Monitor hladiny soli v zmäkčovači vody: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Zmäkčovače vody pracujú pomocou procesu nazývaného iónová výmena, pri ktorom sa ióny vápnika a horčíka z tvrdej vody vymieňajú s chloridom sodným (soľou) prostredníctvom špeciálnej živice. Voda ide do tlakovej nádoby, kde sa pohybuje cez živicové guľôčky a vápnik a horčík sú nahradené sodíkom. Živicové guľôčky sa nakoniec vyčerpajú a nebudú schopné zachytávať ďalšie tvrdé minerály. Proces dobíjania alebo regenerácie prechádza roztokom slanej vody cez živicové guľôčky, ktoré oddeľujú minerály tvrdosti a neškodne ich vypúšťajú do odtoku. Živicové perličky sa nechajú osviežiť a sú pripravené na výrobu viac zmäkčenej vody.

Zmäkčovače vody na výmenu iónov majú mnoho tvarov a veľkostí, ale všetky majú jednu vec spoločnú, nádrž na soľanku, ktorú je potrebné každých niekoľko týždňov naplniť soľou, aby sa zaručil pravidelný prísun mäkkej vody. Zmäkčovače vody nie sú práve atraktívnym vybavením, a preto sú vykázané na nejaké neprístupné miesto, čo znamená, že na kontrolu hladiny soli je potrebná špeciálna návšteva. Podnet na pridanie viac soli často pochádza od členov domácnosti, ktorí sa trápia tvrdou vodou. Je potrebný snímač hladiny soli, ktorý zabudne a zabudne, ktorý dokáže odoslať pripomienku, keď je soli málo v zmäkčovadle. V tomto návode sa používa snímač rozsahu na meranie hladiny soli v zmäkčovači vody každých niekoľko hodín a výsledok je zverejnený na ThingSpeak. Akonáhle sa hladina soli zníži, ThingSpeak pošle e -mail s pripomenutím, aby sa soľná nádrž naplnila. Všetky komponenty pre tento projekt sú k dispozícii na eBay, ako obvykle, najlacnejšie diely pochádzajú z Ázie. Aj keď budete musieť kúpiť všetky komponenty, celkové náklady budú asi 10 USD. Na realizáciu tohto projektu je potrebné množstvo zručností, ako je spájkovanie alebo používanie Arduino IDE. Všetky tieto techniky sú popísané v iných pokynoch a neopakujú sa tu.

Zásoby

Držiak batérie AA Rozsah modulu VLT53L0X BAT43 Shottkyho dióda 100nF kondenzátor 2 x 5k odpory 2 x 470 Ohm odpory Modul sériového adaptéra FT232RL Veľkosť AA lítium-thionylchloridová batéria Mikroprocesorový modul ESP-07 Ostatné, drôt, krabica atď.

Krok 1: Detektor hladiny soli

Na snímanie povrchu soli v zmäkčovači vody sa používa VL53L0X. Senzor funguje tak, že vyšle svetelný impulz a zmeria čas potrebný na odraz späť. Najlepšie výsledky pochádzajú z použitia bieleho reflexného povrchu v tme, presne toho, čo máme v zásobníku soli. Samotný senzor je veľmi malý a ťažko sa s ním manipuluje. Ako taký sa dá kúpiť ako modul obsahujúci rozhranie I2C. Vďaka tomu je oveľa jednoduchšie spojiť sa s inými mikrokontrolérmi, ako sú Arduino alebo Raspberry Pi. Pretože sú okná lasera a senzora veľmi malé, vrstva lepiacej fólie sa používa na zastavenie všetkých nečistôt blokujúcich zariadenie. Modul musí ležať naplocho v hornej časti zmäkčovača vody, takže drôty alebo spájka by nemali vyčnievať na stranu senzora modul. To sa dosiahlo položením modulu počas spájkovania, senzorom nadol, na kus dreva, aby sa na strane senzora zastavila spájka alebo drôt vytvárajúci hrbole.

Krok 2: Programovanie ESP-07

Zámerom bolo zabezpečiť, aby bol monitor hladiny soli napájaný batériami, a preto bola zvolená verzia čipového modulu ESP8266 s holými kosťami, aby sa minimalizoval pohotovostný prúd a poskytla najmenej ročná životnosť batérie. Na rozdiel od niektorých sofistikovanejších verzií, ktoré obsahujú regulátory napätia a rozhranie USB, je potrebné do ESP-07 použitého v tomto projekte pridať niektoré ďalšie komponenty. Sériový adaptér je dočasne zapojený tak, aby blikal na ESP-07 a monitore. sériový port počas testovania. Majte na pamäti, že sériový adaptér bude odstránený, akonáhle budeme radi, že všetko funguje správne, nerobte to príliš pevné. Z nejakého dôvodu bolo potrebné vymeniť riadky SDA a SCL, aby senzor fungoval. Skúste to, ak je rozsah zaseknutý v plnom rozsahu. Možno zvláštnosť čínskej výroby? Na napájanie tohto projektu sa používa lítium -tionylchloridová batéria. Veľkosť AA tejto batérie má stabilné napätie 3,6 V a kapacitu 2 600 mAh, ideálna na napájanie ESP-07. Tieto batérie nájdete u špecializovaných dodávateľov batérií, ale nie v bežných maloobchodných predajniach. Hádam sa neodvážia pustiť širokú verejnosť na batériu dvojnásobku normálneho napätia!

Keď sa ESP-07 zapne, kolíky robia podivné veci, kým nedokončí rutinu spustenia. Ako bezpečnostné opatrenie sú v spojoch k výstupom modulu zahrnuté odpory, aby sa zabránilo akýmkoľvek škodlivým prúdom. Skica Arduina pre tento projekt je pripojená v textovom súbore. Ako obvykle, budete ho musieť upraviť pomocou vlastných poverení smerovača a kľúča API z vášho účtu ThingSpeak. Statická adresa IP sa používa aj na zrýchlenie času pripojenia WiFi a úsporu prúdu. To môže zahŕňať zmenu adries IP tak, aby zodpovedali vašej sieti. Poznámka: V adrese IP sa používa čiarka a nie bodka! Na internete je k dispozícii obrovské množstvo informácií o blikaní a používaní ESP8266, ak potrebujete ďalšiu pomoc. Stručne povedané, blikanie prebieha nasledovne:

Spustite Arduino IDE na počítači a uistite sa, že je nainštalovaná a vybraná doska ESP8266. Možno budete musieť nainštalovať knižnice pre snímač a WiFi. Načítajte skicu monitora pripojenú nižšie a podľa potreby ju upravte. Skontrolujte, či sa skica skica zostavuje bez chýb. Pripojte GPIO0 k zemi pomocou 5k rezistora. batériu do držiaka Pripojte USB adaptér Načítajte kód a skontrolujte, či je správne pripojený Vyberte batériu a potom odpojte pripojenie GPIO0. Spustite sériový monitor a vymeňte batériu. Predtým, ako modul prejde do režimu spánku, by ste mali privítať sériové výtlačky zo skice.

Skrátenie času cyklu na zhruba 20 sekúnd výrazne zjednoduší ladenie. V závislosti od smerovača môže byť tiež potrebné upraviť čas pripojenia, aby bolo možné získať spoľahlivé spojenie. Akonáhle všetko funguje, môžete odpojiť USB adaptér a monitor je možné zapojiť do servisu.

Krok 3: Konečné zapojenie

Keď sa domnievame, že je monitor nastavený tak, ako sa nám páči, zapojenie je možné upratať tak, ako je to na obrázku. Červenú LED diódu napájania je potrebné odstrániť, pretože ide o výpadok napájania počas hlbokého spánku. Dá sa jemne odzvoniť pomocou skrutkovača alebo odspájkovať. Ak je signál WiFi na spodnej strane, môže byť dosah vylepšený pripojením externej antény. V tomto prípade musí byť odkaz spájajúci keramickú anténu odstránený ako LED. Ak je ESP-07 prevádzkovaný bez keramického anténneho spojenia, vždy musí byť pripojená externá anténa.

Krok 4: Inštalácia senzora

Senzor je potrebné namontovať nad najvyššiu hladinu soli v nádrži na soľanku. V tejto inštalácii sa veko zmäkčovača vody ukázalo ako vhodné miesto na umiestnenie senzora. Vo veku je vyvŕtaný malý otvor, aby senzor mohol sledovať hladinu soli. Pretože je soľanková zmes veľmi korozívna, na zakrytie otvoru a ochranu senzora sa použije vrstva lepiacej fólie. Batériu a ESP-07 je možné namontovať aj vedľa snímača na veku. Vždy existuje možnosť zapojenia externej antény, ak je sila signálu WiFi okrajová. V tejto inštalácii boli snímač, ESP-07 a batéria práve prilepené k hornej časti veka, keď bol zmäkčovač vody zastrčený v skrini. V exponovanejších situáciách by bol potrebný vhodný prípad.

Krok 5: Životnosť batérie

Aby sme odhadli výdrž batérie, musíme zmerať pohotovostný prúd a prúd, keď je monitor bdelý. Ukázalo sa to dosť ťažké, pretože ESP-07 sa dá ľahko zablokovať pri zmenách, ako je zmena rozsahov meračov. Konečným riešením bolo pridať odpor 0,1 Ohm do napájacieho vedenia a zmerať prúd rozsahom počas obdobia bdelosti. Každé meranie trvalo 6,7 sekundy s priemerným prúdom 77 mA. Spánkový prúd sa meral zapojením diódy a 5k rezistora paralelne do napájacieho vedenia. Dióda nesie budiaci prúd, ale nízky pohotovostný prúd nesie odpor. To poskytlo pohotovostný prúd 28,8 uA. Čas spánku v programe je nastavený na približne 1 hodinu medzi meraniami. Viac ako rok bude monitor používať 250 mAh v pohotovostnom režime a 1255 mAh v bdelom stave alebo celkom 1505 mAh. Batéria s kapacitou 2 600 mAh použitá v tomto monitore by mala bez problémov vydržať viac ako rok. Životnosť batérie je možné ešte predĺžiť tým, že sa hladina soli meria menej často. Čas spánku ESP-07 bohužiaľ nemožno ľahko predĺžiť na viac ako hodinu. Jedným zo spôsobov, ako sa vyhnúť tomuto problému, je prebudiť ESP-07 každú hodinu a potom ho znova znova uložiť do režimu spánku. Je na výber, či modem neprebudíte a graf ukazuje, že sa tým zníži množstvo použitej energie na polovicu. Pri meraní hladiny soli iba 4 -krát denne môžeme očakávať výdrž batérie približne 5 rokov. Nasledujúci kód používa pamäť RTC ESP8266 na uloženie koľkokrát bol modul v hlbokom spánku. V tomto náčrte je 6 spánkových periód pred vykonaním merania, ktoré dáva 7 hodín medzi hodnotami. Toto je samozrejme možné doladiť pre vašu aplikáciu. Batériu vždy pevne zacvaknite na miesto, prerušené pripojenie môže ESP-07 zablokovať a vybiť batériu. Batéria by mala pred výmenou za tieto dlhšie doby spánku vydržať niekoľko rokov. Opäť je najlepšie testovať modul s 10 sekundovým spánkom, 7 hodín je dlhé čakanie na kontrolu, či funguje …

Krok 6: Graf hladiny soli

Dva grafy zobrazujú hladinu soli v zmäkčovači vody a silu signálu WiFi, čo je užitočný nástroj na riešenie problémov. Generácia tohto zmäkčovača vody je riadená meračom a ako model s dvoma nádržami sa nádrže môžu prepínať kedykoľvek počas dňa. Tabuľka hladiny soli ukazuje, kedy došlo k regenerácii a čas medzi regeneráciami dáva predstavu o využití vody. Tento monitor nielenže ukazuje, kedy je potrebné viac soli, ale na odmernom zmäkčovači môže upozorniť na nadmerné používanie vody. VL53L0X má dosah až 2 m, v závislosti od odrážajúceho povrchu. Možné sú aj ďalšie aplikácie, ako je monitorovanie hladiny nádrže na olej alebo vodu, kde sa hĺbka v priebehu času pomaly mení.

Krok 7: Pripomienka e -mailu

E -maily s pripomenutím o nízkych hladinách soli je možné odosielať z ThingSpeak. To zahŕňa nastavenie dvoch aplikácií z ponuky APPS. Prvá je analýza MATLAB, ktorá v prípade, že hladina soli prekročí definovaný limit, napíše a odošle e -mail. Druhá aplikácia je TimeControl, kde sa môžete rozhodnúť, ako často budete kontrolovať hladinu soli. Nastavenie aplikácie TimeControl je celkom intuitívne, v tomto prípade sa hladina soli kontroluje denne spustením analýzy MATLAB. Nepríjemný e -mail bude odoslaný denne, keď hladina soli dosiahne nízku úroveň. Analýza MATLAB použitá v tomto návode je priložená nižšie. Bude potrebné aktualizovať pomocou vášho vlastného ID kanála a ApiKey. Do vyhlásenia „ak“je potrebné vložiť aj minimálnu hladinu soli v nádrži. Našťastie to poskytuje dostatok podrobností na príjem e -mailov bez toho, aby ste sa museli zaoberať zložitosťou kódovania ThingSpeak.