Ūdens mīkstinātāja sāls līmeņa mērītājs: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Ūdens mīkstinātāji darbojas, izmantojot jonu apmaiņas procesu, kurā kalcija un magnija joni no cietā ūdens tiek apmainīti ar nātrija hlorīdu (sāli), izmantojot īpašu sveķu. Ūdens nonāk spiedtvertnē, kur tas pārvietojas caur sveķu lodītēm, un kalciju un magniju aizstāj ar nātriju. Sveķu krelles galu galā kļūs izsmeltas un vairs nevarēs uzņemt cietus minerālus. Uzlādes vai reģenerācijas procesā sālsūdens tiek izvadīts caur sveķu lodītēm, kas atdala cietības minerālus un nekaitīgi izskalo tos kanalizācijā. Sveķu krelles tiek atsvaidzinātas un gatavas vairāk mīkstināta ūdens pagatavošanai.

Jonu apmaiņas ūdens mīkstinātāji ir daudzās formās un izmēros, taču tiem visiem ir viena kopīga iezīme - sālījuma tvertne, kas ik pēc dažām nedēļām jāaizpilda ar sāli, lai garantētu regulāru mīksta ūdens piegādi. Ūdens mīkstinātāji nav īsti pievilcīgs aprīkojums, tāpēc tie ir izraidīti uz kādu nepieejamu vietu, kas nozīmē, ka ir nepieciešama īpaša vizīte, lai pārbaudītu sāls līmeni. Biežāk nekā nē, norāde par sāls pievienošanu nāk no mājsaimniecības locekļiem, kuri satver cietu ūdeni. Nepieciešams uzstādīt un aizmirst sāls līmeņa sensoru, kas var nosūtīt atgādinājumu, kad mīkstinātājā ir maz sāls. Šajā pamācībā diapazona sensors tiek izmantots, lai mērītu sāls līmeni ūdens mīkstinātājā ik pēc dažām stundām un rezultātu publicētu vietnē ThingSpeak. Kad sāls līmenis kļūst zems, ThingSpeak nosūtīs atgādinājuma e -pastu, lai uzpildītu sālsūdens tvertni ar sāli. Visas šī projekta sastāvdaļas ir pieejamas vietnē eBay, kā parasti, lētākās detaļas nāk no Āzijas. Pat ja būs jāiegādājas visas sastāvdaļas, kopējās izmaksas būs aptuveni 10 ASV dolāri. Lai izveidotu šo projektu, ir vajadzīgas daudzas prasmes, piemēram, lodēšana vai Arduino IDE izmantošana. Visas šīs metodes ir ietvertas citos norādījumos un šeit netiek atkārtotas.

Piegādes

AA akumulatora turētājs VL53L0X diapazona modulis BAT43 Shottky diode 100nF kondensators 2 x 5k rezistori 2 x 470 omi rezistori FT232RL sērijas adaptera modulis AA izmēra litija tionilhlorīda akumulators ESP-07 mikrokontrolleru modulis Dažādi, vadi, kārba utt.

1. darbība: sāls līmeņa detektors

VL53L0X izmanto sāls virsmas uztveršanai ūdens mīkstinātājā. Sensors darbojas, izsūtot gaismas impulsu un izmērot laiku, kas nepieciešams, lai atspoguļotos atpakaļ. Vislabākos rezultātus iegūst, izmantojot tumsā baltu atstarojošu virsmu, tieši to, kas mums ir sāls tvertnē. Pats sensors ir ļoti mazs un grūti apstrādājams. Tādējādi to var iegādāties kā moduli, kas satur I2C saskarni. Tādējādi ir daudz vieglāk izveidot savienojumu ar citiem mikrokontrolleriem, piemēram, Arduino vai Raspberry Pi. Tā kā lāzera un sensora logi ir ļoti mazi, tiek izmantots pārtikas plēves slānis, lai apturētu visus netīrumus, kas bloķē ierīci. Modulim jāatrodas līdzenam ūdens mīkstinātāja augšpusē, un tāpēc vadi vai lodmetāls nedrīkst izvirzīties ierīces sensora pusē. moduli. Tas tika panākts, novietojot moduli lodēšanas laikā, sensors uz leju, uz koka gabala, lai apturētu lodēšanu vai stieples veidošanos izciļņiem sensora pusē.

2. darbība: ESP-07 programmēšana

Mērķis bija padarīt sāls līmeņa monitoru darbināmu ar akumulatoru, un tāpēc tika izvēlēta ESP8266 mikroshēmas moduļa kaulu versija, lai samazinātu gaidstāves strāvu un nodrošinātu vismaz gada akumulatora darbības laiku. Atšķirībā no dažām sarežģītākām versijām, kas ietver sprieguma regulatorus un USB saskarni, šajā projektā izmantotajam tukšajam kaulam ESP-07 ir jāpievieno dažas papildu sastāvdaļas. Sērijas adapteris ir īslaicīgi pievienots ESP-07 un monitora mirgošanai sērijas portu pārbaudes laikā. Paturiet prātā, ka sērijas adapteris tiks noņemts, kad būsim priecīgi, ka viss darbojas pareizi, un nepadariet to pārāk cietu. Kādu iemeslu dēļ SDA un SCL līnijas bija jāmaina, lai sensors darbotos, izmēģiniet to, ja diapazons ir iestrēdzis pilnā mērogā. Varbūt ķīniešu ražošanas dīvainība? Šī projekta darbināšanai tiek izmantota litija tionilhlorīda baterija. Šīs baterijas AA izmēram ir stabils 3,6 V spriegums un 2600 mAh ietilpība, kas ir ideāli piemērota ESP-07 barošanai. Šīs baterijas var atrast pie speciāliem akumulatoru piegādātājiem, bet ne parastajās mazumtirdzniecības vietās. Es domāju, ka viņi neuzdrošinās ļaut plašai sabiedrībai izkļūt no akumulatora, kas ir divreiz lielāks par parasto spriegumu!

Kad ESP-07 ieslēdzas, tapas dara dīvainas lietas, līdz tiek pabeigta palaišanas kārtība. Drošības nolūkos savienojumos ar moduļa izejām ir iekļauti rezistori, lai novērstu kaitīgas strāvas. Arduino skice šim projektam ir pievienota teksta failā. Kā parasti, jums tas būs jārediģē, izmantojot savus maršrutētāja akreditācijas datus un API atslēgu no jūsu ThingSpeak konta. Turklāt, lai paātrinātu WiFi savienojuma laiku un ietaupītu strāvu, tiek izmantota arī statiska IP adrese. Tas var ietvert IP adrešu maiņu atbilstoši jūsu tīklam. Piezīmju komati tiek izmantoti IP adresē, nevis punktos! Internetā ir pieejams milzīgs informācijas apjoms par mirgošanu un ESP8266 lietošanu, ja nepieciešama papildu palīdzība. Rezumējot, mirgošana notiek šādi:

Palaidiet Arduino IDE datorā un pārliecinieties, vai ESP8266 plate ir instalēta un izvēlēta Iespējams, jums būs jāinstalē sensora un WiFi ielāde bibliotēkas skicē, kas pievienota zemāk, un pēc nepieciešamības jāmaina Pārbaudiet skiču kompilācijas bez kļūdām Pievienojiet GPIO0 zemei, izmantojot 5k rezistoru akumulatoru turētājā Pievienojiet USB adapteri Augšupielādējiet kodu, pārbaudot, vai tas ir pareizi pievienots Noņemiet akumulatoru un pēc tam noņemiet GPIO0 savienojumu. Sāciet seriālo monitoru un nomainiet akumulatoru Pirms moduļa miega režīma jums jāsveic ar skices sērijas izdrukām

Cikla laika samazināšana līdz aptuveni 20 sekundēm ievērojami atvieglos atkļūdošanu. Turklāt, atkarībā no maršrutētāja, savienojuma laiks var būt jāpielāgo, lai nodrošinātu uzticamu saiti. Kad viss darbojas, USB adapteri var noņemt un monitoru var pieslēgt apkopei.

3. solis: galīgā elektroinstalācija

Kad domājam, ka monitors ir iestatīts tā, kā mums patīk, elektroinstalāciju var sakārtot, kā parādīts attēlā. Sarkanā strāvas gaismas diode ir jānoņem, jo tas ir strāvas izlāde dziļā miega laikā. To var viegli noņemt ar skrūvgriezi vai nelodēt. Ja WiFi signāls ir zemā pusē, diapazonu var uzlabot, pievienojot ārēju antenu. Šajā gadījumā saite, kas savieno keramisko antenu, ir jānoņem tāpat kā gaismas diode. Ja ESP-07 tiek darbināts bez keramikas antenas saites, vienmēr jābūt pievienotai ārējai antenai.

4. solis: sensora uzstādīšana

Sensors ir jāuzstāda virs augstākā sāls līmeņa sālījuma tvertnē. Šajā instalācijā ūdens mīkstinātāja vāks izrādījās ērta vieta sensora novietošanai. Vāciņā tiek urbts neliels caurums, lai sensors varētu redzēt sāls līmeni. Tā kā sālījuma maisījums ir ļoti kodīgs, cauruma aizklāšanai un sensora aizsardzībai tiek izmantots pārtikas plēves slānis. Akumulatoru un ESP-07 var uzstādīt arī blakus sensoram uz vāka. Vienmēr ir iespēja pievienot ārējo antenu, ja WiFi signāla stiprums izrādās minimāls. Šajā instalācijā sensors, ESP-07 un akumulators tikko pielīmēts pie vāka augšpuses, jo ūdens mīkstinātājs tika ievietots skapī. Atklātākās situācijās būtu vajadzīgs atbilstošs gadījums.

5. solis: akumulatora darbības laiks

Lai novērtētu akumulatora darbības laiku, mums ir jāmēra gaidstāves strāva un strāva, kad monitors ir nomodā. Tas izrādījās diezgan grūti, jo, veicot izmaiņas, piemēram, mainot skaitītāju diapazonus, ESP-07 var viegli bloķēties. Galīgais risinājums bija pievienot 0,1 omu rezistoru barošanas vadam un izmērīt strāvu ar diapazonu modināšanas periodā. Katrs mērījums ilga 6,7 sekundes ar vidējo strāvu 77mA. Miega strāva tika mērīta, paralēli ievietojot barošanas vadā diodi un 5k rezistoru. Diods nes modināšanas strāvu, bet zemo gaidstāves strāvu nes rezistors. Tas deva gaidstāves strāvu 28,8 uA. Miega laiks programmā starp mērījumiem ir iestatīts uz aptuveni 1 stundu. Gada laikā monitors gaidstāves režīmā izmantos 250 mAh un nomodā - 1255 mAh vai kopā 1505 mAh. Šajā monitorā izmantotajai 2600 mAh baterijai vajadzētu ilgt vairāk nekā gadu. Akumulatora darbības laiku var vēl vairāk pagarināt, retāk mērot sāls līmeni. Diemžēl ESP-07 miega laiku nevar viegli pagarināt par aptuveni stundu. Viens veids, kā atrisināt šo problēmu, ir pamodināt ESP-07 katru stundu un pēc tam nekavējoties atkal iemidzināt. Pastāv izvēle modemu nepamodināt, un diagramma parāda, ka tas uz pusi samazina izmantoto jaudu. Mērot sāls līmeni tikai 4 reizes dienā, mēs varam sagaidīt akumulatora darbības laiku aptuveni 5 gadus. Tālāk esošais kods izmanto ESP8266 RTC atmiņu, lai saglabātu, cik reizes modulis ir bijis dziļā miega režīmā. Šajā skicē pirms mērīšanas ir 6 miega periodi, kas dod 7 stundas starp rādījumiem. Protams, to var precīzi pielāgot jūsu lietojumprogrammai. Vienmēr stingri nofiksējiet akumulatoru, pārtraukts savienojums var bloķēt ESP-07 un iztukšot akumulatoru. Akumulatoram vajadzētu ilgt vairākus gadus pirms nomaiņas ar šo garāko miega laiku. Atkal vislabāk ir pārbaudīt moduli ar 10 sekunžu gulēšanu, 7 stundas ir jāgaida, lai pārbaudītu, vai tas darbojas …

6. solis: Sāls līmeņa diagramma

Abās diagrammās parādīts sāls līmenis ūdens mīkstinātājā un WiFi signāla stiprums, kas ir noderīgs problēmu novēršanas rīks. Šī ūdens mīkstinātāja reģenerācija tiek kontrolēta ar skaitītāju, un tā ir divu tvertņu modelis, tvertnes var pārslēgties jebkurā diennakts laikā. Sāls līmeņa diagramma norāda, kad notika reģenerācija, un laiks starp reģenerācijām sniedz priekšstatu par ūdens izmantošanu. Šis monitors ne tikai parāda, kad nepieciešams vairāk sāls, bet arī uz mērīta mīkstinātāja, tas var izcelt pārmērīgu ūdens patēriņu. VL53L0X diapazons ir līdz aptuveni 2 m, atkarībā no atstarojošās virsmas. Ir iespējami arī citi pielietojumi, piemēram, eļļas vai ūdens tvertnes līmeņa uzraudzība, ja dziļums laika gaitā mainās lēni.

7. darbība. Atgādinājums pa e -pastu

No ThingSpeak var nosūtīt atgādinājuma e -pastus par zemu sāls līmeni. Tas ietver divu lietotņu iestatīšanu izvēlnē APPS, pirmā ir MATLAB analīze, kas sastādīs un nosūtīs e -pastu, ja sāls līmenis pārsniedz noteikto robežu. Otra lietotne ir TimeControl, kurā varat izlemt, cik bieži pārbaudīt sāls līmeni. Lietotnes TimeControl iestatīšana ir diezgan intuitīva, šajā gadījumā sāls līmenis tiek pārbaudīts katru dienu, palaižot MATLAB analīzi. Tiklīdz sāls līmenis sasniegs zemāko līmeni, katru dienu tiks nosūtīts kaitinošs e -pasts. Tālāk ir pievienota šajā instrukcijā izmantotā MATLAB analīze. Tas būs jāatjaunina, izmantojot jūsu kanāla ID un ApiKey. Turklāt tvertnes minimālais sāls līmenis ir jāievieto paziņojumā “ja”. Cerams, ka tas sniedz pietiekami daudz informācijas, lai saņemtu e -pastus, neiedziļinoties ThingSpeak kodēšanas sarežģītībā.