Nízkonákladový snímač prietoku vody a okolitý displej: 8 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58

Voda je vzácny zdroj. Milióny ľudí nemajú prístup k čistej pitnej vode a až 4 000 detí denne zomiera na choroby kontaminované vodou. Napriek tomu naďalej plytváme svojimi zdrojmi. Zastrešujúcim cieľom tohto projektu je motivovať udržateľnejšie správanie pri využívaní vody a zvyšovať povedomie o globálnych problémoch s vodou. Toto je návod, ako hrubo zistiť prietok vody v potrubí a poháňať okolitý displej. Používam piezo snímač, niektoré LED diódy a arduino. Zariadenie je hrubým prototypom toho, čo sa nakoniec stane presvedčivou technológiou, ktorá motivuje k udržateľnému správaniu a zvyšuje povedomie o využívaní vody. Toto je projekt Stacey Kuznetsova a Erica Paulosa z laboratória Living Environments Lab na Inštitúte interakcie ľudského počítača s Univerzitou Carnegie Mellon University. Produkoval Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Životné prostredie Lab Lepší výkon dosiahnete pri použití piezoelektrického prevodníka, takže tento návod podrobne popisuje piezo prístup. Osobitné poďakovanie patrí Briamovi Limovi, Bryanovi Pendletonovi, Chrisovi Harrisonovi a Stuartovi Andersonovi za pomoc s myšlienkami a návrhom tohto projektu!

Krok 1: Zhromaždite materiály

Budete potrebovať:- Breadboard- Mikrokontrolér (použil som Arduino)- Mastic- Piezo snímač (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Niekoľko LED diód (použil som 2 žlté, 2 červené, 2 zelené)- Držiak na sviečku alebo nádobu podobnej veľkosti- Drôt- 1 Mohm (alebo inú veľkú hodnotu)- Rezistory 4,7 K (3)- Rezistory 1 K (1)- Rezistory s nízkou hodnotou (pre diódy LED)- Orezové drôty- Prepojovacie vodiče- Mastic- operačný zosilňovač (LM613)

Krok 2: Vybudujte obvod

Obvod pozostáva zo zosilňovača na zvýšenie signálu z piezo a deliča napätia na zdvihnutie základného napätia. Medzi dvoma vstupmi tvorí piezo prvok s vysokou hodnotou, ktorý pre signál slúži ako sťahovací odpor.

Krok 3: Otestujte obvod

Pripojte piezo k obvodu a zapojte arduino. Delič napätia nastavuje základné napätie na 2,5 V, takže základné hodnoty signálu by mali byť na analógovom pine Arduino okolo 512 (v polovici cesty medzi 0 a 1023). Ten môj kolíše +/- 30 okolo 520. Okolo tohto čísla môžete kolísať.

Krok 4: Kalibrácia senzora na detekciu vibrácií

Keď je kohútik otvorený, vibrácie potrubia spôsobia, že piezo generuje kolísavý prúd. Pretože sa základné čítanie zužuje okolo 520, môžete vypočítať amplitúdu okolo tohto čísla a detekovať vibrácie. Moja prahová hodnota je nastavená na 130, ale môžete ju zvýšiť alebo znížiť v závislosti od typov vibrácií, ktoré chcete vnímať, a citlivosti konkrétneho piezo kusu. Na otestovanie signálu pomocou tmelu pripevnite piezo na rovný povrch. Skúste poklepať alebo poškriabať povrch na rôznych miestach a s rôznou intenzitou zistiť, aký typ nameraných hodnôt získate na Arduine. Na zníženie hluku odporúčam vypočítať kĺzavý priemer vstupu. Toto je hrubý spôsob určovania amplitúdy vĺn, ktorý zabraňuje falošným pozitívam v dôsledku náhodného statického prúdu. Môžu sa použiť aj pokročilejšie metódy, ako napríklad FFT.// Vzorkový snímač Codeint = 2; // Analog inint val = 0; // Aktuálne čítanie pre analógový pinint priem.; // Bežný priemer amplitúdy vlny MIDPOINT = 520; // Základné čítanie vyhnite sa setup () {Serial.begin (9600); priemer = MIDPOINT; // nastavenie priemeru v strede} void loop () {val = analogRead (senzor); // Vypočítajte amplitút vlny, ak (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } else {val = MIDPOINT - val; } // vypočítať bežiaci priemer z amplitátu avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); ak (priem.> 130) {// zistené vibrácie! Serial.println ("TAP"); oneskorenie (100); // oneskorenie, aby sa zaistilo, že sériový port nie je preťažený}}

Krok 5: Vytvorte ambientné zobrazenie

Ak váš senzor funguje správne, môžete na zobrazenie informácií pridať okolitý displej. Moje diódy LED sú spárované tak, že každá farba je osvetlená dvoma diódami LED. Za týmto účelom spojte „in“(krátky) vodič každej farby dohromady a pred pripojením k Arduinu použite odpor s nízkou hodnotou. Pripojte uzemňovací (dlhší) kábel všetkých LED diód a pripevnite k zemi na Arduine. Akonáhle sú LED diódy pripojené, použite držiak sviečky na umiestnenie displeja. Pretože je svietnik vyrobený z hliníka, pred vložením diód LED môžete na spodok nádoby vložiť izolátor, napríklad kus plastu, aby ste predišli skratu obvodu.

Krok 6: Na ovládanie displeja používajte údaje senzora

Umývanie rúk mi trvá asi 10 sekúnd. Preto som naprogramoval displej tak, aby ukazoval zelené svetlo počas prvých 10 sekúnd po otvorení kohútika. Po 10 sekundách sa rozsvieti žltá dióda LED. Ak zostane voda zapnutá aj po 20 sekundách, displej sa zmení na červený a pokiaľ zostane kohútik v prevádzke 25 alebo viac sekúnd, začne blikať červené svetlo. Na vytvorenie alternatívnych displejov môžete použiť svoju predstavivosť!

Krok 7: Namontujte snímač a displej na vodovodné potrubie

Na pripevnenie piezo k vodovodnému kohútiku použite tmel alebo íl a na zaistenie displeja navrch ďalšiu vrstvu tmelu. Možno budete musieť znova nastaviť prahovú amplitúdu alebo „MIDPOINT“od kroku 4. Signál môže byť tiež mierne ovplyvnený teplotou potrubia.

Krok 8: Budúce návrhy

Môžete sa rozhodnúť vybiť Arduino z batérie. Nasledujúci tutoriál vám ukáže, ako spustiť tento displej tak, že budete čerpať energiu priamo z tečúcej vody alebo využijete okolitú svetelnú energiu!