Zemu izmaksu ūdens plūsmas sensors un apkārtējās vides displejs: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:59

Ūdens ir vērtīgs resurss. Miljoniem cilvēku nav pieejams tīrs dzeramais ūdens, un pat 4000 bērnu katru dienu mirst no slimībām, kas piesārņotas ar ūdeni. Tomēr mēs turpinām izšķērdēt savus resursus. Šī projekta galvenais mērķis ir motivēt ilgtspējīgāku ūdens lietošanas uzvedību un vairot izpratni par globālajām ūdens problēmām. Tas ir pamācība, kā rupji noteikt ūdens plūsmu caurulē un vadīt apkārtējo displeju. Es izmantoju pjezo devēju, dažus gaismas diodes un arduino. Ierīce ir aptuvens prototips tam, kas galu galā kļūs par pārliecinošu tehnoloģiju, kas motivē ilgtspējīgu uzvedību un palielina izpratni par ūdens izmantošanu. Šis ir Staceja Kuzņecova un Ērika Paula projekts Karnegie Mellonas universitātes Cilvēka datoru mijiedarbības institūtā. Dzīves vides laboratorijā. Ražotājs Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net Tālāk esošajā videoklipā ir parādīta šī projekta iepriekšējā versija, kur pjezo elementa vietā tiek izmantots mikrofons, lai noteiktu ūdens plūsmu. Izmantojot pjezo pārveidotāju, jūs sasniegsit labāku sniegumu, tāpēc šajā pamācībā ir aprakstīta pjezo pieeja. Īpašs paldies Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison un Stuart Anderson par palīdzību šī projekta ideju un dizaina izstrādē!

1. darbība: apkopojiet materiālus

Jums būs nepieciešams:- maizes dēlis- mikrokontrolleris (es izmantoju Arduino)- mastika- pjezo pārveidotājs (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- dažas gaismas diodes (es izmantoju 2 dzeltenas, 2 sarkani, 2 zaļi)- sveču turētājs vai līdzīga izmēra trauks- vads- 1 mohm (vai cita liela vērtība) rezistors- 4,7K rezistori (3)- 1K rezistori (1)- mazvērtīgi rezistori (gaismas diodēm)- Apgriešanas vadi- džemperu vadi- mastikas op pastiprinātājs (LM613)

2. solis: izveidojiet ķēdi

Ķēde sastāv no pastiprinātāja, lai palielinātu pjezo signālu, un sprieguma dalītāju, lai paceltu bāzes spriegumu. Starp abām pjezo ieejām ir augstas vērtības rezistors, kas darbojas kā signāla nolaižamais rezistors.

3. darbība: pārbaudiet ķēdi

Pievienojiet pjezo pie ķēdes un pievienojiet arduino. Sprieguma dalītājs nosaka bāzes spriegumu 2,5 V, tāpēc signāla bāzes rādījumiem jābūt aptuveni 512 uz Arduino analogās tapas (pusceļā no 0 līdz 1023). Manējais svārstās +/- 30 ap 520. Jūs varat redzēt dažas svārstības ap šo skaitli.

4. solis: kalibrējiet sensoru, lai noteiktu vibrācijas

Kad krāns ir ieslēgts, caurules vibrācijas rezultātā pjezo radīs svārstīgu strāvu. Tā kā bāzes rādījums samazinās aptuveni 520, varat aprēķināt amplitūdu ap šo skaitli, lai noteiktu vibrācijas. Mana sliekšņa vērtība ir iestatīta uz 130, bet jūs varat to palielināt vai samazināt atkarībā no vibrācijas veidiem, kurus vēlaties sajust, un jūsu konkrētā pjezogabala jutīgumu. Lai pārbaudītu signālu, izmantojiet mastiku, lai piestiprinātu pjezo pie līdzenas virsmas. Mēģiniet pieskarties vai saskrāpēt virsmu dažādās vietās un dažādās intensitātēs, lai redzētu, kāda veida rādījumus iegūstat Arduino. Lai samazinātu troksni, iesaku aprēķināt ievades mainīgo vidējo lielumu. Tas ir neapstrādāts veids, kā noteikt viļņu amplitūdu, kas ļauj izvairīties no viltus pozitīviem gadījuma statiskās strāvas dēļ. Var izmantot arī uzlabotas metodes, piemēram, FFT.// Codeint sensors paraugs = 2; // Analog inint val = 0; // Pašreizējais rādījums analog pinint avg; // Viļņu amplitūdas vidējais rādītājs MIDPOINT = 520; // Bāzes nolasīšanas neesošā iestatīšana () {Serial.begin (9600); avg = MIDPOINT; // vidējais iestatīts viduspunktā} void loop () {val = analogRead (sensors); // Aprēķināt viļņu amplittue if (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } cits {val = MIDPOINT - val; } // aprēķināt vidējo gaitu no amplitūdas avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); ja (vid.> 130) {// konstatēta vibrācija! Serial.println ("TAP"); kavēšanās (100); // kavēšanās, lai pārliecinātos, ka seriālais ports nav pārslogots}}

5. darbība: izveidojiet apkārtējo displeju

Ja sensors darbojas pareizi, varat pievienot apkārtējās vides displeju, lai parādītu informāciju. Manas gaismas diodes ir savienotas pārī tā, lai katra krāsa tiktu izgaismota ar divām gaismas diodēm. Lai to izdarītu, pievienojiet katras krāsas “īso” vadu kopā un izmantojiet zemas vērtības rezistoru pirms savienojuma ar Arduino. Pievienojiet visu gaismas diožu zemējuma (garāko) vadu un piestipriniet pie Arduino zemes. Kad gaismas diodes ir pievienotas, displeja ievietošanai izmantojiet sveču turētāju. Tā kā sveču turētājs ir izgatavots no alumīnija, iespējams, vēlēsities pirms gaismas diodes ievietošanas konteinera apakšā uzlikt izolatoru, piemēram, plastmasas gabalu, lai novērstu ķēdes īssavienojumu.

6. darbība. Displeja vadīšanai izmantojiet sensora datus

Man vajadzīgas apmēram 10 sekundes, lai nomazgātu rokas. Tādējādi es esmu ieprogrammējis displeju parādīt zaļu gaismu pirmajās 10 sekundēs pēc krāna ieslēgšanas. Pēc 10 sekundēm iedegas dzeltenā gaismas diode. Displejs kļūst sarkans, ja ūdens paliek ieslēgts pēc 20 sekundēm, un sāk mirgot sarkanā gaisma, ja krāns turpina darboties 25 sekundes vai ilgāk. Izmantojiet savu iztēli, lai izveidotu alternatīvus displejus!

7. darbība: uzstādiet sensoru un displeju uz ūdens caurules

Izmantojiet mastiku vai mālu, lai piestiprinātu pjezo pie krāna, un citu mastikas slāni, lai nostiprinātu displeju augšpusē. Iespējams, jums būs jāpielāgo sliekšņa amplitūda vai “MIDPOINT” no 4. darbības. Signālu var nedaudz ietekmēt arī temperatūra no caurules.

8. darbība. Nākotnes ieteikumi

Jūs varat izvēlēties izslēgt Arduino no akumulatora. Gaidāmā apmācība parādīs, kā vadīt šo displeju, izmantojot strāvu tieši no tekoša ūdens vai izmantojot apkārtējās vides gaismas enerģiju!