Monitor hladiny soli změkčovače vody: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Změkčovače vody fungují pomocí procesu zvaného iontová výměna, při kterém se ionty vápníku a hořčíku z tvrdé vody vyměňují za speciální pryskyřici s chloridem sodným (solí). Voda jde do tlakové nádoby, kde se pohybuje pryskyřičnými kuličkami, a vápník a hořčík jsou nahrazeny sodíkem. Pryskyřice se nakonec vyčerpají a nebudou schopny zachytit žádné další tvrdé minerály. Proces dobíjení nebo regenerace prochází roztokem slané vody přes pryskyřičnaté kuličky, které oddělují minerály tvrdosti a neškodně je vypouštějí do odtoku. Pryskyřice jsou ponechány osvěžené a připravené k výrobě změkčenější vody.

Změkčovače vody pro výměnu iontů mají mnoho tvarů a velikostí, ale všechny mají jednu věc společnou, nádrž na slanou vodu, která potřebuje každých několik týdnů plnění solí, aby byla zajištěna pravidelná dodávka měkké vody. Změkčovače vody nejsou zrovna atraktivní součásti vybavení, a proto jsou vyhnáni na nějaké nepřístupné místo, což znamená, že ke kontrole hladiny soli je nutná speciální návštěva. Častěji než ne, narážka na přidání další soli pochází od členů domácnosti, kteří si lámou hlavu nad tvrdou vodou. Je vyžadován snímač hladiny soli a zapomenutí, který dokáže odeslat připomenutí, když je soli málo ve změkčovači. V tomto Instructable se používá senzor rozsahu k měření hladiny soli ve změkčovači vody každých několik hodin a výsledek je zveřejněn na ThingSpeak. Když hladina soli klesne, ThingSpeak odešle e -mail s upomínkou na doplnění soli do solné nádrže. Všechny komponenty pro tento projekt jsou k dispozici na eBay, jako obvykle, nejlevnější díly pocházejí z Asie. I když budete muset koupit všechny komponenty, celkové náklady budou asi 10 USD. K realizaci tohoto projektu je zapotřebí mnoho dovedností, jako je pájení nebo používání Arduino IDE. Všechny tyto techniky jsou popsány v jiných pokynech a zde se neopakují.

Zásoby

Držák baterie AA Rozsahový modul VL53L0X BAT43 Shottkyho dioda 100nF kondenzátor 2 x 5k odpory 2 x 470 Ohm odpory Modul sériového adaptéru FT232RL Velikost AA Lithium Thionyl Chloride Battery Mikroprocesorový modul ESP-07 Drobnosti, drát, krabice atd.

Krok 1: Detektor hladiny soli

K snímání povrchu soli ve změkčovači vody se používá VL53L0X. Senzor funguje tak, že vysílá puls světla a měří čas potřebný k odrazu zpět. Nejlepší výsledky pocházejí z použití bílého reflexního povrchu ve tmě, přesně toho, co máme v zásobníku soli. Samotný senzor je velmi malý a obtížně se s ním manipuluje. Lze jej tedy zakoupit jako modul obsahující rozhraní I2C. Díky tomu je mnohem snazší připojit se k jiným mikrokontrolérům, jako je Arduino nebo Raspberry Pi. Protože jsou laserová a senzorová okna velmi malá, vrstva lepicí fólie se používá k zastavení veškerých nečistot blokujících zařízení. Modul musí ležet naplocho v horní části změkčovače vody, takže dráty nebo pájka by neměly vyčnívat na stranu senzoru modul. Toho bylo dosaženo položením modulu během pájení, senzorem dolů, na kus dřeva, aby se na straně senzoru zastavily pájky nebo dráty vytvářející hrboly.

Krok 2: Programování ESP-07

Záměrem bylo zajistit, aby byl monitor hladiny soli napájen baterií, a proto byla vybrána verze čipového modulu ESP8266 s holými kostmi, aby se minimalizoval pohotovostní proud a zajistila alespoň roční životnost baterie. Na rozdíl od některých sofistikovanějších verzí, které obsahují regulátory napětí a rozhraní USB, musí být do ESP-07 použitého v tomto projektu přidány některé další součásti. Sériový adaptér je dočasně zapojen, aby blikal ESP-07 a monitor sériového portu během testování. Mějte na paměti, že sériový adaptér bude odstraněn, jakmile budeme rádi, že vše funguje správně, nedělejte to příliš pevné. Z nějakého důvodu linky SDA a SCL vyžadovaly výměnu, aby senzor fungoval, zkuste to, pokud je rozsah zaseknutý v plném měřítku. Možná je to vtip čínské výroby? K napájení tohoto projektu se používá lithiumthionylchloridová baterie. Velikost AA této baterie má stálé napětí 3,6 V a kapacitu 2 600 mAh, ideální pro napájení ESP-07. Tyto baterie lze nalézt u specializovaných dodavatelů baterií, ale ne v běžných maloobchodních prodejnách. Myslím, že se neodvažují nechat širokou veřejnost uvolnit se na baterii dvojnásobku normálního napětí!

Když se ESP-07 zapne, kolíky dělají divné věci, dokud nedokončí rutinu spouštění. Jako bezpečnostní opatření jsou v přípojkách k výstupům modulu zahrnuty odpory, aby se zabránilo jakýmkoli škodlivým proudům. Skica Arduina pro tento projekt je připojena v textovém souboru. Jako obvykle jej budete muset upravit pomocí vlastních přihlašovacích údajů routeru a klíče API z vašeho účtu ThingSpeak. Statická adresa IP se také používá k urychlení času připojení WiFi a uložení proudu. To může zahrnovat změnu IP adres tak, aby odpovídaly vaší síti. Poznámka: V adrese IP se používají čárky a ne tečka! Na internetu je obrovské množství informací o blikání a používání ESP8266, pokud potřebujete další pomoc. Stručně řečeno, blikání probíhá následovně:

Spusťte Arduino IDE na PC a ujistěte se, že je nainstalována a vybrána deska ESP8266 Možná budete muset nainstalovat knihovny pro snímač a WiFi Načíst do níže připojené náčrtu monitoru a podle potřeby upravit Zkontrolovat kompilaci skici bez chyb Připojte GPIO0 k zemi pomocí 5k rezistoru Slot baterie do držáku Zapojte adaptér USB Nahrajte kód a zkontrolujte, zda se správně připojuje Vyndejte baterii a poté odeberte připojení GPIO0 Spusťte sériový monitor a vyměňte baterii Předtím, než modul přejde do režimu spánku, byste měli uvítat sériové výtisky ze skici

Zkrácení doby cyklu na přibližně 20 sekund výrazně usnadní ladění. V závislosti na vašem směrovači může být nutné upravit dobu připojení, aby bylo zajištěno spolehlivé spojení. Jakmile vše funguje, můžete USB adaptér odebrat a monitor zapojit do servisu.

Krok 3: Konečné zapojení

Když si myslíme, že je monitor nastaven tak, jak se nám líbí, lze vedení uklidit jako na obrázku. Červená LED dioda napájení by měla být odstraněna, protože se jedná o výpadek proudu během hlubokého spánku. Lze jej jemně pingovat šroubovákem nebo odspájkovat. Pokud je signál WiFi na spodní straně, může být dosah vylepšen připojením externí antény. V tomto případě musí být spojení spojující keramickou anténu odstraněno jako LED. Pokud je ESP-07 provozován bez keramického anténního spojení, musí být vždy připojena externí anténa.

Krok 4: Instalace senzoru

Senzor potřebuje montáž nad nejvyšší hladinu soli v nádrži solanky. V této instalaci se víko změkčovače vody ukázalo jako vhodné místo pro umístění senzoru. Ve víku je vyvrtán malý otvor, aby senzor mohl sledovat hladinu soli. Protože je solanková směs velmi korozivní, je k zakrytí otvoru a ochraně senzoru použita vrstva potravinářské fólie. Baterii a ESP-07 lze také namontovat vedle senzoru na víku. Vždy existuje možnost připojení externí antény, pokud se síla signálu WiFi ukáže jako okrajová. V této instalaci byly senzor, ESP-07 a baterie právě přilepené k horní části víka, zatímco změkčovač vody byl zastrčený ve skříni. V exponovanějších situacích by byl zapotřebí vhodný případ.

Krok 5: Životnost baterie

Abychom mohli odhadnout životnost baterie, musíme změřit pohotovostní proud a proud, když je monitor vzhůru. To se ukázalo jako docela obtížné, protože ESP-07 se může snadno zablokovat při provádění změn, jako je změna rozsahu měřičů. Konečným řešením bylo přidat do napájecího kabelu odpor 0,1 Ohm a změřit proud rozsahem během doby bdění. Každé měření trvalo 6,7 sekundy s průměrným proudem 77 mA. Spánkový proud byl měřen zapojením diody a odporu 5k paralelně do napájecího kabelu. Dioda nese budící proud, ale nízký pohotovostní proud je přenášen odporem. Tím byl získán pohotovostní proud 28,8 uA. Doba spánku v programu je nastavena na přibližně 1 hodinu mezi měřeními. Více než rok bude monitor používat 250 mAh v pohotovostním režimu a 1255 mAh v bdělém stavu nebo celkem 1505 mAh. 2600 mAh baterie použitá v tomto monitoru by měla snadno vydržet více než rok. Životnost baterie může být ještě prodloužena méně častým měřením hladiny soli. Dobu spánku ESP-07 bohužel nelze snadno prodloužit na více než hodinu. Jednou z cest, jak tento problém obejít, je probudit ESP-07 každou hodinu a poté jej okamžitě znovu uspat. Je na výběr, aby se modem neprobudil, a graf ukazuje, že se tím sníží množství použité energie na polovinu. Měřením hladiny soli pouze 4krát denně můžeme očekávat životnost baterie přibližně 5 let. Níže uvedený kód používá paměť RTC ESP8266 k uložení toho, kolikrát byl modul v hlubokém spánku. V tomto náčrtu je 6 období spánku před provedením měření, které dává 7 hodin mezi odečty. Samozřejmě to lze doladit podle vaší aplikace. Baterii vždy pevně zacvakněte na místo, přerušené připojení může zablokovat ESP-07 a vybít baterii. Baterie by měla před výměnou za tyto delší doby spánku vydržet několik let. Opět je nejlepší testovat modul s 10sekundovým spánkem, 7 hodin je dlouhá doba čekání na kontrolu, zda funguje …

Krok 6: Tabulka hladiny soli

Dva grafy ukazují hladinu soli ve změkčovači vody a sílu signálu WiFi, což je užitečný nástroj pro řešení potíží. Generace tohoto změkčovače vody je řízena měřičem a jako model se dvěma nádržemi se nádrže mohou přepínat kdykoli během dne. Tabulka hladiny soli udává, kdy došlo k regeneraci a čas mezi regeneracemi dává představu o využití vody. Tento monitor nejenže ukazuje, kdy je potřeba více soli, ale na odměřeném změkčovači může upozornit na nadměrné používání vody. VL53L0X má dosah až 2 m, v závislosti na odrážejícím povrchu. Jsou možné i jiné aplikace, jako je monitorování hladiny oleje nebo vodní nádrže, kde se hloubka v průběhu času pomalu mění.

Krok 7: Připomenutí e -mailu

E -maily s připomenutím o nízké hladině soli lze odesílat ze serveru ThingSpeak. To zahrnuje nastavení dvou aplikací z nabídky APPS, první je MATLAB Analysis, která vytvoří a odešle e -mail, pokud hladina soli překročí definovaný limit. Druhou aplikací je TimeControl, kde se můžete rozhodnout, jak často budete kontrolovat hladinu soli. Nastavení aplikace TimeControl je celkem intuitivní, v tomto případě se hladina soli kontroluje denně spuštěním MATLAB Analysis. Jakmile hladina soli dosáhne nízké úrovně, bude denně zasílán otravný e -mail. Níže je připojena analýza MATLAB použitá v tomto Instructable. Bude vyžadovat aktualizaci s vaším vlastním ID kanálu a ApiKey. Také minimální hladinu soli v nádrži je třeba vložit do příkazu „if“. Naštěstí to poskytuje dostatek podrobností pro příjem e -mailů, aniž byste se museli ponořit do složitostí kódování ThingSpeak.