na AliExpressu, v nabídce jej ale mívají i tuzemští prodejci. Já jej pro účely dnešního článku nakonec objednal od LaskaKitu za 468 korun (aktuálně je vyprodaný, prodejce jej ale zkraje července opět naskladní).

Jazýčkový kontakt

Náš detektor úhrnu srážek je elektromechanický, množství deště tedy měří pomocí nádoby na páce, která se po naplnění pootočí a spojí elektrický obvod, na kterém se tak vytvoří pulz.

V nitru je nádržka, která se po naplnění vodou překlopí

O samotný elektrický spoj při pohybu páky se stará magnetický jazýčkový kontakt – v angličtině reed switch –, který najdete v drtivé většině dalších podobných snímačů. Třeba v anemometrech, které pomocí vrtulky měří rychlost větru, anebo v bezkontaktních detektorech otevřených dveří a oken.

Princip jazýčkového kontaktu je prostý. V maličké a hermeticky uzavřené baňce jsou dva feromagnetické drátky, které jsou v klidu kousíček od sebe a obvod je rozpojený. Když ale k baňce přiblížíme permanentní magnet (nebo elektromagnet), oba jazýčky se přitažlivostí dotknout a elektrický obvod se uzavře.

Feromagnetický jazýčkový kontakt

V našem případě je v nitru plastové nádoby jednoduchá houpačka, která se po naplnění vodou vždy překlopí do strany. Součástí páky je magnet, který se překlápěním posouvá zleva doprava, a když na kratičký okamžik mine jazýčkový kontakt za stěnou, zhruba na 50-70 ms spojí obvod.

Jeden pulz odpovídá 0,2794 mm srážek

Fajn, takže máme primitivní mechanické zařízení, které vytváří pulzy, ale co mají společného s úhrnem dešťových srážek? Je to prosté. Jeden pulz odpovídá úhrnu 0,2794 mm. Stačí tedy jen počítat pulzy a násobit tímto koeficientem.

Samotný milimetrový úhrn pak vyjadřuje hladinu vody, která dopadla na jednotkovou plochu zemského povrchu. Pokud se v tom stále ztrácíte, vězte, že srážkový úhrn 1 mm odpovídá 1 litru dešťové vody, která dopadla na plochu 1 metru čtverečního.

Toto si dnes postavíme

Úhrn se zpravidla měří za celou hodinu (mm/hod), v našem případě by tedy mohla třeba některá z destiček Arduino postupně sčítat pulzy, přičemž po hodině je znásobí hodnotou 0,2794, výsledný údaj odešle třeba skrze Wi-Fi někam na server a začne počítat znovu.

Kdyby destička za hodinu spočítala dejme tomu 50 pulzů, po znásobení to bude dělat úhrn nějakých 13,97 mm/hod, což už odpovídá spodní hranici silnějšího deště.