Vandens kokybės stebėjimas naudojant MKR1000 ir ARTIK Cloud: 13 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Įvadas

Pagrindinis šio projekto tikslas yra naudoti MKR1000 ir „Samsung ARTIK Cloud“, kad būtų galima stebėti baseinų pH ir temperatūrą.

Vandens šarmingumui ir rūgštingumui matuoti naudosime temperatūros jutiklį ir pH arba vandenilio jutiklio galią.

Būtina matuoti temperatūrą, nes tai gali turėti įtakos pH lygiui. Padidėjus bet kurio tirpalo temperatūrai, sumažės jo klampumas ir padidės jo jonų judrumas tirpale. Kadangi pH yra vandenilio jonų koncentracijos matas, tirpalo temperatūros pokytis atsispindės vėliau pasikeitus pH (1).

Temperatūros poveikis ph lygiui yra toks.

• Temperatūros poveikis, mažinantis elektrodo tikslumą ir reakcijos greitį.
• Temperatūros variacijos koeficientas daro įtaką jutikliu matuojamai medžiagai, nesvarbu, ar tai būtų kalibravimo buferis, ar mėginys.

Skaityti daugiau

Kodėl mums reikia subalansuoti baseinus?

Tai bus ilga diskusija. Galite pereiti prie 1 veiksmo:)

Plaukimo baseinai ar bent žmogaus sukurtos laistymo angos maudytis ir maudytis-grįžkite iki 2600 m. mažiausiai. Tačiau daugiausia dėl galimų mikrobų šaltinių, tokių kaip žmonės, plaukiojantys baseine, gyvūnų, tokių kaip šunys, negyvos laukinės gamtos, ir nuolaužų, esančių aplink turtą, pvz., Lapų, žolės ir dulkių, baseinai dažnai būna užteršti ir todėl juose yra daugybė mikrobų, įskaitant bakterijas ir dumblius, kurie gali sukelti sveikatos problemų, tokių kaip ausų, nosies ir gerklės infekcijos. Siekiant to išvengti arba bent jau sumažinti, baseinai reguliariai prižiūrimi filtruojant, chlorinant, sumažinant bendrą šarmingumą, kalcio kietumą ir reguliuojant pH lygį.

pH gali būti laikomas santrumpa, reiškiančia vandenilio galią arba, tiksliau, vandenilio jonų koncentracijos galią. Tai taip pat matuoja, kiek rūgštus/ šarminis baseino vanduo. pH lygis yra nuo 0,0 iki 14,0. Idealus pH diapazonas baseino vandenyje yra nuo 7,2 iki 7,8. PH 7,0 yra neutralus - žemiau 7,0 yra rūgštus, virš 7,0 - šarminis. Jei pH lygis yra toks pat kaip ir mūsų akyse, kuris paprastai yra 7,2–7,4, deginančių akių šalutinis poveikis yra minimalus.

Kai baseinas yra per rūgštus, jis pradės tirpinti paviršių, sukurdamas šiurkštumą, kuris idealiai tinka baseino dumbliams augti. Panašus rezultatas būna ir plytelėmis dengtų baseinų glaistymo metu. Metalai taip pat korozuoja, įskaitant baseinų įrangą, vamzdžių jungiamąsias detales, siurblių jungtis ir pan. Iš šių paviršių, skiedinio ir metalo korozijos susidaro sulfatai. Šie sulfatai išsiskiria iš vandens ant baseino sienų ir grindų, sukeldami bjaurias rudas ir juodas dėmes. Be to, chloras, kuris naudojamas kaip dezinfekavimo priemonė baseino vandenyje, aktyvuojasi, labai greitai patenka į atmosferą ir taip tampa nenaudingas, nes praranda galimybę dezinfekuoti vandenį. Galiausiai, plaukikų akys ir nosis dega, maudymosi kostiumėliai išblunka ir pražūva, oda sausėja ir niežti.

Kita vertus, kai vanduo yra per šarminis, baseino vandenyje esantis kalcis susilieja su karbonatais ir susidaro skalė, kuri labiausiai matoma ties vandens linija, kur sulaiko dulkes ir purvą, laikui bėgant tampa juoda. Baseino vanduo taip pat pradeda drumstis ar drumzti, nes praranda savo žvilgesį. Kalcio karbonatas taip pat turi tendenciją išsilieti ant baseino filtro smėlio, efektyviai paversdamas jį cementu. Taigi, jei baseino smėlio filtras tampa cemento filtru, jis praranda gebėjimą sulaikyti purvą iš baseino vandens. Kitas efektas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra tai, kad didėjant pH, prarandama chloro galia veikti svetimas daleles. Pavyzdžiui, kai pH yra 8,0, baseinas gali naudoti tik 20% išleisto chloro. Galiausiai šarminiame baseino vandenyje plaukikų akys ir nosis taip pat gali degti, o oda taip pat gali išsausėti ir niežėti.

Šaukitės mano grupės draugams Alysson ir Aira už šį nuostabų tyrimą.

1 žingsnis: surinkite reikalingas medžiagas ir programinę įrangą

1. „Arduino“/ „Genuino MKR1000“
2. „Arduino IDE“
3. „Samsung Artik Cloud“paskyra
4. Trumpieji laidai
5. 3 vyrų kaiščių antraštės
6. 170 kontaktų plokštė
7. DFRobot pH matuoklis
8. DS18B20 vandeniui atsparus temperatūros jutiklis
9. 4.7K rezistorius x1
10. 200 omų rezistorius
11. 2x3 colio plastikinis indas
12. vyrų ir moterų garso jungtis
13. Lituoklis ir švinas
14. Mažas litavimo PCB

Kadangi 4,7 k rezistoriaus nėra, aš naudoju 2,4 k x 2 = 4,8 k omų

2 veiksmas: sukurkite savo ARTIK debesies įrenginio tipą

Prisiregistruokite naudodami „ARTIK Cloud“. Eikite į kūrėjo svetainę ir sukurkite naują „įrenginio tipą“.

„ARTIK Cloud“įrenginiai gali būti jutikliai, prietaisai, programos, paslaugos ir pan. Paprastai vienam vartotojui priklauso vienas ar daugiau įrenginių, o įrenginiai gali siųsti pranešimus arba būti naudojami pranešimams siųsti į „ARTIK Cloud“. Sužinokite daugiau

Tada įveskite norimą rodomą ir unikalų pavadinimą.

3 veiksmas: sukurkite naują įrenginio tipo manifestą

Savo įrenginio tipe sukurkite naują manifestą.

Manifestas, susietas su įrenginio tipu, apibūdina duomenų struktūrą. Kai programa ar įrenginys siunčia pranešimą į „ARTIK Cloud“, manifeste naudojama eilutė kaip įvestis, atitinkanti duomenis, ir pateikiamas normalizuotų laukų/verčių, kurias gali išsaugoti „ARTIK Cloud“, sąrašas. Sužinokite daugiau

Įveskite temp kaip duomenų laukus, jis automatiškai bus nustatytas kaip Celsijaus.

Pridėkite kitą duomenų lauką ir pavadinkite jį ph. naudokite ppm arba dalis.

ph arba vandenilio galia naudojama vandens šarmingumui ir rūgštingumui subalansuoti. Temperatūra gali turėti įtakos ph reikšmei. Temperatūros pakilimas yra susijęs su padidėjusia molekuline vibracija, didėjant temperatūrai, pastebimi vandenilio jonai taip pat padidėja dėl sumažėjusios tendencijos formuotis vandenilio jungtis, todėl sumažėja pH. Sužinokite daugiau

Praleiskite veiksmų taisykles, nes mums to neprireiks.

Tada suaktyvinkite manifesto failą.

4 žingsnis: sukurkite savo programą

Eikite į „ARTIK Cloud Applications“ir spustelėkite naują programą.

Kiekvienai programai „ARTIK Cloud“priskiria unikalų ID. Programos ID reikalingas norint gauti „OAuth2“prieigos raktą ir prašyti duomenų iš programos, jei naudotojas suteikė prieigą. Sužinokite daugiau

Įveskite norimą programos pavadinimą ir autentifikavimo peradresavimo URL. Atkreipkite dėmesį, kad autentifikavimo peradresavimo URL yra būtinas. Jis naudojamas autentifikuoti šios programos vartotojus, todėl peradresuos į šį URL, jei reikės prisijungti. Pavyzdžiui naudojome https:// localhost/8080/.

Dabar nustatykite programos leidimą skaityti ir rašyti, eikite į savo įrenginį, tada išsaugokite.

Sveikiname, dabar turite savo paraišką!

5 veiksmas: prijunkite „ARTIK Cloud“prie savo įrenginio

Dabar jūsų vidinė programa paruošta. Eikite į „ARTIK Cloud“diagramas ir peržiūrėkite savo duomenis.

Eikite į mano įrenginius ir spustelėkite prijungti kitą įrenginį.

Ieškokite ir spustelėkite anksčiau sukurtą naujo tipo įrenginį, tada spustelėkite Prijunkite įrenginį.

Spustelėkite prijungto įrenginio nustatymus, kad būtų rodoma daugiau informacijos.

Atkreipkite dėmesį į įrenginio ID ir prieigos raktą, nes jums to prireiks atliekant kitus veiksmus.

Dešinėje pusėje esančiame skydelyje spustelėkite Peržiūrėti savo duomenis.

Kai jūsų aparatinė įranga bus paruošta, diagramoje bus duomenų.

Atlikta „ARTIK Cloud“sąrankai.:)

6 veiksmas: prijunkite temperatūros ir PH jutiklius prie MKR1000

Štai kaiščio jungtis:

• Temperatūra nuo GND iki MRK1000 GND
• Temp OUT į MKR1000 skaitmeninį kaištį 1
• Nuo VCC iki MKR1000 5V
• Prijunkite 4,7K rezistorių prie Temp VCC ir Temp OUT
• pH GND į MRK1000 GND
• pH OUT į MKR1000 analoginį kaištį 1
• pH VCC iki MKR1000 5V

Neprivaloma: norėdami lengvai atjungti temperatūros zondą, naudojome garso ir vyrų jungtį.

Pažvelkite į paveikslėlius, kad gautumėte išsamesnę instrukciją.

7 veiksmas: nustatykite „Arduino IDE Board Manager“

Jei jau įdiegėte „MKR1000 Board“, praleiskite šį veiksmą.

Atidarykite „Arduino IDE“.

Eikite į Tools> Board> Board Manager.

Tada ieškokite mkr1000.

Įdiekite „Arduino SAMD Board“, ji gali palaikyti „Zero“ir „MKR1000“.

8 veiksmas: pridėkite reikalingas bibliotekas

Kad mūsų jutikliai ir „Wi -Fi“veiktų, mums reikės šių bibliotekų.

1. „FlashStorage“- naudojamas pH kalibravimo poslinkiui išsaugoti
2. „ArduinoThread“- naudojo jį skaityti jutiklius atskiroje temoje.
3. „ArduinoJson“- tai naudosime JSON duomenims siųsti į „ARTIK Cloud“
4. „WiFi101“- naudojamas įgalinti „Wi -Fi“ryšį su „mkr1000“
5. „ArduinoHttpClient“- priegloba, skirta prisijungti prie API
6. „OneWire“- reikia skaityti skaitmeninę įvestį iš temperatūros jutiklio
7. „DallasTemperature“- reikalinga Dalaso temperatūros jutiklio biblioteka

Eikite į Eskizas> Įtraukti biblioteką> Tvarkyti bibliotekas

Ieškokite šių bibliotekų ir atsisiųskite jas.

9 veiksmas: įkelkite „Arduino“kodą

Dabar prijunkite MKR1000 prie kompiuterio/nešiojamojo kompiuterio.

„Arduino“turėtų automatiškai aptikti jūsų MKR1000. Priešingu atveju nustatymas atliekamas rankiniu būdu.

Atsisiųskite programinę įrangą iš „GitHub“čia

Pakeiskite savo „ARTIK Cloud“įrenginio ID ir prieigos raktą.

String deviceID = "straipsnio debesies įrenginio ID"; // įdėkite savo įrenginio ID čia, sukurtą iš mokymo programos String deviceToken = "artik cloud device token"; // įdėkite savo įrenginio prieigos raktą čia, sukurtą iš mokymo programos

Pakeiskite savo „wifi ssid“/vardą ir slaptažodį.

/** „Wifi“nustatymas **/ #apibrėžia WIFI_AP „jūsų„ wifi ssid “#define WIFI_PWD„ wifi slaptažodis “

Tada įkelkite programinės įrangos kodą į MKR1000 ir pradėkite stebėti.

Kuo greičiau pridėsiu daugiau kodo vadovėlių.

„WiFi“turi turėti interneto ryšį

Grįžkite į „ARTIK Cloud“ir patikrinkite, ar nėra veikiančių duomenų.

Į savo kodą įtraukiau „DFRobot“kalibravimo metodą.

Jei norite kalibruoti savo pH jutiklį, atlikite jo 1 metodą čia.

Sveikinu! Sėkmingai prijungėte jutiklius per debesį !.

10 žingsnis: padarykite jį nešiojamą! - Nuimamas temperatūros jutiklis

Turėsime pertvarkyti temperatūros jutiklio jungtį, kad ji būtų nuimama.

Tai apima rezistorių laidus ir nuimamą jungtį.

Pirmiausia įdėsime 4.7k rezistorių ir jo jungtis.

Aš naudoju 2.4kohms x 2 = 2.8k omhs, nes jo nėra. Bet vis tiek mums gerai.

1. Padėkite MKR1000 iki 170 kontaktų duonos lentą, 5V kaištis turi būti ant pirmojo plokštės kaiščio
2. Padėkite 4,7 k rezistorių ant paskutinių duonos lentos kaiščių arba tuščių kaiščių.
3. Prijunkite pirmąjį rezistoriaus galą prie 5 V, naudodami trumpiklį.
4. Antrąjį galą prijunkite prie tuščio kaiščio kitoje pusėje.
5. Prijunkite tą kaištį prie 1 skaitmeninio kaiščio.

Jei turite sunkumų, sekite aukščiau pateiktus paveikslėlius.

Kitas Lituokite mūsų vyrišką garso jungtį prie temperatūros jutiklio

1. Raudona viela / VCC iki viršaus vario
2. Žalia / GND iki vidutinio vario
3. Geltona / Duomenys į apatinį varį

Žr. 4 ekrano kopiją aukščiau.

Kitas lituokite moterišką garso jungtį prie PCB

1. Įdėkite jungtį į PCB su 4x5 litavimo anga.
2. Įdėkite 3 kontaktų antgalį į paskutinę skylės eilę.
3. Įkiškite 200 omų ir garso jungties antgalio kaiščio galą, o antrąjį - į artimiausią antraštės kaištį.
4. Likusį garso jungties antraštės kaištį prijunkite prie antgalio.

Žr. 5, 6, 7, 8 ekrano kopiją aukščiau. Aš naudoju 200 omų iš eilės į teigiamą temperatūros jutiklio laidą, kad išvengčiau trumpojo jungimo.

11 žingsnis: padarykite jį nešiojamą! - Jutiklių įdėjimas

Gaukite 2x3 plastikinį indą.

Padarykite kelio skylę, kad būtų galima lengvai nuimti pH ir temp zondo jutiklius.

1. Nubrėžkite apskritimą, kurio apimtis yra tokia pati, kaip ir jungties su moterimi ir BNC jungties.
2. Įsitikinkite, kad jie nėra taip arti ar toli.
3. Atsargiai nupjaukite apskritimą karštu peiliu ar bet kokiu norimu gręžimo įrankiu.
4. Įdėkite ph matuoklio BNC jungtį ir garso jungtį.
5. Pridėkite trumpiklius prie garso jungčių kaiščių antgalių
6. Klijuokite juos kartu, kad nebūtų lengva pašalinti.

12 veiksmas: padarykite jį nešiojamą - pridėkite MKR1000 jungčių

Prijunkite pH jutiklį:

1. Prijunkite 3 jungiamuosius laidus iš ph matuoklio jutiklio antgalio prie MKR1000
2. Įdėkite ph matuoklį VCC į 5V, GND į GND ir duomenų kaištį į A1

Prijunkite temperatūros jutiklį:

Įdėkite temperatūros jutiklį VCC į 5V, GND į GND ir duomenis į papildomą „Breadboard“kaištį, kur 4,7k rezistorius prijungtas prie 1 skaitmeninio kaiščio

Prijunkite MKR1000 bateriją ir uždarykite talpyklą.

Galiausiai pritvirtinkite temperatūros ir pH jutiklį.

Viola! Sveikiname, dabar turite baseino stebėjimo įrenginį!

13 žingsnis: Pagaliau! Bandymas lauke

Kai MKR1000 bus įjungtas ir prijungtas prie „Wi -Fi“, jis pradės siųsti rodmenis iš jutiklių, Sėkmingai išsiųstas skaitmeninis kaiščio 13 šviesos diodas mirksi vieną kartą.

Mes išbandėme aparatūros jutiklį privačiame, viešajame ir mokyklų baseine.

Surinkę duomenis iš šių respondentų grupės, mes galėjome išanalizuoti aparatūros galimybes.

Padėjus MKR1000 ir jutiklį ant dėžutės, galima išvengti vandens užteršimo.

Tai darydami galite stebėti savo vandens kokybę ir normalizuoti juos įdėdami norimų cheminių medžiagų.

Tikimės, kad ši pamoka padės žmonėms sukurti savo „pasidaryk pats“baseino vandens kokybės stebėjimo įrenginį. Gali būti, kad padidės supratimas apie nuolatinį baseino vandens kokybės blogėjimą, nes žmonės linkę daugiau dėmesio skirti siūlomiems patogumams, o ne tikrinti, kaip jie yra saugūs. Jie taip pat ketina prisidėti prie bendruomenės, galėdami suteikti priemonių, kad vandens kokybės tyrimai taptų efektyvesni ir efektyvesni be nereikalingų išteklių aukų.

Nesivaržykite tai pakartoti ir laimingi kurdami šaunius dalykus!:)