构建无线“折叠铲斗”雨量计，第3部分 - 接收器，Picaxe和液晶

这是一个雨量计，可以自动清空，你可以坐在安乐椅上阅读。最好的是，你可以自己建造它。

概述

本文是一系列三个细节的第3部分，详细介绍了无线撞击桶雨量仪的建设。

第1部分描述了铲斗和壳体的机械结构。定义了无线控制的发射器部分的电连接和指令第2部分。

第三部分主要介绍了接收器、PICAXE 08M2单片机和LCD(液晶显示器)，用于显示降雨数据结果。

为了更好地理解这个项目，您应该在本文之前阅读第1部分和第2部分。此外，本文预设了使用PICAXE微控制器的工作知识，但是，正如您所读到的在这里，它们很容易学。

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零件清单

这是三篇系列文章中的第三篇;每个部件都包含自己的部件列表。下表列出了完成该项目所需的部件。

接收器模块

315 MHz Keyfob发射器和接收器模块中至少有两个版本;第2部分解释了发射机的旧版本和新版本之间的差异。虽然功能等同，但是，旧版本的接收器的PCB布局和引脚显着不同，如以下照片所示。

如您所见，这两个模块沿底部边缘有七个引脚，包括四个引脚（D0-D3），每当按下发射器上的四个ABCD按钮中的一个时，它会高。但是，每个引脚的物理位置与其代表的按钮之间的相关性与新版本完全不同。

此外，功率引脚未标记相同;正电源引脚在旧模块上标记为VCC，但在新模块上标记为5V。两个模块都有一个VT引脚，每当按下任何一个ABCD发射器按钮时都会高。两个接收器都有一个用于天线连接的焊盘。

任何一个模块都将是这个项目的好，只要你记得在插销的差异，并为这些差异在您的布线和组装。本文基于一个旧的模型接收器，如果您使用一个新的模型接收器，您将不得不“翻译”关于接收器连接的所有说明。

建立接收器电路的第一步是剪掉9英寸长度的绝缘22awg电线，从一端剥去1/8英寸的绝缘，并将其焊接在接收器模块上的天线垫上。

电路原理图

简便性是接收电路的主要特点之一，如图所示。

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接收模块在图的左上方表示，引脚显示在相同的从左到右的顺序，因为他们出现在实际的PCB组装。因此，需要到接收器的连接如下所示。

• PIN 3，在PCB上标记为“D1”，该PCB对应于发射器上的“C”按钮，通过150欧姆电阻连接到PICAXE 08M2上的引脚C.3（腿4）*。
• 在PCB上标记为“GND”的引脚5连接到Com节点。
• 在PCB上标记为“VCC”的引脚7连接到+5V电源。
• 天线焊盘连接到天线。

SW1开关是一个按钮开关，用来将雨量计读数重置为零。PH1表示与外部串行LCD的连接，用于显示降雨数据。

*如果你忘记了，或者从来都不知道PICAXE芯片上的“pin”和“leg”数字之间的区别，你应该读一读这篇文章。

无焊接面包板组件

下面的照片显示了无焊锡面包板组装。注意，照片中的电线颜色与上面示意图上的电线标签一致。

根据照片和电路图来构建你自己的组件。您将需要一个良好的过滤和调节的5VDC电源。完整的计划为一个显示在照片的位置在这里。

串行液晶

本项目使用的液晶显示器为2x16，即两行字符，每行16个字符。

此外，它有一个“串行”接口，而不是“并行”接口。这意味着要显示的数据是以一串接一串的比特发送的，这个功能是通过连接在LCD印刷电路板后面的串行到并行转换器实现的。串行优于并行的好处是，一个单一的微控制器引脚是所有必须专用于获得数据到显示。

本项目中使用的串行到并行适配器是由已故的Peter Anderson设计的，在µC的各种爱好者中非常流行。

在下面的照片中，你可以看到使用液晶显示器只需要三根线:黑色是普通的，红色是+5V，白色是信号引线。

部件列表提供了串行适配器的订购信息(一定要得到2400波特版本)，但如果您有兴趣了解更多关于串行lcd，这篇文章应该是信息性的。

代码

为这个项目编写代码的明显方法是让微控制器(1)计算桶尖的次数，(2)计算每个桶尖代表的总降雨量，以及(3)在LCD上显示结果。容易,对吧?

不幸的是，整个Picaxe家族都是数学挑战;事实上，他们中的一个不是浮点数学能力，因此第二步是一个问题。

也许有一些巧妙的方法可以操纵数据并从PICAXE中获得正确的答案，但是对于这个项目来说，一个更简单的方法是将计算脱机处理到一个Excel电子表格中，这里复制了其中的一部分，下面可以下载。

你必须在电子表格中输入两个数据点:你的倾倒桶的容积和漏斗顶部的ID(内径)。然后，Excel就可以完成繁重的工作。

如果您遵循本系列第1部分的组件列表，漏斗的ID在3.5英寸已经是正确的——但如果您使用不同的漏斗，只需测量它的顶部，并在适当的单元中输入内径。

测量折叠桶的容量只有一点困难。一种方法是将组装放置在水平表面上，并使用在立方厘米（AKA毫升）中校准的注射器将水滴入漏斗状态，直到铲斗提示，并记录所花费的水量以达到倾斜点。在铲斗的两侧重复处理几次，平均读数，并进入桶容量。不要忘记使用组件底部的调节螺钉，可以通过铲斗容量进行小的变化。

完成后，每个以0开始的提示总数将显示在标有“计算雨”和“圆角雨”的列中。四舍五入的数字是最重要的，因为它们应该在实际PICAXE代码的第36至418行中输入，如下面的第36至54行所示。

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代码很好地评论，应该易于理解，但如果您不确定的是，特别是使用案例选择操作，请看看这篇文章。

请注意，该计划提供95个案例选择可供选择。每种情况表示一个桶尖端总量，其中94个提供相应的降雨量以显示。。。至少他们将在从电子表格输入相应的数字数据后。

当然，如果你的水桶的容积正好是5立方厘米，而漏斗顶部的内径是3。5英寸，那么工作就完成了。但是如果你的桶比较大或者比较小，或者你的漏斗顶部不是3.5英寸ID，你需要在95种情况中输入94个数字。这不会花你想的那么长时间，但一定要测量你的桶容量和漏斗仔细，并在代码中输入正确的数据。

picaxe_tiping_bucket_rain_gauge2.zip.

安装和操作

外部装配应位于几英尺的开放区域，以防止它出狗的方式。它应该是尽可能的水平，并且底部的调节螺钉应该可以访问。

如果天线悬挂在离柱子很近的地方，木制的柱子要比金属的好。您可能想要调整它的方向，以便从您最喜欢的窗口可以看到透明的塑料盖，并且可以看到当桶尖时的LED灯。没有开/关开关;只需确保9伏电池是新鲜的，并正确连接。

室外和室内组件之间的通信范围应相当好。测试表明它在户外的射程超过75码，但中间的一堵墙会稍微减小它的射程。

内部组件应该位于方便看到的地方，在交流直流电源可以插接的地方。您可能会发现，您想要修改代码作为校准过程的一部分，但当这一切都完成时，您可以从无焊料面包板上删除编程插孔和它的电线。如果你决定把它作为长期装饰品，你的另一半可能会很高兴，如果你把它放在一个漂亮的盒子里。

操作再简单不过了。打开接收器组件的电源，等待下雨。按下重置按钮将提示设置回零。在代码中，桶尖的最大数量是94，这应该相当于大约3英寸的雨。如果小费计数达到95，计数器将重置为零，并重新开始。

潜在的问题

从电子的角度来说，这个系统不会出太多的问题，但是可能会出现一些机械问题。

• 在桶内涂上蜂蜡可以减少水滴粘在桶上的趋势，当桶倒下去时，水不会被倾倒。
• 在下大雨的时候，水可能会以很大的力量流进桶里，溢出桶内。在这种情况下，雨量计就会少报雨量。将一小块纱窗丝插入漏斗的顶部，将有助于降低流速。
• 在下小雨的时候，桶里的水可能会灌得很慢，在满了水之后不会马上翻倒，这也会导致雨量计漏报。在桶两侧的枢轴销上注射一针硅树脂润滑剂，可以使桶更容易倾倒。不要使用油，因为它会吸引污染物，从而进一步限制倾倒行为。如果硅树脂不能解决这个问题，你可能不得不把桶从枢轴销上拿下来，并把桶上的孔的边缘和枢轴销上的点弄光滑。也可能需要用调节螺丝微调引爆点;顺时针旋转螺丝，使水桶头更容易。
• 如果你确定你的量规与放置在附近的高质量玻璃管雨量规相比一直是错误的，你将需要通过改变Excel电子表格中的桶的体积来重新校准你的桶量规，并相应地修改PICAXE代码。例如，假设您观察到斗式雨量计报告的是1.01英寸的雨量，而高质量的玻璃管雨量计报告的是1.2英寸的雨量。这意味着电子表格中的桶容量需要增加18.8%;如果是5毫升，你应该增加到5.94毫升。

你还能做什么?

如果你想把你的项目到下一个水平，你可以:

• 为你的邻居或城堡的其他房间制作另一个(或多个)接收器模块
• 添加ESP-01 Wi-Fi模块，向您的计算机或互联网报告降雨量
• 将显示(和代码)从2行16列更改为4行20列
• 添加一个实时时钟，以便在每晚午夜重置计数
• 修改代码以保持桶顶之间时间的运行平均值，并计算降雨率
• 其他好东西只有你能想到

玩得开心，很有创意！

还有，别让邻居们看到你站在雨中看着水桶来回翻动。他们不会理解的。

自己尝试一下这个项目吧!得到bom。