Reaaliaikainen kaivon veden lämpötila, johtavuus ja vedenpinnan mittari: 6 vaihetta (kuvilla)

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

Nämä ohjeet kuvaavat kuinka rakentaa edullinen, reaaliaikainen vesimittari lämpötilan, sähköjohtavuuden (EC) ja kaivojen vedenpinnan seurantaan. Mittari on suunniteltu roikkumaan kaivetun kaivon sisällä, mittaamaan veden lämpötilan, EY: n ja vedenpinnan kerran päivässä ja lähettämään tiedot WiFi- tai matkapuhelinyhteyden kautta Internetiin katseltavaksi ja ladattavaksi. Osien kustannukset mittarin rakentamisesta ovat noin 230 dollaria Can WiFi -versiossa ja 330 $ matkapuhelinversiossa. Vesimittari on esitetty kuvassa 1. Täydellinen raportti, joka sisältää rakennusohjeet, osaluettelon, vinkit mittarin rakentamiseen ja käyttöön sekä mittareiden asentamisesta vesikaivoon, on liitteenä olevassa tiedostossa (EC Meter Instructions.pdf). Aiemmin julkaistu versio tästä vesimittarista on saatavana vain vedenpinnan seurantaan (https://www.instructables.com/id/A-Real-Time-Well- …).

Mittari käyttää kolme anturia: 1) ultraäänianturi kaivon syvyyden mittaamiseen; 2) vedenpitävä lämpömittari veden lämpötilan mittaamiseen ja 3) kotitalouksien yleinen kaksipiippinen pistoke, jota käytetään edullisena EC-anturina veden sähkönjohtavuuden mittaamiseen. Ultraäänianturi on kiinnitetty suoraan mittarin koteloon, joka roikkuu kaivon yläosassa ja mittaa etäisyyden anturin ja kaivon vedenpinnan välillä; ultraäänianturi ei ole suorassa kosketuksessa kaivon veden kanssa. Lämpötila- ja EC -anturit on upotettava veden alle. nämä kaksi anturia on kiinnitetty mittarin koteloon kaapelilla, joka on riittävän pitkä, jotta anturit voivat ulottua vedenpinnan alapuolelle.

Anturit on liitetty esineiden internet (IoT) -laitteeseen, joka muodostaa yhteyden WiFi-verkkoon tai matkapuhelinverkkoon ja lähettää vesitiedot piirrettävään verkkopalveluun. Tässä projektissa käytetty verkkopalvelu on ThingSpeak.com (https://thingspeak.com/), joka on vapaasti käytettävissä ei-kaupallisiin pienprojekteihin (alle 8 200 viestiä päivässä). Jotta mittarin WiFi -versio toimisi, sen on sijaittava lähellä WiFi -verkkoa. Kotitalousvesikaivot täyttävät usein tämän ehdon, koska ne sijaitsevat lähellä taloa, jossa on WiFi. Mittari ei sisällä dataloggeria, vaan lähettää vesitiedot ThingSpeakiin, missä ne tallennetaan pilveen. Siksi, jos tiedonsiirto -ongelmassa (esim. Internet -katkoksen aikana) kyseisen päivän vesitietoja ei lähetetä ja ne menetetään pysyvästi.

Tässä esitettyä mittarisuunnittelua muutettiin sen jälkeen, kun mittari tehtiin kotitalouksien vesisäiliön vedenpinnan mittaamiseen ja vedenpinnan ilmoittamiseen Twitterin kautta (https://www.instructables.com/id/Wi-Fi-Twitter-Wat…). Suurimmat erot alkuperäisen ja tässä esitetyn rakenteen välillä ovat kyky käyttää mittaria AA-paristoilla langallisen virtalähteen sijasta, mahdollisuus tarkastella tietoja aikasarjakaaviossa Twitter-viestin sijasta, ultraäänianturi, joka on suunniteltu erityisesti vedenpinnan mittaamiseen sekä lämpötila- ja EC -antureiden lisäämiseen.

Edullinen, mittatilaustyönä valmistettu EC-anturi, joka on valmistettu yleisellä kotitalouspistokkeella, perustui anturisuunnitteluun lannoitepitoisuuksien mittaamiseksi hydroponics- tai aquaponics-toiminnassa (https://hackaday.io/project/7008-fly -sodat-hakkeri…). EC -anturin johtavuusmittaukset lämpötilakompensoidaan käyttämällä veden lämpötila -anturin antamia lämpötilatietoja. Mittatilaustyönä valmistettu EC-anturi perustuu yksinkertaiseen sähköpiiriin (DC-jännitteenjakaja), jota voidaan käyttää vain suhteellisen nopeisiin, erillisiin johtavuuden mittauksiin (eli ei jatkuviin EC-mittauksiin). Johtavuutta voidaan mitata tällä rakenteella noin viiden sekunnin välein. Koska tämä piiri käyttää tasavirtaa eikä vaihtovirtaa, johtavuuden mittaaminen alle viiden sekunnin välein voi aiheuttaa veden ionien polarisoitumisen, mikä johtaa virheellisiin lukemiin. Räätälöity EC-anturi testattiin kaupallista EC-mittaria (YSI EcoSense pH/EC 1030A) vastaan, ja sen havaittiin mittaavan johtavuutta noin 10%: ssa kaupallisesta mittarista ratkaisujen osalta, jotka ovat ± 500 uS/cm: n sisällä anturin kalibrointiarvosta. Haluttaessa halpa, mittatilaustyönä valmistettu EC-anturi voidaan korvata kaupallisesti saatavalla anturilla, kuten Atlas Scientific -johtavuusanturilla (https://atlas-scientific.com/probes/conductivity-p…).

Tämän raportin vesimittari on suunniteltu ja testattu suurikokoisille (sisähalkaisijaltaan 0,9 m) kaivetuille kaivoille, joiden syvyys on matala (alle 10 m maanpinnan alapuolella). Sitä voitaisiin kuitenkin mahdollisesti käyttää vedenpinnan mittaamiseen muissa tilanteissa, kuten ympäristön seurantakaivoissa, porauskaivoissa ja pintavesimuodostumissa.

Alla on vaiheittaiset ohjeet vesimittarin rakentamisesta. On suositeltavaa, että rakentaja lukee kaikki rakentamisen vaiheet ennen mittarin rakentamisen aloittamista. Tässä projektissa käytetty IoT -laite on hiukkasfotoni, ja siksi seuraavissa osissa termejä "IoT -laite" ja "fotoni" käytetään keskenään.

Tarvikkeet

Taulukko 1: Osaluettelo

Elektroniset osat:

Vedenkorkeusanturi - MaxBotix MB7389 (5 metrin alue)

Vedenpitävä digitaalinen lämpötila-anturi

IoT -laite - hiukkasfotoni otsikoilla

Antenni (antenni asennettuna mittarikotelon sisään) - 2,4 GHz, 6dBi, IPEX- tai u. FL -liitin, 170 mm pitkä

Jatkojohto johtavuusanturin valmistukseen - 2 piikkiä, yhteinen ulkojohto, pituus 5 m

Johtoa käytetään lämpötila -anturin laajentamiseen, 4 johdinta, pituus 5 m

Johto - hyppyjohdin, jossa on työntöliittimet (pituus 300 mm)

Akku - 4 x AA

Paristot - 4 x AA

Putkisto- ja laitteisto -osat:

Putki - ABS, halkaisija 50 mm, pituus 125 mm

Yläsuojus, ABS, 50 mm (2 tuumaa), kierretty tiivisteellä vesitiiviin tiivisteen aikaansaamiseksi

Alakorkki, PVC, 50 mm (2 tuumaa) ja ¾ tuuman NPT -kierre, joka sopii anturiin

2 putkiliitintä, ABS, 50 mm (2 tuumaa) ylä- ja alakannen liittämiseksi ABS -putkeen

Silmäpultti ja 2 mutteria, ruostumatonta terästä (1/4 tuumaa) ripustimen valmistamiseksi yläkannessa

Muut materiaalit: sähköteippi, teflonnauha, lämpökutistuma, pilleripullo EC -anturin suojuksen valmistamiseksi, juote, silikoni, liima asennuskoteloon

Vaihe 1: Kokoa mittarikotelo

Kokoa mittarikotelo kuvien 1 ja 2 mukaisesti. Kokonaispituus kootusta mittarista, kärjestä kärkeen anturi ja silmukkapultti mukaan lukien, on noin 320 mm. Mittarikotelon valmistuksessa käytettävä halkaisijaltaan 50 mm: n ABS -putki on leikattava noin 125 mm: n pituiseksi. Näin kotelon sisällä on riittävästi tilaa IoT-laitteen, akun ja 170 mm: n sisäisen antennin sijoittamiseen.

Tiivistä kaikki liitokset joko silikonilla tai ABS -liimalla, jotta kotelo on vesitiivis. Tämä on erittäin tärkeää, muuten kosteus voi päästä kotelon sisään ja tuhota sen sisäiset osat. Kotelon sisään voidaan sijoittaa pieni kuivausainepakkaus kosteuden imeyttämiseksi.

Asenna silmäpultti yläkorkkiin poraamalla reikä ja asettamalla silmukkapultti ja mutteri paikalleen. Kotelon sisä- ja ulkopuolelta tulee käyttää mutteria silmukkapultin kiinnittämiseksi. Silikoni korkin sisäpuolella pultin reiästä, jotta se olisi vesitiivis.

Vaihe 2: Kiinnitä johdot antureihin

Veden tasoanturi:

Kolme johtoa (katso kuva 3a) on juotettava vedenpinnan anturiin, jotta se voidaan kiinnittää fotoniin (eli anturin nastat GND, V+ja nasta 2). Johtojen juottaminen anturiin voi olla haastavaa, koska anturin liitäntäreiät ovat pieniä ja lähellä toisiaan. On erittäin tärkeää, että johdot on juotettu kunnolla anturiin, jotta fyysiset ja sähköiset liitännät ovat hyvät ja vahvat, eikä vierekkäisten johtojen välissä ole juotoskaaria. Hyvä valaistus ja suurentava linssi auttavat juotosprosessissa. Niille, joilla ei ole aikaisempaa juotoskokemusta, suositellaan jonkinlaista juottamista ennen johtojen juottamista anturiin. Juotoksen online-opetusohjelma on saatavana SparkFun Electronicsilta (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder…).

Kun johdot on juotettu anturiin, kaikki ylimääräinen paljas lanka, joka tarttuu anturista, voidaan leikata pois noin 2 mm: n pituisilla lankaleikkureilla. On suositeltavaa, että juotosliitokset on peitetty paksulla silikonihelmellä. Tämä lisää liitosten lujuutta ja vähentää korroosion ja sähköongelmien mahdollisuutta anturiliitännöissä, jos kosteutta joutuu mittarin koteloon. Sähköteippi voidaan myös kääriä anturiliitännän kolmen johdon ympärille lisäsuojaksi ja vedonpoistoon, mikä vähentää mahdollisuutta, että johdot katkeavat juotosliitoksista.

Anturijohtimien toisessa päässä voi olla push-on-tyyppiset liittimet (katso kuva 3b) kiinnitettäväksi fotoniin. Push-on-liittimien käyttö helpottaa mittarin kokoamista ja purkamista. Anturijohtojen tulee olla vähintään 270 mm pitkiä, jotta ne voivat ulottua mittarikotelon koko pituudelle. Tämä pituus mahdollistaa fotonin yhdistämisen kotelon yläpäästä anturin ollessa paikallaan kotelon alaosassa. Huomaa, että tämä suositeltu langan pituus olettaa, että mittarin kotelon valmistuksessa käytetty ABS -putki on leikattu 125 mm: n pituiseksi. Varmista ennen johtojen leikkaamista ja juottamista anturiin, että 270 mm: n johdon pituus riittää ulottumaan mittarikotelon yläosan yli, jotta fotoni voidaan liittää kotelon kokoamisen ja anturin pysyvän kiinnityksen jälkeen tapaus.

Vedenkorkeusanturi voidaan nyt kiinnittää mittarin koteloon. Se on kierrettävä tiukasti pohjaosaan teflonnauhalla vesitiiviyden varmistamiseksi.

Lämpösensori:

Vedenpitävässä DS18B20 -lämpötila -anturissa on kolme johtoa (kuva 4), jotka ovat yleensä punaisia (V+), mustia (GND) ja keltaisia (tiedot). Näissä lämpötila -antureissa on tyypillisesti suhteellisen lyhyt, alle 2 m pitkä kaapeli, joka ei ole tarpeeksi pitkä anturin saavuttamiseksi kaivon vedenpinnalle. Sen vuoksi anturikaapelia on jatkettava vedenpitävällä kaapelilla ja liitettävä anturikaapeliin vedenpitävällä liitoksella. Tämä voidaan tehdä päällystämällä juotosliitännät piillä ja sen jälkeen lämpökutistuksella. Ohjeet vedenpitävän liitoksen tekemiseen ovat täällä: https://www.maxbotix.com/Tutorials/133.htm. Jatkojohto voidaan valmistaa käyttämällä tavallista ulkopuhelimen jatkojohtoa, jossa on neljä johdinta ja joka on helppo ostaa verkosta edulliseen hintaan. Kaapelin on oltava riittävän pitkä, jotta lämpötila -anturi voi ulottua mittarin kotelosta ja upottaa veden alle kaivoon, mukaan lukien vedenpinnan lasku.

Jotta lämpötila -anturi toimisi, anturin punaisen (V+) ja keltaisen (data) johtimen väliin on kytkettävä vastus. Vastus voidaan asentaa mittarin kotelon sisään suoraan fotonipinnoille, joihin lämpötila -anturijohdot kiinnittyvät, kuten taulukossa 2 on lueteltu. Vastusarvo on joustava. Tässä projektissa käytettiin 2,2 kOhm: n vastusta, mutta mikä tahansa arvo välillä 2,2 kOhm - 4,7 kOhm toimii. Lämpötila -anturin toiminta edellyttää myös erityistä koodia. Lämpötila -anturikoodi lisätään myöhemmin, kuten on kuvattu kohdassa 3.4 (Ohjelmiston asennus). Lisätietoja lämpötila-anturin liittämisestä fotoniin löytyy opetusohjelmasta täältä:

Lämpötila -anturin kaapeli on työnnettävä mittarin kotelon läpi, jotta se voi kiinnittyä fotoniin. Kaapeli tulee viedä kotelon pohjan läpi poraamalla reikä kotelon pohjakannen läpi (kuva 5). Samaa reikää voidaan käyttää johtavuuden anturin kaapelin liittämiseen, kuten kohdassa 3.2.3 on kuvattu. Kun kaapeli on asennettu, reikä on suljettava perusteellisesti silikonilla, jotta koteloon ei pääse kosteutta.

Johtavuusanturi:

Tässä projektissa käytetty EC -anturi on valmistettu standardista Pohjois -Amerikan tyypin A 2 -piikkisestä sähköpistokkeesta, joka on työnnetty muovisen "pilleripullon" läpi seinän vaikutusten hallitsemiseksi (kuva 6). Seinätehosteet voivat vaikuttaa johtavuuteen, kun anturi on noin 40 mm: n päässä toisesta kohteesta. Pilleripullon lisääminen suojakoteloksi anturin ympärille hallitsee seinävaikutuksia, jos anturi on läheisessä kosketuksessa vesikaivon reunaan tai muuhun kaivon esineeseen. Pilleripullon korkin läpi porataan reikä anturikaapelin asettamiseksi ja pilleripullon pohja leikataan pois, jotta vesi voi virrata pulloon ja olla suorassa kosketuksessa pistokkeiden kanssa.

EC -anturissa on kaksi johtoa, mukaan lukien maadoitusjohto ja datajohto. Ei ole väliä, minkä pistokkeen valitset maa- ja datajohtoiksi. Jos EC -anturin valmistukseen käytetään riittävän pitkää jatkojohtoa, kaapeli on riittävän pitkä saavuttaakseen kaivon vedenpinnan eikä anturikaapelin jatkamiseen tarvita vedenpitävää jatkoa. Vastus on kytkettävä EC -anturin datajohdon ja fotonitapin väliin virran saamiseksi. Vastus voidaan asentaa mittarin kotelon sisälle suoraan fotonitappeihin, joihin EC -anturijohdot kiinnittyvät, kuten taulukossa 2 on lueteltu. Vastusarvo on joustava. Tässä projektissa käytettiin 1 kOhm: n vastusta; 500–2,2 kOhm: n arvo toimii kuitenkin. Korkeammat vastusarvot ovat parempia matalan johtavuuden ratkaisujen mittaamiseen. Näiden ohjeiden mukana toimitettu koodi käyttää 1 kOhm: n vastusta; jos käytetään eri vastusta, vastuksen arvoa on säädettävä koodin rivillä 133.

EC -anturin kaapeli on työnnettävä mittarin kotelon läpi, jotta se voi kiinnittyä fotoniin. Kaapeli on työnnettävä kotelon pohjan läpi poraamalla reikä kotelon pohjakannen läpi (kuva 5). Samaa reikää voidaan käyttää lämpötila -anturin kaapelin liittämiseen. Kun kaapeli on asennettu, reikä on suljettava perusteellisesti silikonilla, jotta koteloon ei pääse kosteutta.

EC -anturi on kalibroitava kaupallisella EC -mittarilla. Kalibrointi suoritetaan kentällä, kuten on kuvattu liitteenä olevan raportin osassa 5.2 (Kenttäasetusmenettely) (EC Meter Instructions.pdf). Kalibrointi tehdään EC -mittarin soluvakion määrittämiseksi. Kennovakio riippuu EC -anturin ominaisuuksista, mukaan lukien metallin tyyppi, josta piikit on tehty, piikkien pinta -alasta ja piikkien välisestä etäisyydestä. Tässä projektissa käytetyn tavanomaisen tyypin A pistokkeen soluvakio on noin 0,3. Lisätietoja johtavuuden teoriasta ja mittaamisesta on saatavilla täältä: https://support.hach.com/ci/okcsFattach/get/100253… ja täältä:

Vaihe 3: Kiinnitä anturit, akku ja antenni IoT -laitteeseen

Kiinnitä kolme anturia, akku ja antenni fotoniin (kuva 7) ja aseta kaikki osat mittarin koteloon. Taulukossa 2 on luettelo kuvassa 7 esitetyistä nastaliitännöistä. Anturit ja akkujohdot voidaan kiinnittää juottamalla suoraan fotoniin tai push-on-tyyppisillä liittimillä, jotka kiinnittyvät fotonin alapuolella oleviin otsatappeihin (kuten kuvassa 2). Push-on-liittimien avulla on helpompi purkaa mittari tai vaihtaa fotoni, jos se epäonnistuu. Fotonin antenniliitäntä vaatii u. FL -tyypin liittimen (kuva 7), ja se on työnnettävä erittäin lujasti fotoniin yhteyden muodostamiseksi. Älä asenna paristoja akkuun ennen kuin mittari on valmis testattavaksi tai asennettu kaivoon. Tässä mallissa ei ole virtakytkintä, joten mittari käynnistetään ja sammutetaan asentamalla ja poistamalla paristot.

Taulukko 2: Luettelo IoT -laitteen (Particle Photon) nastayhteyksistä:

Photon pin D2 - liitä - WL -anturin nasta 6, V+ (punainen johto)

Photon pin D3 - liitä - WL -anturin nasta 2, data (ruskea lanka)

Photon pin GND - liitä - WL -anturin nasta 7, GND (musta johto)

Photon pin D5 - liitä - Lämpötila -anturi, data (keltainen johto)

Fotonippi D6 - liitä - Lämpötila -anturi, V+ (punainen johto)

Fotonippi A4 - liitä - Lämpötila -anturi, GND (musta johto)

Fotonitappi D5 - D6 - Lämpötila -anturi, vastus R1 (liitä 2,2 k: n vastus Photon -nastojen D5 ja D6 väliin)

Photon pin A0 - liitä - EC -anturi, data

Fotonippi A1 - liitä - EC -anturiin, GND

Fotonitappi A2 - A0 - EC -anturi, vastus R2 (liitä 1k: n vastus fotonien A0 ja A2 väliin)

Photon pin VIN - liitä - Akku, V+ (punainen johto)

Fotonippi GND - liitä - Akku, GND (musta johto)

Photon u. FL -tappi - yhdistä - Antenni

Vaihe 4: Ohjelmiston asennus

Ohjelmiston asentamiseksi mittariin tarvitaan viisi päävaihetta:

1. Luo partikkelitili, joka tarjoaa online -käyttöliittymän fotonille. Voit tehdä tämän lataamalla Particle -mobiilisovelluksen älypuhelimeen: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Kun olet asentanut sovelluksen, luo Particle -tili ja lisää online -ohjeet lisäämällä fotoni tilille. Huomaa, että kaikki muut fotonit voidaan lisätä samaan tiliin ilman, että sinun on ladattava Particle -sovellus ja luotava tili uudelleen.

2. Luo ThingSpeak -tili https://thingspeak.com/login ja määritä uusi kanava näyttämään vedenpinnan tiedot. Esimerkki vesimittarin ThingSpeak -verkkosivustosta on esitetty kuvassa 8, jonka voi katsoa myös täältä: https://thingspeak.com/channels/316660 Ohjeet ThingSpeak -kanavan määrittämiseen ovat osoitteessa: https:// docs.particle.io/tutorials/device-cloud/we… Huomaa, että lisäkanavia muille fotoneille voidaan lisätä samaan tiliin ilman tarvetta luoda uutta ThingSpeak-tiliä.

3. "Webhook" tarvitaan veden tason tietojen siirtämiseksi fotonista ThingSpeak -kanavalle. Ohjeet webhookin asettamiseen on liitteenä olevan raportin liitteessä B. (EC Meter Instructions.pdf) Jos rakennetaan useampi kuin yksi vesimittari, jokaiselle lisäfotonille on luotava uusi webhook, jolla on yksilöllinen nimi.

4. Webhook, joka luotiin yllä olevassa vaiheessa, on lisättävä fotonia käyttävään koodiin. Vedenkorkeusmittarin WiFi -version koodi on liitteenä olevassa tiedostossa (Code1_WiFi_Version_ECMeter.txt). Siirry tietokoneella Particle -verkkosivulle https://thingspeak.com/login Kirjaudu Particle -tilille ja siirry Particle -sovelluksen käyttöliittymään. Kopioi koodi ja luo sen avulla uusi sovellus Particle -sovelluksen käyttöliittymässä. Lisää yllä luodun verkkokoukun nimi koodin riville 154. Poista tämä lainausmerkkien sisältämä teksti ja lisää uusi webhook -nimi lainausmerkkeihin riville 154, joka kuuluu seuraavasti: Particle.publish ("Insert_Webhook_Name_Inside_These_Quotes".

5. Koodi voidaan nyt tarkistaa, tallentaa ja asentaa fotoniin. Kun koodi on vahvistettu, se palauttaa virheilmoituksen "OneWire.h: Ei tällaista tiedostoa tai hakemistoa". OneWire on kirjastokoodi, joka käyttää lämpötila -anturia. Tämä virhe on korjattava asentamalla OneWire -koodi hiukkaskirjastosta. Voit tehdä tämän siirtymällä Particle App -käyttöliittymään ja näyttämällä koodisi ja vierittämällä näytön vasemmassa reunassa olevan Kirjastot-kuvakkeen kohdalle (joka sijaitsee aivan kysymysmerkkikuvakkeen yläpuolella). Napsauta Kirjastot -kuvaketta ja etsi OneWire. Valitse OneWire ja napsauta "Sisällytä projektiin". Valitse sovelluksesi nimi luettelosta, napsauta Vahvista ja tallenna sovellus. Tämä lisää kolme uutta riviä koodin alkuun. Nämä kolme uutta riviä voidaan poistaa vaikuttamatta koodiin. On suositeltavaa poistaa nämä kolme riviä, jotta koodirivien numerot vastaavat tämän asiakirjan ohjeita. Jos kolme riviä jätetään paikoilleen, kaikkia tässä asiakirjassa käsiteltyjä koodirivin numeroita edistetään kolmella rivillä. Huomaa, että koodi tallennetaan ja asennetaan fotoniin pilvestä. Tätä koodia käytetään vesimittarin käyttämiseen, kun se on vesikaivossa. Kenttäasennuksen aikana koodiin on tehtävä joitain muutoksia, jotta raportointitiheys asetetaan kerran päivässä ja lisätään tietoja vesikaivosta (tämä on kuvattu liitteenä olevassa tiedostossa "EC Meter Instructions.pdf" osiossa “Mittarin asentaminen vesikaivoon”).

Vaihe 5: Testaa mittari

Mittarin rakentaminen ja ohjelmiston asennus on nyt valmis. Tässä vaiheessa on suositeltavaa testata mittari. Kaksi testiä on suoritettava. Ensimmäisellä testillä varmistetaan, että mittari voi mitata oikein vedenpinnan, EC -arvot ja lämpötilan ja lähettää tiedot ThingSpeakille. Toisella testillä varmistetaan, että fotonin virrankulutus on odotetulla alueella. Tämä toinen testi on hyödyllinen, koska paristot romahtavat odotettua nopeammin, jos fotoni käyttää liikaa virtaa.

Testiä varten koodi on asetettu mittaamaan ja raportoimaan vedenpinta kahden minuutin välein. Tämä on käytännöllinen aika odottaa mittausten välillä, kun mittaria testataan. Jos halutaan erilainen mittaustaajuus, vaihda koodirivillä 19 oleva muuttuja nimeltä MeasureTime haluttuun mittaustaajuuteen. Mittaustiheys syötetään sekunneissa (eli 120 sekuntia vastaa kahta minuuttia).

Ensimmäinen testi voidaan tehdä toimistossa ripustamalla mittari lattian yläpuolelle, kytkemällä se päälle ja tarkistamalla, että ThingSpeak -kanava ilmoittaa tarkasti anturin ja lattian välisen etäisyyden. Tässä testausskenaariossa ultraäänipulssi heijastuu lattiasta, jota käytetään simuloimaan kaivon vedenpintaa. EC- ja lämpötila -anturit voidaan sijoittaa tunnetun lämpötilan ja johtavuuden omaavaan vesisäiliöön (eli kaupallisella EC -mittarilla mitattuna) sen varmistamiseksi, että anturit ilmoittavat oikeat arvot ThingSpeak -kanavalle.

Toista testiä varten akun ja fotonin välinen sähkövirta on mitattava sen varmistamiseksi, että se vastaa fotonitiedotteen spesifikaatioita: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… Kokemus on osoittanut, että tämä testi auttaa tunnistamaan vialliset IoT -laitteet ennen niiden käyttöönottoa kentällä. Mittaa virta asettamalla virtamittari akun positiivisen V+ -johdon (punainen johto) ja fotonin VIN -nastan väliin. Virta on mitattava sekä käyttötilassa että syvässä lepotilassa. Voit tehdä tämän kytkemällä fotonin päälle ja se käynnistyy toimintatilassa (kuten fotonin LED -valo osoittaa syaanin värin), joka kestää noin 20 sekuntia. Käytä virtamittaria tarkkailemaan käyttövirtaa tänä aikana. Tämän jälkeen fotoni siirtyy automaattisesti syvään lepotilaan kahden minuutin ajaksi (kuten fotonin sammutusmerkkivalo osoittaa). Käytä virtausmittaria tarkkaillaksesi syvän unen virtaa tällä hetkellä. Käyttövirran tulisi olla 80-100 mA ja syvän lepovirran 80-100 µA. Jos virta on korkeampi kuin nämä arvot, fotoni on vaihdettava.

Mittari on nyt valmis asennettavaksi vesikaivoon (kuva 9). Ohjeet mittarin asentamisesta vesikaivoon sekä mittarin rakentamis- ja käyttöohjeet ovat liitteenä olevassa tiedostossa (EY -mittarin ohjeet.pdf).

Vaihe 6: Mobiiliversion tekeminen mittarista

Vesimittarin solukkoversio voidaan rakentaa tekemällä muutoksia aiemmin kuvattuun osaluetteloon, ohjeisiin ja koodiin. Matkapuhelinversio ei vaadi WiFi -yhteyttä, koska se muodostaa yhteyden Internetiin solukkosignaalin kautta. Mittarin solukkoversion rakentamisen osien hinta on noin 330 dollaria (ilman veroja ja toimituskuluja), ja noin 4 dollaria kuukaudessa mobiililaitteen IoT -laitteen mukana toimitetusta solukkotietosuunnitelmasta.

Solumittari käyttää samoja osia ja rakennusvaiheita, jotka on lueteltu edellä seuraavin muutoksin:

• Vaihda WiFi IoT -laite (Particle Photon) solukko -IoT -laitteeseen (Particle Electron): https://store.particle.io/collections/cellular/pro… Käytä mittaria rakentaessasi samoja tapiliitäntöjä kuin edellä WiFi -versio mittarista vaiheessa 3.

• Matkapuhelimen IoT-laite käyttää enemmän virtaa kuin WiFi-versio, ja siksi suositellaan kahta akkulähdettä: 3,7 V: n Li-Po-akkua, joka toimitetaan IoT-laitteen mukana, ja akkua, jossa on 4 AA-paristoa. 3,7 V LiPo -akku kiinnitetään suoraan IoT -laitteeseen mukana toimitetuilla liittimillä. AA -akku on liitetty IoT -laitteeseen samalla tavalla kuin edellä on kuvattu mittarin WiFi -versiolle vaiheessa 3. Kenttätestaus on osoittanut, että mittarin matkapuhelinversio toimii noin 9 kuukautta käyttämällä edellä kuvattua akun asetusta. Vaihtoehto sekä AA-akun että 2000 mAh: n 3,7 V: n Li-Po-akun käyttämiselle on käyttää yhtä 3,7 V: n Li-Po-akkua, jonka kapasiteetti on suurempi (esim. 4000 tai 5000 mAh).

• Mittariin on liitettävä ulkoinen antenni, kuten: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p… Varmista, että se on mitoitettu sen taajuuden mukaan, jota matkapuhelinpalveluntarjoaja käyttää mittaria käytetään. Matkapuhelimen IoT -laitteen mukana toimitettu antenni ei sovellu ulkokäyttöön. Ulkoinen antenni voidaan liittää pitkällä (3 m) kaapelilla, jonka avulla antenni voidaan kiinnittää kaivon pään kaivon ulkopuolelle (kuva 10). On suositeltavaa, että antennikaapeli työnnetään kotelon pohjan läpi ja suljetaan perusteellisesti silikonilla kosteuden pääsyn estämiseksi (kuva 11). Suositellaan laadukasta, vedenpitävää, ulkokoaksiaalista jatkojohtoa.

• Matkapuhelimen IoT -laite toimii eri koodilla kuin mittarin WiFi -versio. Mittarin matkapuhelinversion koodi on liitteenä olevassa tiedostossa (Code2_Cellular_Version_ECMeter.txt).