Vandens minkštiklio druskos lygio monitorius: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Vandens minkštikliai veikia naudojant jonų mainų procesą, kurio metu kalcio ir magnio jonai iš kieto vandens keičiami natrio chloridu (druska) per specialią dervą. Vanduo patenka į slėgio indą, kur juda per dervos granules, o kalcis ir magnis pakeičiami natriu. Dervos karoliukai ilgainiui išsenka ir nebegali surinkti daugiau kietų mineralų. Įkrovimo arba regeneravimo procesas per dervos granules praleidžia sūraus vandens tirpalą, kuris pašalina kietumo mineralus ir nekenksmingai išleidžia juos į kanalizaciją. Dervos karoliukai paliekami atnaujinti ir paruošti gaminti minkštesnį vandenį.

Jonų mainų vandens minkštikliai yra įvairių formų ir dydžių, tačiau jie visi turi vieną bendrą bruožą - sūrymo rezervuarą, kurį reikia užpildyti druska kas kelias savaites, kad būtų užtikrintas reguliarus minkšto vandens tiekimas. Vandens minkštikliai nėra labai patraukli įranga, todėl jie yra ištremti į kažkokią nepasiekiamą vietą, o tai reiškia, kad norint patikrinti druskos lygį reikia specialiai apsilankyti. Dažniau, kaip ne, druskos įpylimas gaunamas iš namų narių, besigriebiančių apie kietą vandenį. Reikalingas tinkamas ir pamirštamas druskos lygio jutiklis, galintis išsiųsti priminimą, kai minkštiklyje yra mažai druskos. Šioje „Instructable“programoje diapazono jutiklis naudojamas druskos lygiui vandens minkštiklyje matuoti kas kelias valandas, o rezultatas paskelbtas „ThingSpeak“. Kai druskos lygis sumažės, „ThingSpeak“atsiųs priminimą el. Paštu, kad pripildytų sūrymo rezervuaro druskos. Visi šio projekto komponentai yra prieinami „eBay“, kaip įprasta, pigiausios dalys yra iš Azijos. Netgi perkant visus komponentus, bendra kaina bus apie 10 USD. Šiam projektui įgyvendinti reikia daugybės įgūdžių, tokių kaip litavimas ar „Arduino IDE“naudojimas. Visi šie metodai yra aprašyti kitose instrukcijose ir čia nekartojami.

Prekės

AA baterijos laikiklis VL53L0X diapazono modulis BAT43 Šviesus diodas 100nF kondensatorius 2 x 5k rezistoriai 2 x 470 omų rezistoriai FT232RL nuoseklaus adapterio modulis AA dydžio ličio tionilo chlorido baterija ESP-07 mikrovaldiklio modulis Įvairūs, viela, dėžutė ir kt.

1 žingsnis: druskos lygio detektorius

VL53L0X naudojamas druskos paviršiui vandens minkštiklyje pajusti. Jutiklis veikia siunčiant šviesos impulsą ir matuojant laiką, reikalingą atspindėti atgal. Geriausi rezultatai gaunami naudojant baltą atspindintį paviršių tamsoje, būtent tai, ką turime druskos dėžėje. Pats jutiklis yra labai mažas ir sunkiai valdomas. Todėl jį galima įsigyti kaip modulį su I2C sąsaja. Tai leidžia daug lengviau prisijungti prie kitų mikrovaldiklių, tokių kaip „Arduino“ar „Raspberry Pi“. Kadangi lazerio ir jutiklio langai yra labai maži, naudojamas plėvelės sluoksnis, kad būtų užkirstas kelias bet kokiems nešvarumams, blokuojantiems prietaisą. Modulis turi būti plokščias vandens minkštiklio viršuje, todėl laidai ar lydmetalis neturėtų išsikišti ant jutiklio pusės. modulį. Tai buvo pasiekta padėjus modulį litavimo metu, jutiklį žemyn, ant medžio gabalo, kad lituoklis ar viela nesusidarytų iškilimų jutiklio pusėje.

2 žingsnis: ESP-07 programavimas

Siekta, kad druskos lygio monitorius veiktų akumuliatoriumi, todėl ESP8266 lusto modulio versija buvo pasirinkta taip, kad būtų sumažinta budėjimo srovė ir baterija veiktų mažiausiai metus. Skirtingai nuo kai kurių sudėtingesnių versijų, kuriose yra įtampos reguliatoriai ir USB sąsaja, kai kurie papildomi komponentai turi būti pridedami prie šiame projekte naudojamo pliko kaulo ESP-07. Serijinis adapteris laikinai prijungtas, kad įjungtų ESP-07 ir monitorių serijos prievadą bandymo metu. Turėkite omenyje, kad nuoseklusis adapteris bus pašalintas, kai būsime patenkinti, kad viskas veikia tinkamai, o ne padarykite jį per tvirtą. Dėl tam tikrų priežasčių SDA ir SCL linijas reikėjo pakeisti, kad jutiklis veiktų, pabandykite tai padaryti, jei diapazonas įstrigo visu mastu. Galbūt Kinijos gamybos keistenybė? Šiam projektui maitinti naudojama ličio tionilchlorido baterija. Šios baterijos AA dydis turi pastovią 3,6 V įtampą ir 2600 mAh talpos, idealiai tinka maitinti ESP-07. Šias baterijas galima įsigyti pas specializuotus akumuliatorių tiekėjus, bet ne įprastose mažmeninės prekybos vietose. Manau, jie nedrįsta leisti plačiajai visuomenei paleisti akumuliatoriaus, kurio įtampa dvigubai didesnė už įprastą!

Kai ESP-07 įsijungia, kaiščiai daro keistus dalykus, kol baigs paleidimo procedūrą. Kaip saugos priemonė, jungtys prie modulio išėjimų yra įtrauktos į rezistorius, kad būtų išvengta bet kokių žalingų srovių. Šio projekto „Arduino“eskizas pridedamas prie teksto failo. Kaip įprasta, turėsite jį redaguoti naudodami savo maršrutizatoriaus kredencialus ir API raktą iš „ThingSpeak“paskyros. Be to, statinis IP adresas naudojamas pagreitinti „WiFi“ryšio laiką ir sutaupyti srovę. Tai gali reikšti IP adresų pakeitimą, kad jie atitiktų jūsų tinklą. Pastabos kableliai naudojami IP adrese, o ne taške! Internete yra daug informacijos apie mirksėjimą ir ESP8266 naudojimą, jei jums reikia daugiau pagalbos. Apibendrinant, mirksėjimas vyksta taip:

Paleiskite „Arduino IDE“asmeniniame kompiuteryje ir įsitikinkite, kad ESP8266 plokštė yra įdiegta ir pasirinkta Gali tekti įdiegti jutiklio ir „WiFiLoad“bibliotekas, pateiktas žemiau esančiame monitoriaus eskize ir, jei reikia, modifikuoti Patikrinkite eskizų rinkinius be klaidų Prijunkite GPIO0 prie žemės per 5 k rezistorių akumuliatorius į laikiklį Įkiškite USB adapterį Įkėlimo kodas patikrina, ar jis tinkamai prijungtas Išimkite akumuliatorių ir tada atjunkite GPIO0 ryšį. Įjunkite serijinį monitorių ir pakeiskite akumuliatorių Prieš eidami į miego režimą, jūs turėtumėte pasveikinti serijos atspaudus iš eskizo

Sumažinus ciklo laiką iki maždaug 20 sekundžių, derinimas bus daug lengvesnis. Be to, priklausomai nuo maršrutizatoriaus, ryšio laiką gali tekti koreguoti, kad būtų užtikrinta patikima nuoroda. Kai viskas veiks, USB adapteris gali būti pašalintas ir monitorius gali būti prijungtas prie priežiūros.

3 žingsnis: galutinis laidų sujungimas

Kai manome, kad monitorius yra nustatytas taip, kaip mums patinka, laidus galima sutvarkyti, kaip parodyta paveikslėlyje. Raudonas maitinimo šviesos diodas turėtų būti pašalintas, nes tai yra energijos išeikvojimas gilaus miego metu. Jį galima švelniai atsukti atsuktuvu arba neišlituoti. Jei „WiFi“signalas yra žemoje pusėje, diapazoną galima pagerinti prijungus išorinę anteną. Tokiu atveju nuoroda, jungianti keraminę anteną, turi būti pašalinta kaip šviesos diodas. Jei ESP-07 naudojamas be keraminės antenos jungties, visada turi būti prijungta išorinė antena.

4 žingsnis: jutiklio montavimas

Jutiklį reikia sumontuoti virš aukščiausio druskos lygio sūrymo bake. Šiame įrenginyje vandens minkštiklio dangtis pasirodė esanti patogi vieta jutikliui išdėstyti. Dangtelyje išgręžiama nedidelė skylė, kad jutiklis galėtų matyti druskos lygį. Kadangi sūrymo mišinys yra labai ėsdinantis, skylę uždengti ir jutikliui apsaugoti naudojamas maistinės plėvelės sluoksnis. Bateriją ir ESP-07 taip pat galima montuoti šalia jutiklio ant dangčio. Visada yra galimybė prijungti išorinę anteną, jei „WiFi“signalo stiprumas yra nedidelis. Šiame įrenginyje jutiklis, ESP-07 ir baterija buvo tik priklijuota prie dangčio viršaus, kai vandens minkštiklis buvo įkištas į spintelę. Tinkamesnio atvejo prireiktų labiau apšviestose situacijose.

5 žingsnis: baterijos veikimo laikas

Norėdami įvertinti baterijos veikimo laiką, turime išmatuoti budėjimo režimo srovę ir srovę, kai monitorius yra pabudęs. Tai pasirodė gana sunku, nes ESP-07 gali lengvai užrakinti, kai keičiasi, pvz., Keičiant skaitiklių diapazonus. Galutinis sprendimas buvo pridėti 0,1 omo rezistorių prie maitinimo laido ir išmatuoti srovę taikymo metu. Kiekvienas matavimas truko 6,7 sekundės, kai vidutinė srovė buvo 77 mA. Miego srovė buvo matuojama lygiagrečiai į maitinimo laidą įdėjus diodą ir 5 k rezistorių. Diodas perduoda pažadinimo srovę, tačiau mažą budėjimo srovę perneša rezistorius. Tai davė 28,8 uA laukimo srovę. Programoje miego trukmė tarp matavimų nustatyta maždaug 1 valanda. Daugiau nei metus monitorius budėjimo režimu naudos 250 mAh ir budės 1255 mAh arba iš viso 1505 mAh. Šiame monitoriuje naudojama 2600 mAh baterija turėtų lengvai tarnauti daugiau nei metus. Baterijos veikimo laikas gali būti dar ilgesnis, matuojant druskos lygį rečiau. Deja, ESP-07 miego laikas negali būti lengvai ilgesnis nei maždaug valanda. Viena iš šios problemos sprendimo būdų yra pažadinti ESP-07 kas valandą ir nedelsiant vėl užmigdyti. Yra galimybė modemą nepabusti, o diagramoje parodyta, kad tai perpus sumažina sunaudojamos energijos kiekį. Matuojant druskos lygį tik 4 kartus per dieną, galime tikėtis maždaug 5 metų baterijos veikimo laiko. Toliau pateiktas kodas naudoja ESP8266 RTC atmintį, kad išsaugotų, kiek kartų modulis miegojo. Šiame eskize prieš matavimą yra 6 miego laikotarpiai, tarp kurių yra 7 valandos. Žinoma, tai gali būti tiksliai pritaikyta jūsų programai. Visada tvirtai pritvirtinkite akumuliatorių, nes nutrūkęs ryšys gali užblokuoti ESP-07 ir iškrauti akumuliatorių. Akumuliatorius turėtų keistis kelerius metus prieš pakeičiant šį ilgesnį miego laiką. Vėlgi, geriausia išbandyti modulį 10 sekundžių miego režimu, 7 valandos yra ilgas laikas laukti, kad patikrintumėte, ar jis veikia …

6 žingsnis: druskos lygio diagrama

Abiejose diagramose rodomas druskos lygis vandens minkštiklyje ir „WiFi“signalo stiprumas, naudingas trikčių šalinimo įrankis. Šio vandens minkštiklio regeneravimas yra valdomas matuokliu ir yra dviejų rezervuarų modelis, bakus galima perjungti bet kuriuo paros metu. Druskos lygio lentelėje nurodoma, kada įvyko regeneracija, ir laikas tarp regeneracijų suteikia vandens naudojimo vaizdą. Šis monitorius ne tik parodo, kada reikia daugiau druskos, bet ir ant išmatuoto minkštiklio, jis gali pabrėžti per didelį vandens suvartojimą. VL53L0X diapazonas yra iki maždaug 2 m, priklausomai nuo atspindinčio paviršiaus. Galimos ir kitos programos, pvz., Alyvos ar vandens rezervuaro lygio stebėjimas, kai gylis bėgant laikui kinta lėtai.

7 veiksmas: el. Pašto priminimas

Priminimo el. Laiškus apie mažą druskos kiekį galima siųsti iš „ThingSpeak“. Tai apima dviejų programų nustatymą meniu APPS, pirmoji yra MATLAB analizė, kuri sudarys ir išsiųs el. Laišką, jei druskos lygis viršys nustatytą ribą. Kita programa yra „TimeControl“, kurioje galite nuspręsti, kaip dažnai tikrinti druskos lygį. „TimeControl“programos nustatymas yra gana intuityvus, tokiu atveju druskos lygis tikrinamas kasdien, vykdant MATLAB analizę. Kai druskos lygis pasieks žemą lygį, kasdien bus siunčiamas nerimą keliantis el. Laiškas. Žemiau pridedama šioje instrukcijoje naudojama MATLAB analizė. Jį reikės atnaujinti naudojant savo kanalo ID ir „ApiKey“. Be to, į minimalų druskos kiekį jūsų bake reikia įrašyti teiginį „jei“. Tikimės, kad tai suteiks pakankamai išsamios informacijos el. Laiškams gauti, nesigilinant į „ThingSpeak“kodavimo subtilybes.