Teste experimental do pluviômetro

Teste de quantidade de chuva por batida de báscula

Introdução:

Como sendo um projeto da estação meteorológica modular, dentro do laboratório CTA jr se tem o pluviômetro SEN-08942, um equipamento comprado pelo Rafael Pezzi que tem a finalidade de se juntar com a estação na medida de chuva. Nosso equipamento funciona digitalmente com um sistema de switch(interruptor) oferecendo compatibilidade com arduino. O equipamento utilizado nesse experimento contém um sistema de “gangorra”, cada lado da gangorra, que são chamados de básculas, suporta uma certa quantidade de àgua, quando esta quantidade excede o limite ocorre a queda da báscula gerando um sinal digital que é emitido para o arduino, sendo isso um método prático de contagem. A finalidade do teste com o pluviômetro era comparar a medida nominal oferecida pelo datasheet[¹] (0,2794 mm) para cada batida de báscula com o que coletaríamos dos dados. Com o teste realizado obtivemos o valor de 0,45 mm pra cada batida de báscula.


Montagem do teste.

Equipamentos:

Régua;
Copo de backer de 900 ml;
Pluviômetro;
Recipiente para derramar a água com um volume maior que 0,9 l;
Filtro de café;
Base de suporte para o pluviômetro


Utilização dos equipamentos no teste.

Procedimento experimental:

Começamos medindo os comprimentos dos lados da “boca” do pluviômetro, que é retangular, com a régua. Após, utilizamos 900 ml de água para encher o copo de backer. Utilizamos a base de suporte para fixar o pluviômetro pelo recipiente. Colocamos o filtro de café na boca do pluviômetro para que a água derrame mais lentamente para que o pluviômetro consiga captar com mais precisão o volume de água “derramada”. Derramamos a água na boca do pluviômetro, depois retiramos o recipiente debaixo do pluviômetro.

Código utilizado

código disponibilizado aqui

 1 // Constantes:
 2 const int  buttonPin = 2;    // pino ao qual o pluviometro 
 3                              // está conectado
 4 
 5 // Variáveis:
 6 int buttonPushCounter = 0;   // contador para o numero de mudanças 
 7                              // das básculas
 8 int buttonState = 0;         // estado atual do switch
 9 int lastButtonState = 0;     // estado anterior do switch
10 
11 // as variaveis a seguir sao do tipo long pois o tempo, medido em milissegundos,
12 // rapidamente se tornara em um numero grande demais para ser armazenado em uma int.
13 long lastDebounceTime = 0;  // a ultima vez em que o pino de saida foi alternado
14 long debounceDelay = 50;    // o tempo de debounce
15 
16 void setup() {
17   // initializa o pino do switch como entrada
18   pinMode(buttonPin, INPUT);
19   // initializa a comunicaçao serial:
20   Serial.begin(9600);
21 }
22 
23 void loop() {
24   // ler o estado do switch pelo pino de entrada:
25   buttonState = digitalRead(buttonPin);
26 
27   // comparar o estado atual do switch ao seu estado anterior:
28   if (buttonState != lastButtonState) {
29     if (buttonState == HIGH) {
30       // se o estado do switch muda, por ruido ou mudança de bascula,
31       // e o estado atual e high, reseta o timer do debounce
32       lastDebounceTime = millis();
33     }
34     if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
35     // o estado atual do switch esta estabelecido a um tempo maior
36     // do que o delay de debounce, entao nao deve ser ruido e pode
37     // ser contado como uma mudança de bascula
38       buttonPushCounter++;
39       Serial.print(buttonPushCounter); 
40       } 
41 
42     }
43   // save the current state as the last state, 
44   //for next time through the loop
45   lastButtonState = buttonState;
46 }

Dados obtidos:

Com os cálculos realizados obtivemos o seguinte resultado da área da "boca" do pluviômetro é de 0,0055 m², 365 batidas para 0,9 l de água derramada para o teste.

Cálculos e estimativas:

A relação seguinte é valida [²]:
C = V / A = 0,9 l / 0,0055 m² = 164 mm
onde C é quantidade de chuva, V é o volume e A é a área.

C_b = V / ( B * A) = 0,9 l / (365 batidas * 0,0055 m²) = 0,44831 mm ≅ 0,45 mm,
onde C_b é a quantidade de chuva por batida de báscula, V é o volume de água derramada, B é a contagem de batidas por cada 900 ml e A é a área da “boca” do pluviômetro.

Conclusão:

Através dos experimentos e cálculos obtidos, tivemos a conclusão que o valor fornecido pelo datasheet pode variar de equipamento para equipamento, sendo assim necessário esse teste.

Referencias:
[¹] Datasheet
[²] Quantidade de chuva necessária por litro

montagem_do_teste_do_pluviometro.png (201.4 kB) Lorenzo Chaves, 11/09/2014 14:16

utilização_dos_equipamentos_no_teste_do_pluviometro.png (776.7 kB) Lorenzo Chaves, 11/09/2014 14:16

codigo_pluviometro3.ino (1.7 kB) Lorenzo Chaves, 16/09/2014 13:59