Vedenpehmentimen suolan tason valvonta: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Vedenpehmentimet toimivat ioninvaihtomenetelmällä, jossa kovasta vedestä peräisin olevat kalsium- ja magnesiumionit vaihdetaan natriumkloridin (suolan) kanssa erityisen hartsin kautta. Vesi menee paineastiaan, jossa se liikkuu hartsihelmien läpi, ja kalsium ja magnesium korvataan natriumilla. Hartsihelmet loppuvat lopulta eivätkä pysty ottamaan enää kovia mineraaleja. Lataus- tai regenerointiprosessi johtaa suolavesiliuoksen hartsihelmien läpi, mikä irrottaa kovuusmineraalit ja huuhtelee ne vaarattomasti viemäriin. Hartsihelmet jätetään virkistyneiksi ja ovat valmiita lisäämään pehmennettyä vettä.

Ioninvaihtuvia vedenpehmennysaineita on useita muotoja ja kokoja, mutta niillä kaikilla on yksi yhteinen piirre: suolavesisäiliö, joka on täytettävä suolalla muutaman viikon välein, jotta taataan pehmeän veden säännöllinen saanti. Vedenpehmentimet eivät ole aivan houkuttelevia laitteita, joten ne karkotetaan johonkin saavuttamattomaan paikkaan, mikä tarkoittaa erityistä käyntiä suolapitoisuuden tarkistamiseksi. Useimmiten vihjeen lisääminen lisää suolaa tulee kotitalouksien jäsenistä, jotka tarttuvat kovaan veteen. Tarvitaan sopiva ja unohdettava suolatasoanturi, joka voi lähettää muistutuksen, kun suola on vähissä huuhteluaineessa. Tässä opetusohjelmassa etäisyysanturia käytetään vedenpehmentimen suolatason mittaamiseen muutaman tunnin välein ja tulos julkaistaan ThingSpeakissa. Kun suolapitoisuus laskee, ThingSpeak lähettää muistutusviestin, joka täyttää suolaveden säiliön suolalla. Vaikka joudut ostamaan kaikki komponentit, kokonaiskustannukset ovat noin 10 dollaria. Tämän projektin toteuttamiseen tarvitaan lukuisia taitoja, kuten juottaminen tai Arduino IDE: n käyttö. Kaikki nämä tekniikat on käsitelty muissa ohjeissa, eikä niitä toisteta tässä.

Tarvikkeet

AA-paristopidike VL53L0X-vaihtomoduuli BAT43 Shottky-diodi 100nF kondensaattori 2 x 5k vastukset 2 x 470 ohmin vastukset FT232RL-sarjamoduuli AA-kokoinen litium-tionyylikloridiakku ESP-07-mikrokontrollerimoduuli Muut tarvikkeet, johto, laatikko jne.

Vaihe 1: Suolatason ilmaisin

VL53L0X: ää käytetään vedenpehmentimen suolapinnan tunnistamiseen. Anturi toimii lähettämällä valopulssin ja mittaamalla takaisinheijastamiseen kuluvan ajan. Parhaat tulokset saadaan käyttämällä valkoista heijastavaa pintaa pimeässä, juuri sitä mitä meillä on suolasäiliössä, itse anturi on hyvin pieni ja vaikeasti käsiteltävä. Sellaisena se voidaan ostaa moduulina, joka sisältää I2C -liitännän. Tämä helpottaa huomattavasti yhteyden muodostamista muihin mikro -ohjaimiin, kuten Arduinoon tai Raspberry Pi: hen. Koska laser- ja anturi -ikkunat ovat hyvin pieniä, laitetta estävän lian estämiseksi käytetään kalvokerrosta. moduuli. Tämä saavutettiin asettamalla moduuli juottamisen aikana, anturi alas, puukappaleen päälle, jotta juotos tai langan muodostavat kuoppia anturipuolella.

Vaihe 2: ESP-07: n ohjelmointi

Tarkoituksena oli tehdä suolapitoisuusmonitorista paristokäyttöinen, joten ESP8266-sirumoduulin paljaat versiot valittiin minimoimaan valmiusvirta ja antamaan vähintään vuoden akunkesto. Toisin kuin jotkut kehittyneemmät versiot, jotka sisältävät jännitesäätimet ja USB-liitännän, joitain lisäosia on lisättävä tässä projektissa käytettyyn paljaaseen ESP-07: een. Sarjasovitin on tilapäisesti kytketty ESP-07: n ja näytön sarjaporttiin testin aikana. Muista, että sarjasovitin poistetaan, kun olemme tyytyväisiä siihen, että kaikki toimii oikein, älä tee siitä liian lujaa. Jostain syystä SDA- ja SCL -linjat piti vaihtaa, jotta anturi toimisi. Kokeile tätä, jos alue on jumissa täydellä asteikolla. Ehkä kiinalainen valmistuksen erikoisuus? Tämän projektin virtalähteenä käytetään litiumtionyylikloridiakkua. Tämän akun AA-koon jännite on 3,6 V ja kapasiteetti 2600 mAh, mikä on ihanteellinen ESP-07: n virransyöttöön. Näitä paristoja on saatavana erikoisakkujen toimittajilta, mutta ei tavallisista vähittäismyymälöistä. Luulen, että he eivät uskalla päästää suurta yleisöä irti akusta, joka on kaksinkertainen normaaliin jännitteeseen verrattuna!

Kun ESP-07 käynnistyy, nastat tekevät outoja asioita, kunnes se lopettaa käynnistysrutiinin. Turvallisuussyistä moduulilähtöjen liitäntöihin sisältyy vastuksia, jotka estävät vahingolliset virrat. Arduino -luonnos tätä projektia varten on liitetty tekstitiedostoon. Kuten tavallista, sinun on muokattava sitä omilla reitittimen tunnuksillasi ja ThingSpeak -tilisi sovellusliittymäavaimella. Lisäksi staattista IP -osoitetta käytetään nopeuttamaan WiFi -yhteysaikaa ja säästämään virtaa. Tämä voi edellyttää IP -osoitteiden muuttamista vastaamaan verkkoa. Huomautuspilkkuja käytetään IP -osoitteessa eikä pisteessä! Internetissä on valtava määrä tietoa ESP8266: n vilkkumisesta ja käytöstä, jos tarvitset lisäapua. Yhteenvetona vilkkuminen tapahtuu seuraavasti:

Käynnistä Arduino IDE tietokoneessa ja varmista, että ESP8266 -kortti on asennettu ja valittu Saatat joutua asentamaan anturin ja WiFiLoad -kirjastot alla olevaan monitoriluonnokseen ja muuttamaan niitä tarpeen mukaan Tarkista luonnoskokoonpanot ilman virheitä Liitä GPIO0 maahan 5 k: n vastuksen kautta akku pidikkeeseen Kytke USB -sovitin Lataa koodi, joka tarkistaa, että se on liitetty oikein Irrota akku ja poista GPIO0 -yhteys Käynnistä sarjamonitori ja vaihda akku Luonnoksen sarjatulokset otetaan vastaan ennen kuin moduuli menee nukkumaan

Sykliajan lyhentäminen noin 20 sekuntiin helpottaa virheenkorjausta. Lisäksi reitittimestä riippuen yhteysaikaa on ehkä muutettava luotettavan linkin luomiseksi. Kun kaikki toimii, USB -sovitin voidaan poistaa ja näyttö voidaan kytkeä huoltoon.

Vaihe 3: Lopullinen johdotus

Kun ajattelemme, että näyttö on asetettu haluamallamme tavalla, johdot voidaan järjestää kuten kuvassa. Punainen virran merkkivalo on poistettava, koska se kuluttaa virtaa syvän unen aikana. Se voidaan puristaa varovasti ruuvimeisselillä tai juottamatta. Jos WiFi -signaali on matalalla puolella, kantamaa voidaan parantaa liittämällä ulkoinen antenni. Tässä tapauksessa keraamisen antennin yhdistävä linkki on poistettava LED -valon tavoin. Jos ESP-07: tä käytetään ilman keraamista antennilinkkiä, siihen on aina oltava kytkettynä ulkoinen antenni.

Vaihe 4: Anturin asennus

Anturi on asennettava lämmönkeruunesteen korkeimman suolapitoisuuden yläpuolelle. Tässä asennuksessa vedenpehmentimen kansi osoittautui käteväksi paikkaan anturin sijoittamiseen. Kannessa on pieni reikä, jotta anturi voi nähdä suolan tason. Koska lämmönkeruuliuoksen seos on erittäin syövyttävää, reiän peittämiseksi ja anturin suojaamiseksi käytetään kalvokerrosta. Akku ja ESP-07 voidaan asentaa myös kannessa olevan anturin viereen. Aina on mahdollisuus kytkeä ulkoinen antenni, jos WiFi-signaalin voimakkuus osoittautuu vähäiseksi. Tässä asennuksessa anturi, ESP-07 ja akku olivat liimattu juuri kannen yläosaan vedenpehmentimen ollessa piilossa kaapissa. Asianmukainen tapaus olisi tarpeen alttiimpiin tilanteisiin.

Vaihe 5: Akun kesto

Akun keston arvioimiseksi meidän on mitattava valmiustilavirta ja -virta, kun näyttö on hereillä. Tämä osoittautui melko vaikeaksi, koska ESP-07 voi helposti lukita, kun tehdään muutoksia, kuten mittarialueita muutettaessa. Lopullinen ratkaisu oli lisätä 0,1 ohmin vastus virtajohtoon ja mitata virta laajuudella herätyksen aikana. Jokainen mittaus kesti 6,7 sekuntia ja keskimääräinen virta oli 77 mA. Univirta mitattiin asettamalla diodi ja 5 k vastus rinnakkain virtajohtoon. Diodi kuljettaa herätysvirtaa, mutta vastus kuljettaa alhaista valmiusvirtaa. Tämä antoi valmiusvirran 28,8 uA. Ohjelman uniaika on asetettu noin 1 tuntiin mittausten välillä. Yli vuoden ajan näyttö käyttää 250 mAh valmiustilassa ja 1255 mAh hereillä tai 1505 mAh yhteensä. Tässä näytössä käytettävän 2600 mAh: n akun pitäisi kestää helposti yli vuoden. Valitettavasti ESP-07: n uniaikaa ei voida helposti pidentää noin tunniksi. Yksi tapa kiertää tämä ongelma on herättää ESP-07 joka tunti ja laittaa se sitten takaisin nukkumaan välittömästi. Valittavana on modeemin herättämättä jättäminen ja kaavio osoittaa, että tämä puolittaa käytetyn virran. Kun mittaamme suolatasoa vain 4 kertaa päivässä, voimme odottaa pariston kestävän noin 5 vuotta. Alla oleva koodi käyttää ESP8266 RTC -muistia muistiin, kuinka monta kertaa moduuli on ollut syvässä unessa. Tässä luonnoksessa on 6 uniaikaa ennen mittausta, joka antaa lukemien välillä 7 tuntia. Tämä voidaan tietysti hienosäätää sovellukseesi. Napsauta akku aina tukevasti paikalleen, keskeytynyt yhteys voi lukita ESP-07: n ja tyhjentää akun. Akun pitäisi kestää useita vuosia ennen vaihtamista näillä pidemmillä uniajoilla. Jälleen on parasta testata moduuli 10 sekunnin unilla, 7 tuntia on pitkä aika odottaa tarkistaa, toimiiko se…

Vaihe 6: Suolatason kaavio

Molemmat kaaviot osoittavat vedenpehmentimen suolapitoisuuden ja WiFi -signaalin voimakkuuden, joka on hyödyllinen vianetsintätyökalu. Tämän vedenpehmentimen uudelleensuuntaamista ohjataan mittarilla, ja koska se on kaksisäiliömalli, säiliöt voivat vaihtaa milloin tahansa vuorokauden aikana. Suolapitoisuustaulukko osoittaa, milloin regenerointi tapahtui, ja regenerointien välinen aika antaa käsityksen veden käytöstä. Tämä näyttö ei ainoastaan näytä, kun tarvitaan enemmän suolaa, vaan myös annosteltavalla huuhteluaineella. Se voi korostaa liiallista veden käyttöä. Muut sovellukset ovat mahdollisia, kuten öljyn tai vesisäiliön tason valvonta, jossa syvyys muuttuu hitaasti ajan myötä.

Vaihe 7: Sähköpostimuistutus

ThingSpeak voi lähettää muistutusviestejä alhaisesta suolapitoisuudesta. Tämä edellyttää kahden sovelluksen määrittämistä SOVELLUKSET -valikosta. Ensimmäinen on MATLAB -analyysi, joka laatii ja lähettää sähköpostin, jos suolapitoisuus ylittää määritetyn rajan. Toinen sovellus on TimeControl, jossa voit päättää, kuinka usein suolapitoisuus tarkistetaan. Kipeä sähköposti lähetetään päivittäin, kun suolapitoisuus saavuttaa alhaisen tason. Tässä ohjeessa käytetty MATLAB -analyysi on liitteenä alla. Se on päivitettävä omalla kanavatunnuksellasi ja ApiKey -tunnuksellasi. Lisäksi säiliön vähimmäissuolataso on lisättävä "jos" -lausekkeeseen. Toivottavasti tämä antaa tarpeeksi yksityiskohtia sähköpostien vastaanottamiseksi tarvitsematta perehtyä ThingSpeak -koodauksen monimutkaisuuksiin.