Nízkonákladový snímač průtoku vody a okolní displej: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Voda je vzácný zdroj. Miliony lidí nemají přístup k čisté pitné vodě a až 4000 dětí zemře každý den na nemoci kontaminované vodou. Přesto se svými zdroji nadále plýtváme. Zastřešujícím cílem tohoto projektu je motivovat udržitelnější chování při využívání vody a zvýšit povědomí o globálních problémech s vodou. Toto je návod, jak hrubě detekovat průtok vody v potrubí a řídit okolní displej. Používám piezo snímač, některé LED diody a arduino. Zařízení je hrubým prototypem toho, co se nakonec stane přesvědčivou technologií, která motivuje udržitelné chování a zvyšuje povědomí o využívání vody. Jedná se o projekt Stacey Kuznetsova a Erica Paulose z laboratoře Living Environments Lab v Carnegie Mellon University Institute for Human Computer Interaction Institute. Produkoval Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Životní prostředí Lab Lepšího výkonu dosáhnete při použití piezoelektrického převodníku, takže tento návod podrobně popisuje piezový přístup. Zvláštní poděkování Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison a Stuart Anderson za pomoc s nápady a designem tohoto projektu!

Krok 1: Shromážděte materiály

Budete potřebovat:- Breadboard- Mikrokontrolér (použil jsem Arduino)- Mastic- Piezo snímač (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Několik LED diod (použil jsem 2 žluté, 2 červené, 2 zelené)- Držák svíčky nebo nádoba podobné velikosti- Drát- 1 Mohm (nebo jiná velká hodnota)- Rezistory 4,7K (3)- 1K Rezistory (1)- Rezistory nízké hodnoty (pro LED diody)- Ořezové dráty- Propojovací vodiče- Mastic- operační zesilovač (LM613)

Krok 2: Vybudujte obvod

Obvod se skládá ze zesilovače pro zvýšení signálu z piezo a děliče napětí pro zvednutí základního napětí. Mezi dvěma vstupy tvoří piezo odpor s vysokou hodnotou, který funguje jako stahovací odpor signálu.

Krok 3: Otestujte obvod

Připojte piezo k obvodu a zapojte arduino. Dělič napětí nastavuje základní napětí na 2,5 V, takže základní hodnoty signálu by měly být kolem 512 na analogovém pinu Arduino (na půli cesty mezi 0 a 1023). Moje kolísá +/- 30 kolem 520. Kolem tohoto čísla můžete zaznamenat určité kolísání.

Krok 4: Kalibrace senzoru pro detekci vibrací

Když je kohoutek zapnutý, vibrace potrubí způsobí, že piezo generuje kolísavý proud. Protože se základní čtení zužuje kolem 520, můžete vypočítat amplitudu kolem tohoto čísla a detekovat vibrace. Moje mlácení je nastaveno na 130, ale můžete ji zvýšit nebo snížit v závislosti na typech vibrací, které chcete vnímat, a citlivosti vašeho konkrétního piezo kusu. Chcete -li otestovat signál, připojte piezo k rovnému povrchu pomocí tmelu. Zkuste poklepáním nebo poškrábáním na povrch na různých místech a různých intenzitách zjistit, jaký typ naměřených hodnot na Arduinu získáte. Chcete -li snížit hluk, doporučuji vypočítat klouzavý průměr vstupu. Toto je hrubý způsob určování amplitudy vln, který se vyhýbá falešným pozitivům v důsledku náhodného statického proudu. Lze také použít pokročilejší metody, jako je FFT.// Sample Codeint sensor = 2; // Analog inint val = 0; // Aktuální čtení pro analogový pinint průměr; // Běžící průměr amplitudy vlny MIDPOINT = 520; // Základní čtení Vyhněte se setup () {Serial.begin (9600); průměr = MIDPOINT; // nastavení průměru ve středu} void loop () {val = analogRead (senzor); // Výpočet amplitue vlny, pokud (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } else {val = MIDPOINT - val; } // vypočítat průběžný průměr z amplitátu avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); pokud (průměr> 130) {// detekovány vibrace! Serial.println ("TAP"); zpoždění (100); // zpoždění, aby se zajistilo, že sériový port není přetížen}}

Krok 5: Vytvořte okolní zobrazení

Pokud váš senzor funguje správně, můžete k zobrazení informací přidat okolní displej. Moje LED diody jsou spárovány tak, že každá barva je osvětlena dvěma LED diodami. Chcete-li to provést, připojte 'in' (krátký) vodič každé barvy dohromady a před připojením k Arduinu použijte odpor s nízkou hodnotou. Připojte uzemňovací (delší) kabel všech LED diod a připojte k zemi na Arduinu. Jakmile jsou LED diody připojeny, použijte držák svíčky k umístění displeje. Vzhledem k tomu, že je svícen vyroben z hliníku, můžete před vložením LED diod na dno nádoby vložit izolátor, například kus plastu, aby nedošlo ke zkratu obvodu.

Krok 6: Použijte data senzoru k ovládání displeje

Mytí rukou mi trvá asi 10 sekund. Naprogramoval jsem tedy displej tak, aby prvních 10 sekund po zapnutí kohoutku ukazoval zelené světlo. Po 10 sekundách se rozsvítí žlutá LED. Displej zčervená, pokud voda zůstane zapnutá i po 20 sekundách, a začne blikat červeně, pokud kohout zůstane v provozu po dobu 25 sekund nebo déle. Použijte svou představivost k vytvoření alternativních displejů!

Krok 7: Namontujte snímač a displej na vodní potrubí

Pomocí tmelu nebo hlíny připevněte piezo na kohoutek a další vrstvu tmelu zajistěte displej nahoře. Možná budete muset znovu nastavit prahovou amplitudu nebo „MIDPOINT“od kroku 4. Signál může být také mírně ovlivněn teplotou potrubí.

Krok 8: Budoucí návrhy

Můžete se rozhodnout řídit Arduino z baterie. Nadcházející tutoriál vám ukáže, jak spustit tento displej čerpáním energie přímo ze samotné tekoucí vody nebo využitím okolní světelné energie!