Ammoniakin tunnistuspaketin tekeminen: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tässä opetusohjelmassa aiomme näyttää sinulle, miten ammoniakkiantureita, arduinoa ja vadelmia käytetään ammoniakkipitoisuuden mittaamiseen ja hälytysten ilmoittamiseen, jos ilmassa on vuoto tai liian suuri pitoisuus!

Tämä projekti on kouluprojektimme, itse asiassa koulumme kemiallinen laboratorio halusi järjestelmän havaitsemaan, oliko ammoniakin pitoisuus ilmassa liian korkea. Laboratoriossa on kemiallisen laboratorion huppu, ja opiskelijoiden on kytkettävä nämä huput päälle imemään kemialliset höyryt. Mutta jos he unohtavat käynnistää hupun, myrkylliset höyryt voivat levitä laboratorion sisään. Tämän järjestelmän avulla vastuullinen opettaja voi saada hälytyksen, jos ammoniakkia (joka on yksi myrkyllinen kaasu) havaitaan näiden huppujen ulkopuolella.

Vaihe 1: Materiaalit

Tätä projektia varten tarvitset:

- 2x ammoniakkianturi MQ-137 (tai niin paljon kuin haluat)

- 1x Arduino Uno (siinä on yksi sarjaportti)

- 1x Genuino Mega 2560 (tai muut levyt, joissa on vähintään 2 sarjaporttia)

- 2x HC-05 Bluetooth-moduulia

- 1x Raspberry Pi -malli 3B

- 1x akku 9V

- Johdot, kaapelit ja vastukset

Vaihe 2: Tietojen saaminen antureista

Anturit on kytketty arduino Unoon.

Tämän sovelluksen toteuttamiseksi tähän anturiin on kytkettävä virta. Tätä varten käytetään 5 V ja arduino -kortin massaa. Lisäksi analogiatulo A0 mahdollistaa anturin antaman vastusarvon palauttamisen. Lisäksi Arduino saa virtaa

Valitettavasti nämä anturit eivät tarjoa lineaarista lähtöä, joka on verrannollinen ammoniakkipitoisuuteen. Nämä anturit on valmistettu sähkökemiallisesta kennosta, joka muuttaa pitoisuuteen liittyvää vastusta. Vastus kasvaa pitoisuuden kanssa.

Todellinen ongelma näissä on, että ne on tehty mittaamaan erityyppisiä kaasuja ja sähkökemiallinen kenno reagoi oudosti. Esimerkiksi saman nestemäisen ammoniakinäytteen osalta molemmat anturit tuottavat eri tehon. Ne ovat myös melko hitaita.

Kummassakin tapauksessa arduino muuntaa anturin tuottaman vastuksen 0-5 V: ksi ja sitten "ppm": ksi (= miljoonasosaa, se on tärkeä yksikkö kaasun pitoisuuden mittaamiseen) käyttämällä trendikäyrää ja sen yhtälö näiden antureiden dokumentaatio.

Vaihe 3: Tietojen lähettäminen Bluetoothin kautta

Jotta anturit voidaan asettaa eri paikkoihin laboratoriossa, ne on kytketty suoraan Arduino -korttiin, joka saa virtansa 9 V: n paristosta. Ja ilma -ammoniakin tulosten välittämiseksi Rapsberry -kortille käytetään bluetooth -moduuleja. Ensimmäistä suoraan anturikorttiin kytkettyä korttia kutsutaan orjaksi.

Jos haluat käyttää Bluetooth -moduuleja, ne on ensin määritettävä. Liitä tätä varten moduulin EN -nasta 5 V: iin (LED -valon pitäisi vilkkua 2 sekunnin välein) ja paina moduulin painiketta. Telekoodaa tyhjä koodi arduinoon ja kytke moduulin RX -nasta arduinon TX -nastaan ja päinvastoin. Siirry sen jälkeen sarjamonitoriin, valitse oikea Baud -nopeus (meille se oli 38400 Br) ja kirjoita AT.

Jos sarjamonitori näyttää "Ok", olet siirtynyt AT -tilaan. Voit nyt asettaa moduulin orjaksi tai isäntäksi. Löydät alla olevasta pdf -tiedostosta kaikki AT -tilan komennot.

Seuraavalla verkkosivustolla näytetään Bluetooth-moduulin AT-tilan vaiheet:

Bluetooth -moduulissa on 4 arduino -nastaa, 3,3 V, jännitteenjakaja, maa, TX- ja RX -nastat. TX- ja RX -nastojen käyttäminen tarkoittaa, että tiedot siirretään kortin sarjaportin kautta.

Älä unohda, että bluetooth -moduulin nasta RX on kytketty Arduinon TX -nastaan ja päinvastoin.

Bluetooth -moduulien molempien merkkivalojen pitäisi vilkkua 2 kertaa noin 2 sekunnin välein, kun ne on kytketty toisiinsa.

Sekä kuitti että lähetyskoodi toteutetaan samalla kortilla ja liitetään tähän jälkeen.

Vaihe 4: Tietojen ja siirron vastaanottaminen Raspberry Pi: lle

Tämän osan projektista tekee arduino mega.

Tämä kortti on kytketty Bluetooth -moduuliin, joka on määritetty vastaanottamaan tiedot, ja vadelma pi. Sitä kutsutaan mestariksi.

Tässä tapauksessa bluetooth -moduuli käyttää yhtä sarjaporttia ja tiedot siirretään vadelmapi: lle toisen sarjaportin kautta. Siksi tarvitsemme kortin, jossa on vähintään kaksi sarjaporttia.

Koodi on melkein sama kuin ennen.

Vaihe 5: Tietojen kirjaaminen ja hälytysominaisuus

Vadelma pi kirjaa tiedot 5 sekunnin välein (esimerkiksi voi vaihdella).csv -tiedostoon ja tallentaa ne SD -kortin kapasiteetin sisälle.

Samaan aikaan vadelma tarkistaa, jos pitoisuus ei ole liian korkea (esimerkiksi yli 10 sivua / min, voi vaihdella), ja lähettää hälytysviestin, jos näin on.

Mutta ennen kuin vadelma voi lähettää sähköpostin, se tarvitsee pienen määrityksen. Tätä varten siirry tiedostoon "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" ja muuta parametreja henkilökohtaisten tietojen perusteella. Alla on esimerkki (code_raspberry_conf.py).

Pääkoodin (blu_arduino_print.py) osalta sen on tuotava joitain kirjastoja, kuten "sarja", jotta ne toimivat USB -tietoliikenneportin kanssa tai kirjasto "ssmtp" sähköpostin lähettämiseksi.

Joskus voi tapahtua virhe lähetettäessä tietoja Bluetoothin kautta. Itse asiassa vadelma voi lukea rivin vain, kun numero päättyy / n: llä. Vadelma voi kuitenkin joskus saada jotain muuta, kuten "\ r / n" tai vain "\ n". Joten välttääksemme ohjelman sammumisen käytimme Kokeile - paitsi komentoa.

Sen jälkeen se on vain joukko "jos" -ehtoja.

Vaihe 6: Koteloiden tekeminen

Tarvittavat laitteet:

- 1 220*170*85 mm: n liitäntärasia

- 1 kytkentärasia, jonka koko on 153*110*55 mm

- Vihreä ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 metrin sähköjohdot

- 2 bluetooth -moduulia

- 1 vadelma

- 1 Arduino Mega

- 1 aito

- 9v akku

- 1 Vadelma / Arduino -liitäntäkaapeli

- 2 vastusta 2K ohmia

- 2 1K ohmin vastukset

- Juotoskone

- Porakone

- Poranterät

- Leikkauspihdit

- Näin

Aloitimme kahdesta sähkökytkentärasiasta, joissa tehtiin leikkauksia. Ensinnäkin anturi/emitterielementin toteuttaminen: kaksi tukea Genuino -kortin kiinnittämiseen, kun se on valmistettu vihreällä ERTALONilla. Sitten oli tarpeen leikata kansi ammoniakkianturin asettamiseksi ja korjaamiseksi. Kaapelit liitettiin anturista Genuino -korttiin. Sen jälkeen laitoimme bluetooth -moduulin laatikkoon, juotimme kaapelit ja liitämme ne korttiin. Lopuksi 9V -paristolla varustettu virtalähde integroitiin ja johdotettiin. Kun anturi oli valmis, pystyimme aloittamaan vastaanottimen käsittelyn. Tätä varten aloitimme samalla tavalla kuin aiemmin tekemällä kahden elektronisen kortin (Vadelma ja Arduino mega) tuet. Sitten leikkasimme vadelmat pois kaapeleille ja pistokkeille. Bluetooth -moduuli on korjattu samalla tavalla kuin ennen. Sitten reiät porattiin laatikon yläosaan kahden elektronisen levyn tuuletuksen mahdollistamiseksi ja ylikuumenemisen välttämiseksi. Tämän vaiheen loppuun saattamiseksi kaikki kaapelit on kytketty ja projekti tarvitsee vain virran ja testata.

Vaihe 7: Parannuksia

Parannuksen suhteen voidaan tuoda esiin useita kohtia:

- Tehokkaamman anturin valinta. Itse asiassa ne eivät havaitse nopeasti ammoniakin ilmaantumista ilmassa. Lisää tähän, että kun ammoniakki on kyllästynyt, he tarvitsevat tietyn ajan päästäkseen eroon siitä.

- Käytettiin arduino -korttia, jossa oli suoraan Bluetooth -moduuli projektimme pohjassa. Valitettavasti Genuino 101 ei ole enää saatavilla Euroopan markkinoilla.

- Integroi näyttö ruutuun, jossa anturi sijaitsee, jotta tiedät pitoisuuden jatkuvasti

- Varmista, että kuvaaja luodaan automaattisesti csv -tiedostoon tallennetuista tiedoista.