Ako vyrobiť súpravu na detekciu amoniaku: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

V tomto návode vám ukážeme, ako používať senzory amoniaku, arduino a malinu na meranie koncentrácie amoniaku a poskytovať upozornenia v prípade úniku alebo príliš vysokej koncentrácie vo vzduchu!

Tento projekt je naším školským projektom, v skutočnosti chemické laboratórium našej školy chcelo systém, ktorý by zistil, či je koncentrácia amoniaku vo vzduchu príliš vysoká. V laboratóriu sú chemické laboratórne digestory a študenti ich musia zapnúť, aby nasávali chemické výpary. Ak však zabudnú zapnúť odsávač pár, vo vnútri laboratória sa môžu šíriť toxické pary. Tento systém umožní zodpovednému učiteľovi dostať upozornenie, ak je mimo týchto digestorov cítiť amoniak (ktorý je jedným toxickým plynom).

Krok 1: Materiály

Na tento projekt budete potrebovať:

- 2x snímač amoniaku MQ-137 (alebo koľko chcete)

- 1x Arduino Uno (má jeden sériový port)

- 1x Genuino Mega 2560 (alebo iné dosky s 2 alebo viacerými sériovými portami)

- 2x Bluetooth modul HC-05

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x batéria 9V

- Drôty, káble a odpory

Krok 2: Získanie údajov zo senzorov

Senzory sú zapojené do arduino Uno.

Na realizáciu tejto aplikácie musí byť tento senzor napájaný. Na tento účel sa použije 5 V a hmotnosť karty arduino. Analógový vstup A0 navyše umožňuje obnoviť hodnotu odporu danú snímačom. Arduino je navyše napájané

Tieto senzory bohužiaľ neposkytujú lineárny výstup úmerný koncentrácii amoniaku. Tieto senzory sú vyrobené z elektrochemického článku, ktorý mení odpor súvisiaci s koncentráciou. Odpor stúpa s koncentráciou.

Skutočný problém s nimi je, že sú vyrobené na meranie rôzneho druhu plynu a elektrochemický článok reaguje zvláštne. Napríklad pre rovnakú vzorku kvapalného amoniaku poskytujú oba snímače odlišný výkon. Sú tiež dosť pomalí.

Či tak alebo onak, odpor poskytovaný snímačom arduino pomocou trendovej krivky prevedie na 0-5 V a potom na „ppm“(= časti na milión, je to relevantná jednotka na meranie koncentrácie plynu) pomocou krivky trendu a jej rovnica je uvedená v dokumentáciu týchto senzorov.

Krok 3: Odosielanie údajov cez Bluetooth

Aby bolo možné senzory nastaviť na rôzne miesta v laboratóriu, sú priamo pripojené k doske Arduino napájanej 9V batériou. Na komunikáciu výsledkov amoniaku vo vzduchu s kartou Rapsberry sa používajú moduly bluetooth. Prvá karta pripojená priamo k doske snímača sa nazýva slave.

Ak chcete používať moduly bluetooth, musíte ich najskôr nakonfigurovať. Za týmto účelom pripojte kolík EN modulu k 5V (LEDka by mala blikať každé 2 sekundy) a stlačte tlačidlo na module. Telekomunikujte prázdny kód v arduine a pripojte pin RX modulu k kolíku TX arduina a naopak. Potom choďte na sériový monitor, zvoľte správnu prenosovú rýchlosť (pre nás to bolo 38400 Br) a napíšte AT.

Ak sériový monitor zobrazuje „Ok“, vstúpili ste do režimu AT. Teraz môžete modul nastaviť ako podradený alebo hlavný. Nižšie nájdete súbor pdf so všetkými príkazmi pre režim AT.

Nasledujúca webová stránka ukazuje kroky, ktoré je potrebné vykonať v režime AT pre náš modul bluetooth:

Modul bluetooth používa 4 piny arduina, 3,3 V s deličom napätia, uzemnenie, piny TX a RX. Použitie pinov TX a RX znamená, že údaje sú prenášané sériovým portom karty.

Nezabudnite, že pin RX modulu bluetooth je spojený s TX pinom Arduina a naopak.

Mali by ste vidieť obe LED diódy bluetooth modulov blikať 2 krát každé 2 sekundy, keď sú navzájom prepojené.

Potvrdenka aj kód na odoslanie sa realizujú na tej istej karte a potom sa tu priložia.

Krok 4: Príjem údajov a prenos na Raspberry Pi

Túto časť projektu vykonáva arduino mega.

Táto karta je zapojená do modulu bluetooth, nakonfigurovaného na príjem údajov, a malinového pi. Hovorí sa mu Majster.

V tomto prípade modul bluetooth používa jeden sériový port a údaje sa prenášajú do Raspberry Pi pomocou iného sériového portu. Preto potrebujeme kartu s 2 alebo viacerými sériovými portami.

Kód je takmer rovnaký ako predtým.

Krok 5: Protokolovanie údajov a funkcia upozornení

Raspberry pi zaznamená údaje každých 5 sekúnd (napríklad sa môže líšiť) do súboru.csv a uloží ich do kapacity pamäte SD.

Malina zároveň skontroluje, či koncentrácia nie je príliš vysoká (napríklad viac ako 10 ppm, sa môže líšiť) a v takom prípade odošlite výstražný e-mail.

Ale skôr, ako môže malina odoslať e -mail, potrebuje malú konfiguráciu. Za týmto účelom choďte do súboru "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" a zmeňte parametre podľa svojich osobných údajov. Príklad nájdete nižšie (code_raspberry_conf.py).

Pokiaľ ide o hlavný kód (blu_arduino_print.py), musí importovať niektoré knižnice, ako napríklad „sériové“, aby fungovali s komunikačným portom USB, alebo knižnicu „ssmtp“na odoslanie e -mailu.

Niekedy môže dôjsť k chybe pri odosielaní údajov cez Bluetooth. Malina skutočne dokáže prečítať riadok iba vtedy, ak existuje číslo ukončené / n. Malina však môže niekedy dostať aj niečo iné ako „\ r / n“alebo len „\ n“. Aby sme sa vyhli vypnutiu programu, použili sme príkaz Try - Except.

Potom je to už len kopa podmienok „keby“.

Krok 6: Prípady

Požadované vybavenie:

- 1 spojovacia skrinka s rozmermi 220*170*85 mm

- 1 spojovacia skrinka s rozmermi 153*110*55 mm

- Zelený ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 metra elektrických káblov

- 2 bluetooth moduly

- 1 malina

- 1 Arduino Mega

- 1 genuino

- 9v batéria

- 1 prepojovací kábel Raspberry / Arduino

- 2 odpory 2K ohm

- 2 odpory 1K ohm

- spájkovačka

- Vŕtačka

- Vŕtanie bitov

- Rezacie kliešte

- Videl

Vychádzali sme z dvoch elektrických spojovacích boxov, v ktorých boli urobené rezy. Po prvé, realizácia prvku senzora/emitora: dve podpery na upevnenie karty Genuino, ak sú vyrobené zelenou farbou ERTALON. Potom bolo potrebné odrezať veko, vložiť snímač amoniaku a opraviť ho. Káble boli pripojené od snímača k karte Genuino. Potom sme do krabice vložili modul bluetooth, spájkovali sme káble a spojili ich s kartou. Nakoniec bol integrovaný a zapojený napájací zdroj s 9V batériou. Keď bol snímač hotový, mohli sme začať pracovať na prijímači. Za týmto účelom, rovnako ako predtým, sme začali výrobou podpier pre dve elektronické karty (mega Raspberry a Arduino). Potom sme z Raspberry vystrihli sloty na káble a zástrčky. Modul bluetooth bol opravený rovnakým spôsobom ako predtým. Potom boli do hornej časti škatule vyvŕtané otvory, ktoré umožnili vetranie dvoch elektronických dosiek a vyhli sa akémukoľvek riziku prehriatia. Na dokončenie tohto kroku boli všetky káble pripojené a projekt stačí napájať a otestovať.

Krok 7: Vylepšenia

Pokiaľ ide o zlepšenie, je možné evokovať niekoľko bodov:

- Voľba výkonnejšieho snímača. Skutočne rýchlo nezistia vzhľad amoniaku vo vzduchu. Pridajte k tomu, že akonáhle sú nasýtené amoniakom, potrebujú určitý čas, aby sa ho zbavili.

- Použila sa arduino karta priamo s modulom Bluetooth, ako je uvedené v základe nášho projektu. Genuino 101 už bohužiaľ nie je na európskom trhu k dispozícii.

- Integrujte displej do škatule, kde je umiestnený senzor, aby ste mohli nepretržite poznať koncentráciu

- Zaistite automatickú konštrukciu grafu z údajov uložených v súbore CSV.