Kā izveidot amonjaka noteikšanas komplektu: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā apmācībā mēs jums parādīsim, kā izmantot amonjaka sensorus, arduino un avenes, lai izmērītu amonjaka koncentrāciju un sniegtu brīdinājumus, ja gaisā ir noplūde vai pārāk augsta koncentrācija!

Šis projekts ir mūsu skolas projekts, patiesībā mūsu skolas ķīmijas laboratorija vēlējās sistēmu, lai noteiktu, vai amonjaka koncentrācija gaisā ir pārāk augsta. Laboratorijā ir ķīmiskais laboratorijas pārsegs, un studentiem jāieslēdz šie pārsegi, lai sūkātu ķīmiskos tvaikus. Bet, ja viņi aizmirst ieslēgt pārsegu, laboratorijas iekšienē var izplatīties toksiski tvaiki. Šī sistēma ļaus atbildīgajam skolotājam saņemt brīdinājumu, ja amonjaks (kas ir viena toksiska gāze) tiek uztverts ārpus šiem pārsegiem.

1. solis: materiāli

Šim projektam jums būs nepieciešams:

- 2x amonjaka sensors MQ-137 (vai tik daudz, cik vēlaties)

- 1x Arduino Uno (tam ir viens seriālais ports)

- 1x Genuino Mega 2560 (vai citas plates ar 2 vai vairākiem seriālajiem portiem)

- 2x HC-05 Bluetooth moduļi

- 1x Raspberry Pi modelis 3B

- 1x akumulators 9V

- Vadi, kabeļi un rezistori

2. darbība. Datu iegūšana no sensoriem

Sensori ir pievienoti arduino Uno.

Lai realizētu šo pielietojumu, šim sensoram jābūt barotam. Lai to izdarītu, tiek izmantots 5V un arduino kartes masa. Turklāt analogā ieeja A0 ļauj atgūt sensora doto pretestības vērtību. Turklāt Arduino ir darbināms

Diemžēl šie sensori nenodrošina lineāru izeju, kas ir proporcionāla amonjaka koncentrācijai. Šie sensori ir izgatavoti no elektroķīmiskās šūnas, mainot pretestību, kas saistīta ar koncentrāciju. Pretestība palielinās līdz ar koncentrāciju.

Patiesā problēma ir tāda, ka tās ir paredzētas dažāda veida gāzes mērīšanai, un elektroķīmiskā šūna reaģē dīvaini. Piemēram, vienam un tam pašam šķidrā amonjaka paraugam abi sensori nodrošina atšķirīgu izeju. Tie ir arī diezgan lēni.

Jebkurā gadījumā sensora nodrošināto pretestību arduino pārveido par 0–5 V un pēc tam uz “ppm” (= daļas uz miljonu, tā ir atbilstoša vienība gāzes koncentrācijas mērīšanai), izmantojot tendences līkni un tās vienādojumu šo sensoru dokumentāciju.

3. darbība: datu sūtīšana, izmantojot Bluetooth

Lai sensorus uzstādītu dažādās laboratorijas vietās, tie ir tieši savienoti ar Arduino plāksni, ko darbina 9 V akumulators. Un, lai gaisā esošā amonjaka rezultātus paziņotu Rapsberry kartei, tiek izmantoti Bluetooth moduļi. Pirmo karti, kas savienota tieši ar sensoru paneli, sauc par vergu.

Lai izmantotu Bluetooth moduļus, tie vispirms ir jākonfigurē. Šim nolūkam pievienojiet moduļa EN tapu pie 5 V (ik pēc 2 sekundēm vajadzētu redzēt, ka LED mirgo) un nospiediet moduļa pogu. Pārkodējiet arduino tukšu kodu un pievienojiet moduļa RX tapu arduino TX tapai un otrādi. Pēc tam dodieties uz seriālo monitoru, izvēlieties pareizo Baud ātrumu (mums tas bija 38400 Br) un uzrakstiet AT.

Ja seriālais monitors rāda “Labi”, tad esat ievadījis AT režīmu. Tagad moduli var iestatīt kā vergu vai galveno. Zemāk varat atrast pdf failu ar visu AT režīma komandu.

Šī vietne parāda mūsu Bluetooth moduļa darbības AT režīmā:

Bluetooth modulī tiek izmantotas 4 arduino tapas, 3.3V ar sprieguma dalītāju, zemējums, TX un RX tapas. Izmantojot TX un RX tapas, dati tiek pārsūtīti no kartes seriālā porta.

Neaizmirstiet, ka Bluetooth moduļa pin RX ir savienots ar Arduino TX tapu un otrādi.

Abiem Bluetooth moduļu gaismas diodēm vajadzētu mirgot 2 reizes aptuveni ik pēc 2 sekundēm, kad tās ir savienotas viena ar otru.

Gan kvīts, gan nosūtīšanas kods tiek reģistrēti vienā kartē un pievienoti šeit.

4. solis: datu un pārsūtīšanas saņemšana uz Raspberry Pi

Šo projekta daļu veic arduino mega.

Šī karte ir savienota ar Bluetooth moduli, kas konfigurēts datu saņemšanai, un aveņu pi. To sauc par Meistaru.

Šajā gadījumā Bluetooth modulis izmanto vienu seriālo portu, un dati tiek pārsūtīti uz aveņu pi, izmantojot citu seriālo portu. Tāpēc mums ir nepieciešama karte ar 2 vai vairākiem seriālajiem portiem.

Kods ir gandrīz tāds pats kā iepriekš.

5. darbība: datu reģistrēšana un brīdinājumu funkcija

Raspberry pi reģistrēs datus ik pēc 5 sekundēm (piemēram, var atšķirties).csv failā un saglabās tos SD kartes ietilpībā.

Tajā pašā laikā avenes pārbauda, vai koncentrācija nav pārāk augsta (piemēram, var pārsniegt 10ppm, un var atšķirties), un nosūta brīdinājuma e-pastu, ja tas tā ir.

Bet pirms avenes var nosūtīt e -pastu, tai ir nepieciešama neliela konfigurācija. Šim nolūkam dodieties uz failu "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" un mainiet parametrus, ņemot vērā jūsu personisko informāciju. Tālāk varat atrast piemēru (code_raspberry_conf.py).

Kas attiecas uz galveno kodu (blu_arduino_print.py), tam ir jāimportē dažas bibliotēkas, piemēram, "sērijas", lai strādātu ar USB sakaru portu, vai bibliotēka "ssmtp", lai nosūtītu e -pastu.

Dažreiz, nosūtot datus, izmantojot Bluetooth, var rasties kļūda. Patiešām, aveņu rindu var nolasīt tikai tad, ja ir cipars, kas beidzas ar / n. Tomēr avenes dažreiz var saņemt kaut ko citu, piemēram, "\ r / n" vai vienkārši "\ n". Tātad, lai izvairītos no programmas izslēgšanas, mēs izmantojām komandu Izmēģināt, izņemot.

Pēc tam tas ir tikai virkne nosacījumu "ja".

6. darbība: lietu izgatavošana

Nepieciešamais aprīkojums:

- 1 sadales kārba 220*170*85 mm

- 1 sadales kārba 153*110*55 mm

- zaļš ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 metru elektriskie kabeļi

- 2 Bluetooth moduļi

- 1 aveņu

- 1 Arduino Mega

- 1 oriģināls

- 9v akumulators

- 1 aveņu / Arduino savienojuma kabelis

- 2 rezistori 2K omi

- 2 rezistori ar 1K omi

- lodēšanas mašīna

- Urbjmašīna

- Urbji

- griešanas knaibles

- Ieraudzīja

Mēs sākām no divām elektrības sadales kārbām, kurās tika veikti izcirtņi. Pirmkārt, sensora/emitera elementa realizācija: divi balsti, lai fiksētu Genuino karti, ja tā ir izgatavota zaļā krāsā ERTALON. Pēc tam bija nepieciešams nogriezt vāku, lai ievietotu amonjaka sensoru un to salabotu. Kabeļi tika savienoti no sensora ar Genuino karti. Pēc tam mēs ievietojām bluetooth moduli uz kastes, pielodējām kabeļus un savienojām tos ar karti. Visbeidzot, barošanas avots ar 9V akumulatoru tika integrēts un pievienots vadam. Kad sensors bija pabeigts, mēs varējām sākt strādāt ar uztvērēju. Šim nolūkam, tāpat kā iepriekš, mēs sākām, izveidojot atbalstu divām elektroniskajām kartēm (aveņu un Arduino mega). Pēc tam no aveņu izgriezām kabeļu un kontaktdakšu spraugas. Bluetooth modulis tika fiksēts tāpat kā iepriekš. Pēc tam kastes augšpusē tika urbti caurumi, lai nodrošinātu ventilāciju abām elektroniskajām plāksnēm un izvairītos no pārkaršanas riska. Lai pabeigtu šo darbību, visi kabeļi tika pievienoti, un projektam ir nepieciešams tikai barot un pārbaudīt.

7. solis: uzlabojumi

Attiecībā uz uzlabojumiem var izcelt vairākus punktus:

- Veiksmīgāka sensora izvēle. Patiešām, tie ātri neatklāj amonjaka parādīšanos gaisā. Pievienojiet tam, ka pēc tam, kad tie ir piesātināti ar amonjaku, viņiem ir nepieciešams noteikts laiks, lai no tā atbrīvotos.

- Tika izmantota tieši arduino karte ar Bluetooth moduli, kā norādīts mūsu projekta pamatā. Diemžēl Genuino 101 vairs nav pieejams Eiropas tirgū.

- Integrējiet displeju kastē, kur atrodas sensors, lai nepārtraukti zinātu koncentrāciju

- Nodrošiniet automātisku diagrammas izveidi no csv failā saglabātajiem datiem.