Ammoniaagi tuvastamise komplekti valmistamine: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

Selles õpetuses näitame teile, kuidas ammoniaagi andurite, arduino ja vaarika abil ammoniaagi kontsentratsiooni mõõta ja hoiatada, kui õhus on leke või liiga kõrge kontsentratsioon!

See projekt on meie kooliprojekt, tegelikult soovis meie kooli keemialabor süsteemi, mis tuvastaks, kas ammoniaagi kontsentratsioon õhus on liiga kõrge. Laboris on keemilise labori õhupuhasti ja õpilased peavad keemilise auru imemiseks need kapotid sisse lülitama. Aga kui nad unustavad kapoti sisse lülitada, võivad mürgised aurud laboris levida. See süsteem võimaldab vastutaval õpetajal saada hoiatuse, kui ammoniaaki (mis on üks mürgine gaas) tajutakse väljaspool neid õhupuhasti.

Samm: materjalid

Selle projekti jaoks vajate:

- 2x ammoniaagi andur MQ-137 (või nii palju kui soovite)

- 1x Arduino Uno (sellel on üks jadaport)

- 1x Genuino Mega 2560 (või muud 2 või enama jadapordiga plaati)

- 2x HC-05 Bluetooth-moodulit

- 1x Raspberry Pi mudel 3B

- 1x aku 9V

- juhtmed, kaablid ja takistid

Samm 2: Andmete hankimine anduritelt

Andurid on ühendatud arduino Unoga.

Selle rakenduse realiseerimiseks peab see andur olema toitega. Selleks kasutatakse arduino kaardi 5V ja massi. Lisaks võimaldab analoogsisend A0 taastada anduri antud takistuse väärtuse. Lisaks on Arduino toitega

Kahjuks ei anna need andurid lineaarset väljundit, mis on proportsionaalne ammoniaagi kontsentratsiooniga. Need andurid on valmistatud elektrokeemilisest elemendist, muutes kontsentratsiooniga seotud takistust. Vastupidavus suureneb koos kontsentratsiooniga.

Nende tegelik probleem on see, et need on ette nähtud erinevat tüüpi gaasi mõõtmiseks ja elektrokeemiline element reageerib kummaliselt. Näiteks sama vedela ammoniaagi proovi puhul annavad mõlemad andurid erineva väljundi. Samuti on nad üsna aeglased.

Mõlemal juhul teisendab arduino anduri pakutava takistuse väärtuseks 0–5 V ja seejärel ppm-ks (= miljondikosa, see on oluline ühik gaasi kontsentratsiooni mõõtmiseks), kasutades trendikõverat ja selle võrrandit nende andurite dokumentatsiooni.

Samm: andmete saatmine Bluetoothi kaudu

Andurite seadistamiseks laboris erinevatesse kohtadesse ühendatakse need otse Arduino plaadiga, mida toidab 9 V aku. Ja õhus oleva ammoniaagi tulemuste edastamiseks Rapsberry kaardile kasutatakse bluetooth mooduleid. Esimest otse anduriplaadiga ühendatud kaarti nimetatakse orjaks.

Bluetooth -moodulite kasutamiseks tuleb need kõigepealt konfigureerida. Selleks ühendage mooduli EN -pin 5V -ga (LED peaks vilkuma iga 2 sekundi järel) ja vajutage mooduli nuppu. Telekoodige arduinos tühi kood ja ühendage mooduli RX -tihvt arduino TX -pistikuga ja vastupidi. Pärast seda minge jadamonitori, valige õige Baudi määr (meie jaoks oli see 38400 Br) ja kirjutage AT.

Kui jadamonitor näitab "OK", sisenesite AT -režiimi. Nüüd saate mooduli seadistada alam- või ülemjuhatajaks. Allpool leiate pdf -faili koos kõigi AT -režiimi käskudega.

Järgmine veebisait näitab meie Bluetooth-mooduli AT-režiimis toiminguid:

Bluetooth -moodul kasutab 4 arduino kontakti, 3,3 V koos pingejaguriga, maandust, TX- ja RX -kontakte. TX- ja RX -tihvtide kasutamine tähendab, et andmed edastatakse kaardi jadapordi kaudu.

Ärge unustage, et bluetooth -mooduli pin RX on ühendatud Arduino TX -pistikuga ja vastupidi.

Bluetooth -moodulite mõlemad LED -id peaksid vilkuma 2 korda umbes iga 2 sekundi järel, kui need on omavahel ühendatud.

Nii kviitung kui ka saatekood realiseeritakse samal kaardil ja lisatakse siia pärast seda.

Samm: andmete ja ülekande vastuvõtmine Raspberry Pi -le

Selle osa projektist teeb arduino mega.

See kaart on ühendatud Bluetooth -mooduliga, mis on konfigureeritud andmete vastuvõtmiseks, ja vaarika pi. Seda nimetatakse meistriks.

Sel juhul kasutab Bluetooth -moodul ühte jadaporti ja andmed edastatakse vaarika pi -le teise jadaporti kasutades. Seetõttu vajame kaarti, millel on 2 või enam jadaporti.

Kood on peaaegu sama kui varem.

Samm: andmete logimine ja hoiatusfunktsioon

Vaarika pi logib andmed iga 5 sekundi järel (näiteks võib varieeruda).csv -failis ja salvestab need sd -kaardi mahu piiresse.

Samal ajal kontrollib vaarikas, kas kontsentratsioon ei ole liiga kõrge (näiteks üle 10 ppm, võib erineda), ja saadab sel juhul hoiatusmeili.

Kuid enne kui vaarikas saab e -kirja saata, vajab see väikest konfigureerimist. Selleks minge faili "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" ja muutke oma isiklikke andmeid järgivaid parameetreid. Näite leiate altpoolt (code_raspberry_conf.py).

Mis puutub põhikoodi (blu_arduino_print.py), siis peab see importima mõned teegid, näiteks „jada”, et töötada koos USB -sidepordiga, või teek „ssmtp” e -kirja saatmiseks.

Mõnikord võib Bluetoothi kaudu andmete saatmisel ilmneda tõrge. Tõepoolest, vaarikas oskab rida lugeda ainult siis, kui number on lõppenud / n -ga. Kuid vaarikas võib mõnikord saada midagi muud, näiteks "\ r / n" või lihtsalt "\ n". Seega, et vältida programmi väljalülitamist, kasutasime käsku Proovige - välja arvatud.

Pärast on see vaid hunnik "kui" tingimusi.

6. samm: juhtumite tegemine

Vajalik varustus:

- 1 jaotuskarp 220*170*85 mm

- 1 jaotuskarp 153*110*55 mm

- Roheline ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 meetrit elektrikaableid

- 2 bluetooth moodulit

- 1 vaarikas

- 1 Arduino Mega

- 1 ehtne

- 9v aku

- 1 vaarika / Arduino ühenduskaabel

- 2 takisti 2K oomi

- 2 takistit 1K oomi

- jootmismasin

- Puurimismasin

- puurid

- Lõiketangid

- Saag

Alustasime kahest elektriühenduskarbist, milles tehti kärpeid. Esiteks anduri/emitterielemendi realiseerimine: kaks tuge Genuino kaardi kinnitamiseks, kui see on valmistatud rohelises ERTALONis. Seejärel oli vaja ammoniaagianduri panemiseks ja selle parandamiseks kaas ära lõigata. Kaablid ühendati andurilt Genuino kaardile. Pärast seda panime bluetooth -mooduli kasti, joote kaablid ja ühendasime need kaardiga. Lõpuks ühendati 9V akuga toiteallikas ja ühendati juhtmega. Kui andur oli valmis, saime vastuvõtjaga tööd alustada. Selleks alustasime samamoodi nagu varemgi kahe elektroonilise kaardi (vaarika ja Arduino mega) toe valmistamisega. Seejärel lõikasime vaarikast välja kaablite ja pistikute pilud. Bluetooth -moodul fikseeriti samamoodi nagu varem. Seejärel puuriti karbi ülaossa augud, et võimaldada kahe elektroonilise plaadi ventilatsiooni ja vältida ülekuumenemise ohtu. Selle etapi lõpetamiseks ühendati kõik kaablid ja projekt vajab ainult toiteallikat ja katsetamist.

7. samm: täiustused

Parandamise osas võib esile tuua mitmeid punkte:

- Toimivama anduri valik. Tõepoolest, nad ei tuvasta kiiresti ammoniaagi väljanägemist õhus. Lisage sellele, et kui need on ammoniaagiga küllastunud, vajavad nad sellest vabanemiseks teatud aega.

- Kasutasime arduino -kaarti, millel oli otse Bluetooth -moodul, nagu on kirjeldatud meie projekti aluses. Kahjuks pole Genuino 101 Euroopa turul enam saadaval.

- Integreerige kuvar, kus andur asub, et pidevalt teada saada kontsentratsiooni

- Tagada graafiku automaatne koostamine csv -faili salvestatud andmetest.