Meten Aan Golven

Deze Instructable is ontwikkeld door groep 10 voor het vak 'Meten aan Water'. Het meetinstrument dat is ontworpen, is bedoeld om de eigenschappen van golven te meten. Hiermee worden de golfhoogte, de periode, en de richting van golven bedoeld. Er is gebruik gemaakt van een Photon particle als embedded systeem, waaraan een hoogtesensor, gevormd uit meerdere weerstandjes, en een accelerometer aangesloten worden om de hoogte en de richting te meten.

De Instructable wordt in de volgende vijf stappen verdeeld:

1. Hoogtesensor
2. Circuit
3. Software en kalibratie
4. Constructie
5. Aansluiting

Meetbak:

• Particle Photon
• Mobiel en laptop
• Accelerometer
• Breadboard
• Enkele jumper wires, waavan 2 lange van ~30 cm
• 10 weerstanden van 10k Ohms
• 1 weerstand van 100k Ohms
• Waterdicht bakje

Opstelling:

• Houten plaat 10 cm x 30 cm x 1 cm
• Houten stok 3 cm x 3 cm x 50 cm
• Houten latje 6 mm x 6 mm x 40 cm
• Ijzerdraad
• Ducktape
• Schroeven 3,5 cm
• Twee bakstenen

Gereedschap:

• Buig- en kniptang
• Handboor
• Soldeerbout en tin
• Schaar

- 10 weerstanden van 10k Ohms
- 2 lange jumper wires
- Soldeerbout en schaar

Voor de hoogtesensor dien je 10 weerstanden van 10k ohms aan elkaar te solderen. De afstand tussen de bovenkant van elke weerstand dient ~1,5 cm te zijn. Aan de twee uiterste weerstanden moeten de twee lange jumper wires worden gesoldeerd.

• Photon
• Accelerometer
• 100k ohms weerstand
• Breadboard
• Jumperwires
• Hoogtesensor (Stap 1)

Plaats de Photon en accelerometer onder elkaar op het breadboard. Verbind de GND van de accelerometer met de GND van de Photon. Verbindt de VCC en CS van de accelerometer met de V3.3 van de Photon. Verbindt SDA en SCL van de accelerometer respectievelijk met de D0 en D1 van de Photon.

Plaats vervolgens de 100K Ohms weerstand op de breadboard. Sluit een van de uiteindes aan de GND en de andere aan de A0 van de photon. Sluit tenslotte de onderkant van de hoogtesensor aan de V3.3 van de Photon en de bovenkant van de hoogtesensor aan de A0 van de photon.

Bijgeleverd is de code die via build.particle.io geflasht kan worden op de Photon.

De code heeft enkele calibratie mogelijkheden. Er is hierbij gebruik gemaakt van de Arduino IDE om de seriële output van de Photon te bekijken.

Om de accelerometer te kalibreren kan je de volgende tutorial volgen:
Accelerometer Calibratie

De verkregen waarden vul je in regel 56-74 van de code in (Foto 2).

In regels 227 en 294 voer je in vanaf welke hoek (45 graden) de accelerometer een trigger moet geven voor de richting.

Kalibratie:
Om de hoogte van de sensor te bepalen, moet je de sensor in zijn geheel in het te meten water plaatsen. Lees vervolgens de voltage af in de Serial Output van de Arduino IDE. Deze waarde voer je in voor v0 (Foto 3). Ga zo vervolgens elke weerstand af totdat je bij v9 bent aangekomen. Je laat het water dus steeds één weerstand zakken.

• Houten plaat 10 cm x 30 cm x 1 cm
• Houten stok 3cm x 3cm x 50 cm
• Houten lat 6 mm x 6 mm x 40 cm
• 2x schroef 3,5 cm
• Ijzerdraad
• Handboor

Maak de houten stok vast aan de houten plaat door middel van twee schroeven. De stok dient loodrecht en in het midden van de plaat te worden vast geboord. Hierdoor ontstaat een horizontaal fundament met een verticale stok erop. Maak vervolgens aan beiden uiteinden van het latje een lus / ringetje van ijzerdraad. Zorg dat twee de lussen zich in het zelfde platte vlak bevinden (dus niet in kruislingse richting). Tot slot moet het latje aan de stok worden vastgemaakt. Hiervoor dient bovenaan de houten stok ook een lus van ijzerdraad te worden geconstrueerd. Tijdens het maken van deze lus moet één van de twee lussen van het latje hier doorheen worden gehaald, zodat de twee stokken ook daadwerkelijk aan elkaar vastzitten.

• Constructie
• Circuit
• Hoogtesensor
• Waterdicht bakje
• Ducktape
• 2 bakstenen

Tape aan de vaste stok van de constructie de hoogtesensor vast met ducktape (Zie foto 1 en 2).
Plaats het circuit in het waterdicht bakje en tape het goed dicht met ducktape. Zorg ervoor dat de draad van de batterij en de draden van de hoogtesensor door de deksel zijn gehaald (Zie foto 3). Maak op de deksel van het bakje een lus van ijzerdraad. Dit kan door het ijzerdraad grotendeel vast te tapen aan de deksel. Zorg er hierbij voor dat er genoeg contactoppervlakte is tussen de tape het ijzerdraad en de deksel (foto 4). Deze lus dient vervolgens door de overige lus van het latje te worden gehaald. Hierdoor zit het bakje vast aan de beweegbare lat.

Zodra de constructie in het water wordt geplaatst, leg dan twee zware stenen op het fundament (houten plaat). Hierdoor gaat de constructie niet drijven.