Reālā laika akas ūdens temperatūra, vadītspēja un ūdens līmeņa mērītājs: 6 soļi (ar attēliem)

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

Šajos norādījumos ir aprakstīts, kā izveidot zemu izmaksu reāllaika ūdens skaitītāju temperatūras, elektrovadītspējas (EK) un ūdens līmeņa uzraudzībai izraktās akās. Skaitītājs ir paredzēts pakarināšanai izraktajā akā, reizi dienā mēra ūdens temperatūru, EK un ūdens līmeni, kā arī nosūta datus, izmantojot WiFi vai mobilo savienojumu, uz internetu tūlītējai apskatei un lejupielādei. Skaitītāja izgatavošanas detaļu izmaksas ir aptuveni 230 USD par WiFi versiju un 330 USD par mobilo versiju. Ūdens skaitītājs ir parādīts 1. attēlā. Pilns ziņojums ar būvniecības instrukcijām, detaļu sarakstu, padomiem skaitītāja izgatavošanai un darbībai, kā arī skaitītāja uzstādīšanai ūdens akā ir sniegts pievienotajā failā (EC Meter Instructions.pdf). Šī ūdens skaitītāja iepriekš publicētā versija ir pieejama tikai ūdens līmeņa uzraudzībai (https://www.instructables.com/id/A-Real-Time-Well- …).

Skaitītājs izmanto trīs sensorus: 1) ultraskaņas sensoru, lai mērītu dziļumu ūdenī akā; 2) ūdensnecaurlaidīgs termometrs ūdens temperatūras mērīšanai un 3) parasts sadzīves divvirzienu kontaktdakša, ko izmanto kā lētu EK sensoru ūdens elektrovadītspējas mērīšanai. Ultraskaņas sensors ir piestiprināts tieši pie skaitītāja korpusa, kas karājas akas augšpusē un mēra attālumu starp sensoru un ūdens līmeni akā; ultraskaņas sensors nav tiešā saskarē ar ūdeni akā. Temperatūras un EK sensori jāiegremdē zem ūdens; šie divi sensori ir piestiprināti pie skaitītāja korpusa ar kabeli, kas ir pietiekami garš, lai sensori varētu izstiepties zem ūdens līmeņa.

Sensori ir pievienoti lietu interneta (IoT) ierīcei, kas izveido savienojumu ar WiFi vai mobilo tīklu un nosūta ūdens datus uz grafisko tīmekļa pakalpojumu. Šajā projektā izmantotais tīmekļa pakalpojums ir ThingSpeak.com (https://thingspeak.com/), kuru var brīvi izmantot nekomerciāliem maziem projektiem (mazāk par 8 200 ziņojumiem dienā). Lai skaitītāja WiFi versija darbotos, tai jāatrodas tuvu WiFi tīklam. Sadzīves ūdens akas bieži atbilst šim nosacījumam, jo tās atrodas netālu no mājas ar WiFi. Skaitītājs neietver datu reģistrētāju, drīzāk tas nosūta ūdens datus uz ThingSpeak, kur tie tiek glabāti mākonī. Tāpēc, ja rodas datu pārraides problēma (piemēram, interneta pārtraukuma laikā), šīs dienas ūdens dati netiek pārsūtīti un tiek neatgriezeniski zaudēti.

Šeit parādītais skaitītāja dizains tika mainīts pēc skaitītāja, kas tika izveidots ūdens līmeņa mērīšanai sadzīves ūdens tvertnē un ziņošanai par ūdens līmeni, izmantojot Twitter (https://www.instructables.com/id/Wi-Fi-Twitter-Wat…). Galvenās atšķirības starp sākotnējo dizainu un šeit izklāstīto dizainu ir iespēja darbināt skaitītāju ar AA baterijām, nevis vadu strāvas adapteri, iespēju skatīt datus laikrindas grafikā, nevis Twitter ziņojumā, ultraskaņas sensors, kas īpaši paredzēts ūdens līmeņa mērīšanai, kā arī temperatūras un EK sensoru pievienošanai.

Zemo izmaksu, pēc pasūtījuma izgatavotais EK sensors, kas izgatavots ar parastu mājsaimniecības kontaktdakšu, tika balstīts uz sensora konstrukciju, lai mērītu mēslojuma koncentrāciju hidroponikas vai akvaponikas darbībā (https://hackaday.io/project/7008-fly -kari-hakeris …). EK sensora vadītspējas mērījumus kompensē temperatūra, izmantojot ūdens temperatūras sensora sniegtos temperatūras datus. Pēc pasūtījuma izgatavotais EK sensors balstās uz vienkāršu elektrisko ķēdi (līdzstrāvas sprieguma dalītāju), ko var izmantot tikai salīdzinoši ātrai, diskrētai vadītspējas mērīšanai (t.i., ne nepārtrauktiem EK mērījumiem). Šādas konstrukcijas vadītspējas mērījumus var veikt aptuveni ik pēc piecām sekundēm. Tā kā šī ķēde izmanto līdzstrāvu, nevis maiņstrāvu, vadītspējas mērījumu veikšana mazāk nekā piecu sekunžu intervālos var izraisīt ūdens jonu polarizāciju, izraisot neprecīzus rādījumus. Pēc pasūtījuma izgatavotais EK sensors tika pārbaudīts, izmantojot komerciālu EK mērītāju (YSI EcoSense pH/EC 1030A), un tika konstatēts, ka tā mēra vadītspēju aptuveni 10% robežās no komerciālā skaitītāja šķīdumiem, kas atrodas ± 500 uS/cm robežās no sensora kalibrēšanas vērtības. Ja vēlaties, zemu cenu pasūtījuma izgatavotu EK sensoru var aizstāt ar komerciāli pieejamu zondi, piemēram, Atlas Scientific vadītspējas zondi (https://atlas-scientific.com/probes/conductivity-p…).

Ūdens skaitītājs šajā ziņojumā tika izstrādāts un pārbaudīts attiecībā uz liela diametra (0,9 m iekšējā diametra) izraktajām akām ar seklu ūdens dziļumu (mazāk nekā 10 m zem zemes virsmas). Tomēr to potenciāli varētu izmantot ūdens līmeņa mērīšanai citās situācijās, piemēram, vides monitoringa urbumos, urbtās akās un virszemes ūdenstilpēs.

Tālāk ir sniegti soli pa solim norādījumi par ūdens skaitītāja izveidi. Pirms skaitītāja izveides procesa uzsākšanas ieteicams būvniekam izlasīt visas konstrukcijas darbības. Šajā projektā izmantotā IoT ierīce ir daļiņu fotons, un tāpēc turpmākajās sadaļās termini “IoT ierīce” un “fotons” tiek lietoti savstarpēji aizvietojami.

Piegādes

1. tabula. Detaļu saraksts

Elektroniskās detaļas:

Ūdens līmeņa sensors - MaxBotix MB7389 (5 m diapazons)

Ūdensnecaurlaidīgs digitālais temperatūras sensors

IoT ierīce - daļiņu fotons ar galvenēm

Antena (antena uzstādīta skaitītāja korpusā) - 2,4 GHz, 6dBi, IPEX vai u. FL savienotājs, 170 mm garš

Pagarinātājs vadītspējas zondes izgatavošanai - 2 zari, parasts āra vads, 5 m garš

Vads, ko izmanto temperatūras zondes pagarināšanai, 4 vadītāji, 5 m garumā

Vads - džemperis ar stiepjamiem savienotājiem (300 mm garš)

Akumulators - 4 x AA

Baterijas - 4 X AA

Santehnikas un aparatūras daļas:

Caurule - ABS, 50 mm (2 collu) diametrs, 125 mm garš

Augšējais vāciņš, ABS, 50 mm (2 collas), vītņots ar blīvi, lai izveidotu ūdensnecaurlaidīgu blīvējumu

Apakšējais vāciņš, PVC, 50 mm (2 collas) ar ¾ collu iekšējo NPT vītni sensoram

2 cauruļu savienojumi, ABS, 50 mm (2 collas), lai augšējo un apakšējo vāciņu savienotu ar ABS cauruli

Acu skrūve un 2 uzgriežņi, nerūsējošais tērauds (1/4 collas), lai izveidotu pakaramo uz augšējā vāka

Citi materiāli: elektriskā lente, teflona lente, termiski saraušanās, tablešu pudele EK sensora vāka izgatavošanai, lodmetāls, silikons, līmjava salikšanai

1. darbība: salieciet skaitītāja korpusu

Salieciet skaitītāja korpusu, kā parādīts 1. un 2. attēlā. Saliktā skaitītāja kopējais garums no gala līdz galam, ieskaitot sensoru un skrūvi, ir aptuveni 320 mm. 50 mm diametra ABS caurule, ko izmanto skaitītāja korpusa izgatavošanai, ir jāgriež apmēram 125 mm garumā. Tas nodrošina pietiekami daudz vietas korpusa iekšpusē, lai ievietotu IoT ierīci, akumulatoru un 170 mm garu iekšējo antenu.

Noslēdziet visus savienojumus ar silīciju vai ABS līmi, lai korpuss būtu ūdensnecaurlaidīgs. Tas ir ļoti svarīgi, pretējā gadījumā mitrums var nokļūt korpusā un iznīcināt iekšējās sastāvdaļas. Korpusa iekšpusē var ievietot nelielu sausinātāja iepakojumu, lai absorbētu mitrumu.

Uzstādiet cilpas skrūvi augšējā vāciņā, izurbjot caurumu un ievietojot cilpiņas skrūvi un uzgriezni. Acu skrūves nostiprināšanai gan uz korpusa iekšpuses, gan ārpuses jāizmanto uzgrieznis. Silīcijs vāciņa iekšpusē pie skrūvju atveres, lai padarītu to ūdensnecaurlaidīgu.

2. darbība: pievienojiet vadus sensoriem

Ūdens līmeņa sensors:

Trīs vadi (skat. 3.a attēlu) jāpielodē pie ūdens līmeņa sensora, lai to piestiprinātu pie fotona (t.i., sensora tapas GND, V+un 2. tapa). Vadu pielodēšana pie sensora var būt sarežģīta, jo sensora savienojuma caurumi ir mazi un cieši kopā. Ir ļoti svarīgi, lai vadi būtu pareizi pielodēti pie sensora, lai būtu labs, spēcīgs fiziskais un elektriskais savienojums un nebūtu lodēšanas loka starp blakus esošajiem vadiem. Labs apgaismojums un palielināmā lēca palīdz lodēšanas procesā. Tiem, kuriem nav iepriekšējas lodēšanas pieredzes, pirms vadu pielodēšanas pie sensora ir ieteicams veikt kādu lodēšanas praksi. Tiešsaistes apmācība par lodēšanu ir pieejama vietnē SparkFun Electronics (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder…).

Pēc tam, kad vadi ir pielodēti pie sensora, no padeves esošos stieples pārpalikumus var nogriezt ar stieples griezējiem līdz aptuveni 2 mm garumam. Lodēšanas savienojumus ieteicams pārklāt ar biezu silīcija lodīti. Tas savienojumiem piešķir lielāku izturību un samazina korozijas un elektrisko problēmu iespējamību sensoru savienojumos, ja mitrums nokļūst skaitītāja korpusā. Elektrisko lenti var ietīt arī ap trim vadiem pie sensora savienojuma, lai nodrošinātu papildu aizsardzību un samazinātu spriedzi, samazinot iespēju, ka vadi plīsīs pie lodēšanas savienojumiem.

Sensora vadiem vienā galā var būt iespiežami savienotāji (skat. 3.b attēlu), lai tos piestiprinātu pie fotona. Izmantojot iespiežamus savienotājus, skaitītāju ir vieglāk salikt un izjaukt. Sensora vadiem jābūt vismaz 270 mm gariem, lai tie varētu pagarināt visu skaitītāja korpusa garumu. Šis garums ļaus fotonu savienot no korpusa augšējā gala ar sensoru vietā korpusa apakšējā galā. Ņemiet vērā, ka šajā ieteicamajā stieples garumā tiek pieņemts, ka skaitītāja korpusa izgatavošanai izmantotā ABS caurule ir sagriezta 125 mm garumā. Pirms vadu griešanas un lodēšanas pie sensora pārliecinieties, ka ar 270 mm stieples garumu ir pietiekami, lai pārsniegtu skaitītāja korpusa augšpusi, lai fotonu varētu pievienot pēc korpusa salikšanas un sensora pastāvīgas piestiprināšanas lieta.

Tagad ūdens līmeņa sensoru var piestiprināt pie skaitītāja korpusa. Tam jābūt cieši ieskrūvētam apakšējā vāciņā, izmantojot teflona lenti, lai nodrošinātu ūdensnecaurlaidīgu blīvējumu.

Temperatūras sensors:

Ūdensnecaurlaidīgajam temperatūras sensoram DS18B20 ir trīs vadi (4. att.), Kas parasti ir sarkanā (V+), melnā (GND) un dzeltenā krāsā (dati). Šiem temperatūras sensoriem parasti ir samērā īss kabelis, kas nepārsniedz 2 m, un tas nav pietiekami garš, lai sensors varētu sasniegt ūdens līmeni akā. Tāpēc sensora kabelis ir jāpagarina ar ūdensnecaurlaidīgu kabeli un jāpievieno sensora kabelim ar ūdensizturīgu savienojumu. To var izdarīt, pārklājot lodēšanas savienojumus ar silīciju, kam seko siltuma saraušanās. Norādījumi ūdensizturīga savienojuma izgatavošanai ir pieejami šeit: https://www.maxbotix.com/Tutorials/133.htm. Pagarinātāju var izgatavot, izmantojot parasto āra telefona pagarinātāju, kuram ir četri vadītāji un kuru ir viegli iegādāties tiešsaistē par zemām izmaksām. Kabelim jābūt pietiekami garam, lai temperatūras sensors varētu izstiepties no skaitītāja korpusa un iegremdēties akā zem ūdens, ieskaitot ūdens līmeņa pazemināšanos.

Lai temperatūras sensors darbotos, starp sensora sarkano (V+) un dzelteno (datu) vadu jāpievieno rezistors. Rezistoru var uzstādīt skaitītāja korpusa iekšpusē tieši uz fotonu tapām, kur piestiprināti temperatūras sensora vadi, kā norādīts 2. tabulā. Rezistora vērtība ir elastīga. Šim projektam tika izmantots 2,2 kOhm rezistors, tomēr derēs jebkura vērtība no 2,2 kOhm līdz 4,7 kOhm. Temperatūras sensora darbībai ir nepieciešams arī īpašs kods. Temperatūras sensora kods tiks pievienots vēlāk, kā aprakstīts sadaļā 3.4 (Programmatūras iestatīšana). Plašāku informāciju par temperatūras sensora pievienošanu fotonam var atrast apmācībā šeit:

Temperatūras sensora kabelis jāievieto caur skaitītāja korpusu, lai to varētu piestiprināt pie fotona. Kabelis jāievieto caur korpusa apakšdaļu, urbjot caurumu caur korpusa apakšējo vāciņu (5. att.). To pašu caurumu var izmantot, lai ievietotu vadītspējas sensora kabeli, kā aprakstīts 3.2.3. Pēc kabeļa ievietošanas caurums ir rūpīgi jānoslēdz ar silīciju, lai novērstu mitruma iekļūšanu korpusā.

Vadītspējas sensors:

Šajā projektā izmantotais EK sensors ir izgatavots no standarta Ziemeļamerikas A tipa divu zaru elektrības kontaktdakšas, kas ievietota caur plastmasas „tablešu pudeli”, lai kontrolētu „sienas efektus” (6. att.). Sienas efekti var ietekmēt vadītspējas rādījumus, ja sensors atrodas aptuveni 40 mm attālumā no cita objekta. Pievienojot tablešu pudeli kā aizsargapvalku ap sensoru, tiks kontrolēti sienas efekti, ja sensors cieši saskaras ar ūdens urbuma malu vai citu priekšmetu akā. Caur tablešu pudeles vāciņu tiek izurbts caurums, lai ievietotu sensora kabeli, un tablešu pudeles apakšdaļa tiek nogriezta, lai ūdens varētu ieplūst pudelē un būtu tiešā saskarē ar kontaktdakšas spraudņiem.

EK sensoram ir divi vadi, ieskaitot zemējuma vadu un datu vadu. Nav svarīgi, kuru kontaktdakšu jūs izvēlaties par zemi un datu vadiem. Ja EK sensora izgatavošanai tiek izmantots pietiekami garš pagarinātājs, tad kabelis būs pietiekami garš, lai sasniegtu ūdens līmeni akā, un sensora kabeļa pagarināšanai nebūs nepieciešams ūdensizturīgs savienojums. Lai nodrošinātu barošanu, starp EK sensora datu vadu un fotonu tapu ir jāpievieno rezistors. Rezistoru var uzstādīt skaitītāja korpusa iekšpusē tieši uz fotonu tapām, kur piestiprināti EK sensora vadi, kā norādīts zemāk 2. tabulā. Rezistora vērtība ir elastīga. Šim projektam tika izmantots 1 kOhm rezistors; tomēr derēs jebkura vērtība no 500 omiem līdz 2,2 kOhm. Augstas rezistoru vērtības ir labākas zemas vadītspējas risinājumu mērīšanai. Šajā instrukcijā iekļautajā kodā tiek izmantots 1 kOhm rezistors; ja tiek izmantots cits rezistors, rezistora vērtība jāpielāgo koda 133. rindā.

EK sensora kabelis jāievieto caur skaitītāja korpusu, lai to varētu piestiprināt pie fotona. Kabelis jāievieto caur korpusa apakšdaļu, urbjot caurumu caur korpusa apakšējo vāciņu (5. att.). To pašu caurumu var izmantot, lai ievietotu temperatūras sensora kabeli. Pēc kabeļa ievietošanas caurums ir rūpīgi jānoslēdz ar silīciju, lai novērstu mitruma iekļūšanu korpusā.

EK sensors jākalibrē, izmantojot komerciālu EK mērītāju. Kalibrēšanas procedūra tiek veikta laukā, kā aprakstīts pievienotā ziņojuma 5.2. Sadaļā (Lauka iestatīšanas procedūra) (EK mērītāja instrukcijas.pdf). Kalibrēšana tiek veikta, lai noteiktu EK skaitītāja šūnu konstanti. Šūnu konstante ir atkarīga no EK sensora īpašībām, ieskaitot metāla tipu, no kura ir izgatavoti zari, zaru virsmas laukumu un attālumu starp tapām. Standarta A tipa kontaktdakšai, kāda tiek izmantota šajā projektā, šūnu konstante ir aptuveni 0,3. Plašāka informācija par vadītspējas teoriju un mērījumiem ir pieejama šeit: https://support.hach.com/ci/okcsFattach/get/100253… un šeit:

3. darbība: pievienojiet sensorus, akumulatoru bloku un antenu IoT ierīcei

Pievienojiet fotonam trīs sensorus, akumulatoru bloku un antenu (7. att.) Un ievietojiet visas detaļas skaitītāja korpusā. 2. tabulā ir sniegts 7. attēlā norādīto tapu savienojumu saraksts. Sensorus un akumulatora bloka vadus var piestiprināt, pielodējot tieši pie fotona, vai ar piespiežamiem savienotājiem, kas piestiprināmi pie fotona apakšpusē esošajām uzgaļu tapām (kā redzams 2. attēlā). Izmantojot iespiežamus savienotājus, ir vieglāk izjaukt skaitītāju vai nomainīt fotonu, ja tas neizdodas. Antenas savienojumam uz fotona ir nepieciešams u. FL tipa savienotājs (7. att.), Un tas ir ļoti stingri jāpiespiež uz fotona, lai izveidotu savienojumu. Neievietojiet baterijas akumulatorā, kamēr mērītājs nav gatavs testēšanai vai ievietošanai akā. Šajā dizainā nav iekļauts ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis, tāpēc skaitītājs tiek ieslēgts un izslēgts, ievietojot un izņemot baterijas.

2. tabula. IoT ierīces tapu savienojumu saraksts (daļiņu fotons):

Fotonu tapa D2 - pievienojiet - WL sensora tapa 6, V+ (sarkans vads)

Fotonu tapa D3 - pievienojiet - WL sensora tapa 2, dati (brūns vads)

Fotonu tapa GND - savienojiet ar - WL sensora tapa 7, GND (melnais vads)

Fotonu tapa D5 - savienojums ar - temperatūras sensors, dati (dzeltens vads)

Fotonu tapa D6 - pievienojiet - Temp sensors, V+ (sarkans vads)

Fotonu tapa A4 - savienojums ar - temperatūras sensors, GND (melns vads)

Fotonu tapa no D5 līdz D6 - temperatūras sensors, rezistors R1 (savienojiet 2,2 k rezistoru starp fotonu tapām D5 un D6)

Fotonu tapa A0 - savienojiet ar - EK sensoru, dati

Fotonu tapa A1 - savienojiet ar - EC sensoru, GND

Fotonu tapa A2 līdz A0 - EK sensors, rezistors R2 (pievienojiet 1k rezistoru starp fotonu tapām A0 un A2)

Fotonu tapa VIN - savienojiet ar - Akumulators, V+ (sarkans vads)

Fotonu tapa GND - savienojums ar - Akumulators, GND (melns vads)

Photon u. FL pin - pievienojiet - Antena

4. solis: programmatūras iestatīšana

Lai uzstādītu skaitītāja programmatūru, jāveic piecas galvenās darbības:

1. Izveidojiet daļiņu kontu, kas nodrošinās tiešsaistes saskarni ar fotonu. Lai to izdarītu, lejupielādējiet mobilo lietotni Particle viedtālrunī: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Pēc lietotnes instalēšanas izveidojiet daļiņu kontu un izpildiet tiešsaistes norādījumus, lai kontam pievienotu fotonu. Ņemiet vērā, ka visus papildu fotonus var pievienot tam pašam kontam bez nepieciešamības lejupielādēt lietotni Particle un izveidot kontu vēlreiz.

2. Izveidojiet ThingSpeak kontu https://thingspeak.com/login un izveidojiet jaunu kanālu ūdens līmeņa datu parādīšanai. Ūdens skaitītāja ThingSpeak tīmekļa lapas piemērs ir parādīts 8. attēlā, kuru var apskatīt arī šeit: https://thingspeak.com/channels/316660 Instrukcijas ThingSpeak kanāla iestatīšanai ir pieejamas vietnē https:// docs.particle.io/tutorials/device-cloud/we… Ņemiet vērā, ka tajā pašā kontā var pievienot papildu kanālus citiem fotoniem, neizveidojot citu ThingSpeak kontu.

3. Lai pārsūtītu ūdens līmeņa datus no fotona uz ThingSpeak kanālu, ir nepieciešams “tīmekļa āķis”. Norādījumi tīmekļa āķa iestatīšanai ir pievienoti pievienotā ziņojuma B pielikumā (EK mērītāja instrukcijas.pdf) Ja tiek būvēts vairāk nekā viens ūdens skaitītājs, katram papildu fotonam ir jāizveido jauns tīmekļa āķis ar unikālu nosaukumu.

4. Tīmekļa āķis, kas tika izveidots iepriekš minētajā solī, jāievieto kodā, kas darbina fotonu. Ūdens līmeņa mērītāja WiFi versijas kods ir norādīts pievienotajā failā (Code1_WiFi_Version_ECMeter.txt). Datorā dodieties uz daļiņu tīmekļa vietni https://thingspeak.com/login pieteikšanās daļiņu kontā un dodieties uz lietotnes Particle interfeisu. Kopējiet kodu un izmantojiet to, lai izveidotu jaunu lietotni daļiņu lietotnes saskarnē. Ievietojiet iepriekš izveidotā tīmekļa āķa nosaukumu koda 154. rindā. Lai to izdarītu, izdzēsiet tekstu pēdiņās un ievietojiet jauno tīmekļa āķa nosaukumu pēdiņās 154. rindā, kas skan šādi: Particle.publish ("Insert_Webhook_Name_Inside_These_Quotes".

5. Tagad kodu var pārbaudīt, saglabāt un instalēt fotonā. Kad kods ir pārbaudīts, tas atgriezīs kļūdu, kurā teikts “OneWire.h: Nav šāda faila vai direktorija”. OneWire ir bibliotēkas kods, kas vada temperatūras sensoru. Šī kļūda ir jānovērš, instalējot OneWire kodu no daļiņu bibliotēkas. Lai to izdarītu, dodieties uz daļiņu lietotnes saskarni, parādot savu kodu, un ritiniet uz leju līdz ikonai Bibliotēkas ekrāna kreisajā pusē (atrodas tieši virs jautājuma zīmes ikonas). Noklikšķiniet uz ikonas Bibliotēkas un meklējiet OneWire. Atlasiet OneWire un noklikšķiniet uz Iekļaut projektā. Sarakstā izvēlieties lietotnes nosaukumu, noklikšķiniet uz “Apstiprināt” un pēc tam saglabājiet lietotni. Tādējādi koda augšdaļai tiks pievienotas trīs jaunas rindas. Šīs trīs jaunās rindas var izdzēst, neietekmējot kodu. Ieteicams izdzēst šīs trīs rindas, lai koda rindu numuri atbilstu šajā dokumentā sniegtajiem norādījumiem. Ja trīs rindas ir atstātas vietā, tad visi šajā dokumentā apskatītie kodu rindu numuri tiks pārvietoti par trim rindām. Ņemiet vērā, ka kods tiek saglabāts un instalēts fotonā no mākoņa. Šis kods tiks izmantots ūdens skaitītāja darbināšanai, kad tas atrodas ūdens akā. Lauka uzstādīšanas laikā kodā būs jāveic dažas izmaiņas, lai ziņošanas biežumu iestatītu uz vienu reizi dienā un pievienotu informāciju par ūdens aku (tas ir aprakstīts pievienotajā failā "EC Meter Instructions.pdf" sadaļā ar nosaukumu “Skaitītāja uzstādīšana ūdens akā”).

5. darbība: pārbaudiet skaitītāju

Skaitītāja uzbūve un programmatūras iestatīšana ir pabeigta. Šajā brīdī ir ieteicams pārbaudīt skaitītāju. Jāizpilda divi testi. Pirmais tests tiek izmantots, lai apstiprinātu, ka skaitītājs var pareizi izmērīt ūdens līmeni, EK vērtības un temperatūru un nosūtīt datus uz ThingSpeak. Otro testu izmanto, lai apstiprinātu, ka fotona enerģijas patēriņš ir paredzētajā diapazonā. Šis otrais tests ir noderīgs, jo, ja fotons patērē pārāk daudz enerģijas, baterijas neizdosies ātrāk, nekā gaidīts.

Pārbaudes nolūkos kods ir iestatīts ūdens līmeņa mērīšanai un ziņošanai ik pēc divām minūtēm. Šis ir praktisks laika posms, kurā jāgaida starp mērījumiem, kamēr tiek pārbaudīts skaitītājs. Ja ir nepieciešama cita mērīšanas frekvence, mainiet mainīgo ar nosaukumu MeasureTime koda 19. rindā uz vēlamo mērīšanas frekvenci. Mērījumu biežums tiek ievadīts sekundēs (t.i., 120 sekundes atbilst divām minūtēm).

Pirmo pārbaudi var veikt birojā, pakarot skaitītāju virs grīdas, ieslēdzot to un pārbaudot, vai kanāls ThingSpeak precīzi ziņo par attālumu starp sensoru un grīdu. Šajā testēšanas scenārijā ultraskaņas impulss atstarojas no grīdas, ko izmanto, lai simulētu ūdens virsmu akā. EK un temperatūras sensorus var ievietot ūdens traukā ar zināmu temperatūru un vadītspēju (ti, mērot ar komerciālu EK skaitītāju), lai apstiprinātu, ka sensori ThingSpeak kanālam paziņo pareizās vērtības.

Otrajā testā ir jāmēra elektriskā strāva starp akumulatoru un fotonu, lai pārliecinātos, ka tā atbilst fotonu datu lapas specifikācijām: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… Pieredze rāda, ka šis tests palīdz identificēt bojātas IoT ierīces pirms to izvietošanas uz lauka. Izmēriet strāvu, novietojot strāvas mērītāju starp akumulatora bloka pozitīvo V+ vadu (sarkano vadu) un fotona VIN tapu. Strāva jāmēra gan darba režīmā, gan dziļā miega režīmā. Lai to izdarītu, ieslēdziet fotonu un tas sāks darboties darba režīmā (kā norāda gaismas diode uz fotona, kas pārvērš ciāna krāsu), kas darbojas aptuveni 20 sekundes. Izmantojiet strāvas mērītāju, lai novērotu darba strāvu šajā laikā. Pēc tam fotons uz divām minūtēm automātiski ieslēgsies dziļā miega režīmā (kā norāda gaismas diode, kas izslēdzas uz fotona). Izmantojiet strāvas mērītāju, lai šajā laikā novērotu dziļā miega strāvu. Darba strāvai jābūt no 80 līdz 100 mA, un dziļās miega strāvai jābūt starp 80 un 100 µA. Ja strāva ir lielāka par šīm vērtībām, fotonu vajadzētu nomainīt.

Tagad skaitītājs ir gatavs uzstādīšanai ūdens akā (9. att.). Norādījumi par to, kā uzstādīt skaitītāju ūdens akā, kā arī skaitītāja uzbūves un darbības padomi ir sniegti pievienotajā failā (EC Meter Instructions.pdf).

6. darbība. Kā izveidot skaitītāja mobilo versiju

Ūdens skaitītāja šūnu versiju var izveidot, veicot izmaiņas iepriekš aprakstītajā detaļu sarakstā, instrukcijās un kodā. Mobilā versija neprasa WiFi, jo tā savienojas ar internetu, izmantojot mobilo sakaru signālu. Daļu izmaksas, lai izveidotu skaitītāja mobilo versiju, ir aptuveni 330 ASV dolāri (bez nodokļiem un piegādes), kā arī aptuveni 4 ASV dolāri mēnesī par mobilo datu plānu, kas tiek piegādāts kopā ar mobilo sakaru IoT ierīci.

Šūnu skaitītājs izmanto tās pašas iepriekš uzskaitītās detaļas un konstrukcijas darbības ar šādām izmaiņām:

• Nomainiet WiFi IoT ierīci (daļiņu fotonu) mobilo sakaru IoT ierīci (daļiņu elektronu): https://store.particle.io/collections/cellular/pro… Veidojot skaitītāju, izmantojiet tos pašus tapu savienojumus, kas aprakstīti iepriekš Skaitītāja WiFi versija 3. darbībā.

• Mobilā IoT ierīce patērē vairāk enerģijas nekā WiFi versija, tāpēc ieteicams izmantot divus akumulatora avotus: 3,7 V Li-Po akumulatoru, kas tiek piegādāts kopā ar IoT ierīci, un akumulatoru komplektu ar 4 AA baterijām. 3,7 V LiPo akumulators tiek pievienots tieši IoT ierīcei ar komplektā esošajiem savienotājiem. AA bateriju komplekts ir pievienots IoT ierīcei tādā pašā veidā, kā aprakstīts iepriekš skaitītāja WiFi versijai 3. darbībā. Lauka testēšana parādīja, ka skaitītāja mobilā versija darbosies aptuveni 9 mēnešus, izmantojot iepriekš aprakstīto akumulatora iestatījumu. Alternatīva AA bateriju komplekta un 2000 mAh 3,7 V Li-Po akumulatoru izmantošanai ir izmantot vienu 3,7 V Li-Po akumulatoru ar lielāku jaudu (piemēram, 4000 vai 5000 mAh).

• Skaitītājam jāpievieno ārēja antena, piemēram: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p… Pārliecinieties, vai tā ir piemērota frekvencei, ko izmanto mobilo sakaru pakalpojumu sniedzējs, kur ūdens tiks izmantots skaitītājs. Antena, kas tiek piegādāta kopā ar mobilo IoT ierīci, nav piemērota lietošanai ārpus telpām. Ārējo antenu var savienot ar garu (3 m) kabeli, kas ļauj antenu piestiprināt pie urbuma ārpuses pie akas galvas (10. att.). Antenas kabeli ieteicams ievietot cauri korpusa apakšai un rūpīgi noslēgt ar silīciju, lai novērstu mitruma iekļūšanu (11. att.). Ieteicams izmantot kvalitatīvu, ūdensnecaurlaidīgu āra koaksiālo pagarinātāju.

• Mobilā IoT ierīce darbojas ar citu kodu nekā skaitītāja WiFi versija. Skaitītāja mobilās versijas kods ir norādīts pievienotajā failā (Code2_Cellular_Version_ECMeter.txt).