Optický zrážkomer Hydreon RG-11 je bezúdržbový senzor, ktorý je vhodný pre rôzne aplikácie pracujúce s meraním zrážok. Senzor nemá žiadnú mechanickú (pohyblivú) časť a tak má minimálnu poruchovosť. Senzor je vybavený kopulkou, na ktorú dopadajú dažďové kvapky. Pomocou IR (infračervených) lúčov je schopný detegovať tieto kvapky. Rovnaký princíp využíva väčšina moderných automobilov pre riadenie automatického ovládania stieračov. 

Výhoda senzora je predovšetkým v tom, že nemá spomínanú mechanickú časť - tzv. preklápacie vedro, ani lievik, ktorý má tendenciu upchávať sa. Na druhú stranu je senzor menej presný, ako drahšie meteorologické zrážkomery s preklápacím mechanizmom. RG-11 má aj vďaka kopulke samočistiaci efekt a je vhodný predovšetkým pre umiestnenie tam, kde nie je možný prístup a údržba. 

RG-11 je vybavený aj skupinou DIP prepínačov, ktorými je možné konfigurovať prevádzkový režim.
Každý z režimov je na DIP prepínači možné nastaviť ale zároveň aj konfigurovať daný režim... 

• Preklápacie vedro: Emuluje preklápacie vedro určenej veľkosti - štandardne 0.01mm (najpoužívanejší režim, využitý aj pre našu aplikáciu), impulz realizuje vstavané relé vstavané signalizačné relé - NO kontakt sa využíva pre signál prerušenia
• Detekcia dažďa: Zapne relé čím indikuje, že prší po dosiahnutí istej intenzity
• Senzor kondenzácie: Zisťuje kondenzáciu alebo tvorbu mrazu na povrchu
• Ovládanie stieračov: Ovládanie stieračov s dažďovým senzorom pri rôznych rýchlostiach
• Ovládanie zavlažovania: Výstup z merača dažďa, ktorý zabraňuje zalievaniu
• Detekcia poklesu: Produkuje impulz pre každý zistený pokles

Pre našu aplikáciu pre integráciu do projektu Hladinomer využijeme režim Preklápacie vedro. Každý impulz preklápacieho vedra predstavuje logickú 0, ktorú je možné detegovať na strane Arduina, ku ktorému je tento výstup pripojený. Napájanie RG-11 je realizované cez 12V DC adaptér. 

Arduino nezávisle na vykonávanom programe načítava v prerušení aj počet impulzov zo zrážkomera RG-11. Každých 5 minút, kedy sa realizuje odosielanie dát v režime WebClient do webového rozhrania sa počet impulzov vynásobí s veľkosťou vedra --> t.j. 0.01mm a tak je možné vypočítať prírastok zrážok.

Výsledná hodnota je spolu s údajom o výške hladiny vody z ultrazvukového senzora HC-SR04 / JSN-SR04T odoslaná do webového rozhrania, kde sa spracuje a uloží.  Prerušenie využíva softvérový debouncing medzi prípočtom ďalšieho vedra s dĺžkou 15 milisekúnd. 

Arduino Uno má dva digitálne vstupy s podporou prerušenia ---> D2 a D3. Vývod D2 je použitý pre Ethernet modul Wiznet W5500, ktorý tiež využíva prerušenie a vo výsledku realizuje TCP spojenie po HTTP protokole s webserverom, druhý vývod je použitý práve pre zrážkomer RG-11.

Pre meranie je nutné pripojiť cez 10K rezistor pullup na vetvu, kde funguje prerušenie. To definuje stav na vývode prerušenia, nakoľko obvod nie je inak uzavretý, keďže relé je prepnuté štandardne do NC polohy a do stavu NO, kde je pripojený vývod sa relé prepne až pri signalizácii stavu. Vtedy Arduino načíta stav LOW - GND z COM vývodu trvale pripojeného na zem. Prerušenie FALLING zaznamená - deteguje zostupnú hranu signálu. 

Dáta sa na webserver prenášajú HTTP POST metódou, ktorú webserver ako jedinú akceptuje. Po overení dát (číselný typ) sú uložené do MySQL databázy. Zmena sa vyžadovala aj v databáze, nakoľko bolo treba pridať samostatný stĺpec pre dáta zo zrážkomera RG-11. Do existujúcej webaplikácie projektu Hladinomer bol dointegrovaný aj výpis dát z databázy pre zrážkomer RG-11 s jeho následnou vizualizáciou.

V hlavnom prehľade je možné vidieť posledné namerané údaje a pri ukázaní kurzorom myši na obrázok tendencie sa v tooltipe ukáže aj o koľko daná hodnota klesla / narástla / je ustálená. Grafický vývoj nameraných údajov v čase bol rozšírený na 30 dní a 365 dní. 

Zrážkomer bol do projektu zahrnutý iba pre platformu Arduino Uno, nepočíta sa s využitím pre ESP8266, prípadne ESP32. Webaplikácia využíva aj prepočty pre úhrn (súčet) zrážok za určité obdobie. Počítadlo počíta najvyššie hodnoty (peaks) a poslednú zaznamenanú hodnotu v momente prepočtu. Následne je tak možné reprezentovať úhrn zrážok za 2 hodiny, 24 hodín, 7 dní, 30 dní a 365 dní.

Programovú implementáciu pre Arduino je možné nájsť v Github repozitári: 
https://github.com/martinius96/hladinomer-studna-scripty/tree/master/examples/, kde je možné nájsť aj potrebné knižnice pre ultrazvukový senzor vzdialenosti HC-SR04, prípadne JSN-SR04T a knižnicu Ethernet2 pre Ethernet modul Wiznet W5500. Zrážkomer RG-11 knižnicu nepotrebuje, generuje logický signál, ktorý načítavame v prerušení.

Vzorový program odosiela dáta do testovacieho webového rozhrania na adrese: http://arduino.clanweb.eu/studna/

Datasheet pre Hydreon RG-11: https://www.fondriest.com/pdf/hydreon_rg-11_manual.pdf

Prístupov 7405

Kvalita článku