Monitorues i nivelit të kripës së zbutësit të ujit: 7 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Zbutësit e ujit punojnë duke përdorur një proces të quajtur shkëmbim joni në të cilin jonet e kalciumit dhe magnezit nga uji i fortë shkëmbehen me klorur natriumi (kripë) përmes një rrëshire të veçantë. Uji kalon në një enë nën presion ku lëviz nëpër rruaza rrëshire, dhe kalciumi dhe magnezi zëvendësohen me natrium. Rruazat e rrëshirës përfundimisht do të lodhen dhe nuk do të jenë në gjendje të marrin më shumë minerale të forta. Procesi i rimbushjes ose rigjenerimit kalon një zgjidhje me ujë të kripur përmes rruazave të rrëshirës, e cila shkëput mineralet e ngurtësisë dhe i shpëlan ato në mënyrë të padëmshme në kullues. Rruazat e rrëshirës lihen të freskuara dhe gati për të bërë ujë më të zbutur.

Zbutësit e ujit të shkëmbimit jon vijnë në shumë forma dhe madhësi, por të gjithë kanë një gjë të përbashkët, një rezervuar shëllirë që ka nevojë për mbushje me kripë çdo disa javë për të garantuar një furnizim të rregullt me ujë të butë. Zbutësit e ujit nuk janë pajisje tërheqëse dhe kështu ato dëbohen në ndonjë vend të paarritshëm që do të thotë se kërkohet një vizitë e veçantë për të kontrolluar nivelin e kripës. Më shpesh sesa jo, sugjerimi për të shtuar më shumë kripë vjen nga anëtarët e familjes që kapen për ujë të fortë. Kërkohet një sensor i përshtatshëm dhe i harruar i nivelit të kripës që mund të dërgojë një kujtesë kur kripa është e ulët në zbutës. Në këtë Udhëzues, një sensor diapazoni përdoret për të matur nivelin e kripës në zbutësin e ujit çdo disa orë dhe rezultati i postuar në ThingSpeak. Kur niveli i kripës të ulet, ThingSpeak do të dërgojë një email kujtues për të mbushur rezervuarin e kripës me kripë. Të gjithë përbërësit për këtë projekt janë në dispozicion në eBay, si zakonisht, pjesët më të lira vijnë nga Azia. Edhe nëse duhet të blini të gjithë përbërësit, kostoja totale do të jetë rreth 10 dollarë amerikanë. Një mori aftësish si bashkimi ose përdorimi i Arduino IDE janë të nevojshme për të bërë këtë projekt. Të gjitha këto teknika janë të përfshira në udhëzime të tjera dhe nuk përsëriten këtu.

Furnizimet

Mbajtës i baterisë AAVL53L0X modul me rreze BAT43 Diodë shottky 100nF Kondensator 2 x 5k rezistorë 2 x 470 Ohm rezistorë FT232RL modul përshtatës serial Madhësia AA Madhësia e litiumit klorur litium ESP-07 modul mikrokontrollues, teli, kuti etj.

Hapi 1: Zbulues i nivelit të kripës

Një VL53L0X përdoret për të ndjerë sipërfaqen e kripës në zbutësin e ujit. Sensori funksionon duke dërguar një impuls drite dhe duke matur kohën që duhet për të reflektuar prapa. Rezultatet më të mira vijnë nga përdorimi i një sipërfaqe reflektuese të bardhë në errësirë, pikërisht ajo që kemi në koshin e kripës. Sensori në vetvete është shumë i vogël dhe i vështirë për tu trajtuar. Si e tillë, mund të blihet si një modul që përmban një ndërfaqe I2C. Kjo e bën shumë më të lehtë lidhjen me mikrokontrolluesit e tjerë si Arduino ose Raspberry Pi. Meqenëse dritaret me lazer dhe sensorët janë shumë të vegjël, një shtresë filmi ngjitës përdoret për të ndaluar çdo papastërti që bllokon pajisjen. Moduli duhet të qëndrojë i sheshtë në krye të zbutësit të ujit dhe kështu telat ose saldimi nuk duhet të dalin në anën e sensorit të moduli. Kjo u arrit duke e mbështetur modulin gjatë saldimit, sensorit poshtë, në një copë druri për të ndaluar ngjitjen ose tela që formojnë gunga në anën e sensorit.

Hapi 2: Programimi i ESP-07

Qëllimi ishte që monitoruesi i nivelit të kripës të nxitej nga bateria dhe kështu u zgjodh një version i modulit të çipave ESP8266 për të minimizuar rrymën e gatishmërisë dhe për të dhënë jetëgjatësinë e baterisë të paktën një vit. Ndryshe nga disa nga versionet më të sofistikuara të cilat përfshijnë rregullatorë të tensionit dhe një ndërfaqe USB, disa komponentë shtesë duhet të shtohen në ESP-07 të zhveshur të përdorur në këtë projekt. Një përshtatës serik lidhet përkohësisht për të ndezur ESP-07 dhe monitor porti serik gjatë testimit. Mbani në mend se përshtatësi serik do të hiqet sapo të jemi të lumtur që gjithçka funksionon si duhet, mos e bëni atë shumë të fortë. Për disa arsye, linjat SDA dhe SCL kishin nevojë për ndërrim për ta bërë sensorin të funksionojë, provojeni këtë nëse diapazoni është i mbërthyer në shkallë të plotë. Ndoshta një veçori e prodhimit kinez? Një bateri litium -klorid litium përdoret për të fuqizuar këtë projekt. Madhësia AA e kësaj baterie ka një tension të qëndrueshëm prej 3.6V dhe kapacitet 2600 mAh, ideale për të fuqizuar ESP-07. Këto bateri mund të gjenden në furnizuesit e specializuar të baterive, por jo në shitoret e zakonshme të shitjes me pakicë. Unë mendoj se ata nuk guxojnë të lënë publikun e gjerë të humbasë një bateri dyfishi i tensionit normal!

Kur fuqizohet ESP-07, kunjat bëjnë gjëra të çuditshme derisa të përfundojë rutinën e fillimit. Si masë sigurie, rezistorët përfshihen në lidhjet me daljet e modulit për të parandaluar çdo rrymë dëmtuese. Skica Arduino për këtë projekt është bashkangjitur në skedarin tekst. Si zakonisht, do t'ju duhet ta redaktoni me kredencialet tuaja të ruterit dhe një çelës API nga llogaria juaj ThingSpeak. Gjithashtu, një adresë IP statike përdoret për të shpejtuar kohën e lidhjes WiFi dhe për të kursyer rrymën. Kjo mund të përfshijë ndryshimin e adresave IP që të përputhen me rrjetin tuaj. Shënim presjet përdoren në adresën IP dhe jo në një periudhë! Ka një sasi të madhe informacioni në internet rreth ndezjes dhe përdorimit të ESP8266 nëse keni nevojë për më shumë ndihmë. Si përmbledhje, ndezja vazhdon si më poshtë:

Nisni Arduino IDE në PC dhe sigurohuni që bordi ESP8266 është i instaluar dhe i zgjedhur Mund t'ju duhet të instaloni bibliotekat për sensorin dhe WiFi Ngarkoni skicën e monitorit të bashkangjitur më poshtë dhe modifikoni sipas nevojës Kontrolloni skicat e skicës pa gabime Lidhni GPIO0 me tokën përmes një rezistori 5k bateri në mbajtëse Futeni përshtatësin USB Kodi i ngarkimit duke kontrolluar që lidhet siç duhet Hiqeni baterinë dhe më pas hiqni lidhjen GPIO0. Nisni monitorin serik dhe zëvendësoni baterinë Duhet të përshëndeteni me printimet serike nga skica para se moduli të hyjë në gjumë

Reduktimi i kohës së ciklit në rreth 20 sekonda do ta bëjë debugging shumë më të lehtë. Gjithashtu, në varësi të ruterit tuaj, koha e lidhjes mund të ketë nevojë të rregullohet për të dhënë një lidhje të besueshme. Pasi të funksionojë gjithçka, përshtatësi USB mund të hiqet dhe monitori mund të lidhet për shërbim.

Hapi 3: Instalimet përfundimtare

Kur mendojmë se monitori është vendosur ashtu siç na pëlqen, instalimet elektrike mund të rregullohen si në foto. LED i kuq i energjisë duhet të hiqet pasi ky është një rrjedhje energjie gjatë gjumit të thellë. Mund të hiqet butësisht me një vidhosës ose të mos rrihet. Nëse sinjali WiFi është në anën e ulët, diapazoni mund të përmirësohet duke lidhur një antenë të jashtme. Në këtë rast, lidhja që bashkon antenën qeramike duhet të hiqet si LED. Duhet të ketë gjithmonë një antenë të jashtme të lidhur nëse ESP-07 funksionon pa lidhjen e antenës qeramike.

Hapi 4: Instalimi i sensorit

Sensori ka nevojë për montim mbi nivelin më të lartë të kripës në rezervuarin e shëllirës. Në këtë instalim, kapaku i zbutësit të ujit doli të ishte një vend i përshtatshëm për të vendosur sensorin. Një vrimë e vogël është shpuar në kapak në mënyrë që sensori të shikojë nivelin e kripës. Meqenëse përzierja e shëllirës është shumë gërryese, një shtresë filmi kapës përdoret për të mbuluar vrimën dhe për të mbrojtur sensorin. Bateria dhe ESP-07 gjithashtu mund të montohen pranë sensorit në kapak. Gjithmonë ekziston mundësia e lidhjes së një antene të jashtme nëse fuqia e sinjalit WiFi rezulton margjinale. Në këtë instalim, sensori, ESP-07 dhe bateria ishin thjesht ngjitur në pjesën e sipërme të kapakut ndërsa zbutësi i ujit ishte futur në një dollap. Një rast i duhur do të ishte i nevojshëm në situata më të ekspozuara.

Hapi 5: Jeta e baterisë

Për të vlerësuar jetëgjatësinë e baterisë, duhet të matim rrymën dhe rrymën e gatishmërisë kur monitori është zgjuar. Kjo u tregua mjaft e vështirë sepse ESP-07 lehtë mund të bllokohet kur bën ndryshime si ndryshimi i diapazonit të njehsorëve. Zgjidhja përfundimtare ishte shtimi i një rezistence 0.1 Ohm në prizën e energjisë dhe matja e rrymës me një shtrirje gjatë periudhës së zgjimit. Çdo matje zgjati 6.7 sekonda me një rrymë mesatare prej 77mA. Rryma e gjumit u mat duke vendosur paraprakisht një diodë dhe një rezistencë 5k në prizën e energjisë. Dioda mbart rrymën e zgjimit, por rryma e ulët e gatishmërisë bartet nga rezistenca. Kjo dha një rrymë gatishmërie prej 28.8 uA. Koha e gjumit në program është vendosur në rreth 1 orë midis matjeve. Gjatë një viti, monitori do të përdorë 250 mAh në gatishmëri dhe 1255 mAh zgjuar ose 1505 mAh gjithsej. Bateria 2600 mAh e përdorur në këtë monitor duhet të zgjasë lehtësisht mbi një vit. Jeta e baterisë mund të zgjatet edhe më tej duke matur nivelin e kripës më rrallë. Fatkeqësisht koha e gjumit të ESP-07 nuk mund të bëhet lehtë më gjatë se rreth një orë. Një mënyrë për ta zgjidhur këtë problem është të zgjoni ESP-07 çdo orë dhe pastaj ta vendosni përsëri në gjumë menjëherë. Ekziston një zgjedhje e mos zgjimit të modemit dhe grafiku tregon se kjo përgjysmon sasinë e energjisë së përdorur. Duke matur nivelin e kripës vetëm 4 herë në ditë, mund të presim një jetëgjatësi të baterisë prej rreth 5 vjetësh. Kodi më poshtë përdor kujtesën ESP8266 RTC për të ruajtur sa herë moduli ka qenë në gjumë të thellë. Në këtë skicë, ka 6 periudha gjumi para se të bëni një matje e cila jep 7 orë midis leximeve. Sigurisht që kjo mund të përshtatet mirë me aplikacionin tuaj. Gjithmonë kapeni baterinë fort në vend, një lidhje e ndërprerë mund të bllokojë ESP-07 dhe të shkarkojë baterinë. Bateria duhet të zgjasë disa vjet para se të zëvendësohet me këto kohë më të gjata të gjumit. Përsëri është mirë që të testoni modulin me 10 sekonda gjumë, 7 orë është një kohë e gjatë për të pritur për të kontrolluar nëse funksionon…

Hapi 6: Grafiku i Nivelit të Kripës

Dy tabelat tregojnë nivelin e kripës në zbutësin e ujit dhe fuqinë e sinjalit WiFi, një mjet i dobishëm për të gjuajtur probleme. Rigjenerimi i këtij zbutësi uji kontrollohet me metër dhe duke qenë një model rezervuari binjak, rezervuarët mund të kalojnë në çdo kohë të ditës. Grafiku i nivelit të kripës tregon kur ndodhi rigjenerimi dhe koha midis rigjenerimeve jep një ide të përdorimit të ujit. Ky monitor jo vetëm që tregon kur nevojitet më shumë kripë, por në një zbutës të matur, mund të nxjerrë në pah përdorimin e tepërt të ujit. VL53L0X ka një rreze deri në rreth 2m, në varësi të sipërfaqes reflektuese. Aplikime të tjera janë të mundshme si monitorimi i niveleve të rezervuarit të naftës ose ujit ku thellësia ndryshon ngadalë me kalimin e kohës.

Hapi 7: Kujtesë me email

Email -et përkujtues për nivelet e ulëta të kripës mund të dërgohen nga ThingSpeak. Kjo përfshin vendosjen e dy aplikacioneve nga menyja APPS, e para është një Analizë MATLAB që do të kompozojë dhe dërgojë një email nëse niveli i kripës tejkalon një kufi të përcaktuar. Aplikacioni tjetër është një TimeControl ku mund të vendosni sa shpesh të kontrolloni nivelin e kripës. Vendosja e aplikacionit TimeControl është mjaft intuitive, në këtë rast, niveli i kripës kontrollohet çdo ditë duke drejtuar Analizën MATLAB. Një email bezdisës do të dërgohet çdo ditë sapo niveli i kripës të arrijë nivelin e ulët. Analiza MATLAB e përdorur në këtë Udhëzues është bashkangjitur më poshtë. Do të ketë nevojë të përditësohet me ID -në e kanalit tuaj dhe ApiKey. Gjithashtu, niveli minimal i kripës për rezervuarin tuaj duhet të futet në deklaratën 'nëse'. Shpresojmë se kjo siguron detaje të mjaftueshme për të marrë email pa pasur nevojë të thelloheni në ndërlikimet e kodimit të ThingSpeak.