Kako narediti komplet za odkrivanje amoniaka: 8 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

V tej vadnici vam bomo pokazali, kako uporabljati senzorje amoniaka, arduino in malino za merjenje koncentracije amoniaka in opozarjanje, če pride do puščanja ali previsoke koncentracije v zraku!

Ta projekt je naš šolski projekt, pravzaprav je kemijski laboratorij naše šole želel sistem, ki bi odkril, ali je koncentracija amoniaka v zraku previsoka. V laboratoriju so kemične napa, zato morajo študenti vklopiti te nape, da sesajo hlape kemikalij. Če pa pozabijo vklopiti pokrov, se lahko v laboratoriju razširijo strupene hlapi. Ta sistem bo odgovornemu učitelju omogočil, da prejme opozorilo, če zunaj teh pokrovov zazna amoniak (to je en strupen plin).

1. korak: Materiali

Za ta projekt boste potrebovali:

- 2x senzor amoniaka MQ-137 (ali kolikor želite)

- 1x Arduino Uno (ima eno serijsko vrata)

- 1x Genuino Mega 2560 (ali druge plošče z 2 ali več zaporednimi vrati)

- 2x modula Bluetooth HC-05 Bluetooth

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x baterija 9V

- Žice, kabli in upori

2. korak: Pridobivanje podatkov iz senzorjev

Senzorji so priključeni na arduino Uno.

Za uresničitev te aplikacije mora biti senzor napajan. V ta namen se uporablja 5V in masa arduino kartice. Poleg tega analogni vhod A0 omogoča obnovitev vrednosti upora, ki jo daje senzor. Poleg tega je Arduino napajan

Na žalost ti senzorji ne zagotavljajo linearnega izhoda, sorazmernega s koncentracijo amoniaka. Ti senzorji so izdelani iz elektrokemične celice, ki spreminja upor, povezan s koncentracijo. Odpornost narašča s koncentracijo.

Resnična težava pri teh je, da so narejeni za merjenje različnih vrst plina, elektrokemijska celica pa se čudno odziva. Na primer, za isti vzorec tekočega amoniaka oba senzorja zagotavljata različno moč. So tudi precej počasni.

Kakor koli, upor senzorja pretvori v 0-5V in nato v "ppm" (= dele na milijon, to je ustrezna enota za merjenje koncentracije plina) z arduinom, s krivuljo trenda in njegova enačba je podana v dokumentacijo teh senzorjev.

3. korak: Pošiljanje podatkov prek povezave Bluetooth

Za namestitev senzorjev na različnih mestih v laboratoriju so neposredno povezani z Arduino ploščo, ki jo napaja 9V baterija. Za sporočanje rezultatov amoniaka v zraku na kartico Rapsberry se uporabljajo moduli bluetooth. Prva kartica, priključena neposredno na senzorsko ploščo, se imenuje pomožna.

Za uporabo modulov bluetooth jih je treba najprej konfigurirati. V ta namen priključite EN -pin modula na 5V (LED bo utripala vsake 2 sekundi) in pritisnite gumb na modulu. Telekodirajte prazno kodo v arduinu in priključite pin RX modula na pin TX na arduinu in obratno. Po tem pojdite v serijski monitor, izberite pravo hitrost prenosa (za nas je bila 38400 Br) in napišite AT.

Če serijski monitor prikazuje "V redu", ste vstopili v način AT. Zdaj lahko modul nastavite kot pomožni ali glavni. Spodaj najdete pdf z vsemi ukazi za način AT.

Naslednja spletna stran prikazuje korake v načinu AT za naš modul bluetooth:

Modul bluetooth uporablja 4 zatiča arduino, 3.3V z delilnikom napetosti, ozemljitev, zatiči TX in RX. Uporaba zatičev TX in RX pomeni, da se podatki prenašajo prek serijskih vrat kartice.

Ne pozabite, da je pin RX modula bluetooth priključen na pin TX na Arduinu in obratno.

Ko sta med seboj povezana, morata obe LED diodi modula Bluetooth utripati 2 -krat na vsaki 2 sekundi.

Tako potrdilo o prejemu kot koda za pošiljanje sta realizirana na isti kartici in priložena tukaj.

4. korak: Prejemanje podatkov in prenos na Raspberry Pi

Ta del projekta izvaja arduino mega.

Ta kartica je povezana z modulom bluetooth, konfiguriranim za sprejem podatkov, in malinovim pi. Imenuje se mojster.

V tem primeru modul bluetooth uporablja ena serijska vrata, podatki pa se prenesejo na malino pi z uporabo drugih serijskih vrat. Zato potrebujemo kartico z 2 ali več zaporednimi vrati.

Koda je skoraj enaka kot prej.

5. korak: Zapisovanje podatkov in funkcija opozorila

Raspberry pi bo vsakih 5 sekund zapisoval podatke (na primer, lahko se spreminja) v datoteki.csv in jih shrani v zmogljivosti sd kartice.

Hkrati malina preveri, ali koncentracija ni previsoka (na primer lahko presega 10 ppm) in v tem primeru pošlje opozorilno e-pošto.

Toda preden lahko malina pošlje e -pošto, potrebuje malo konfiguracije. V ta namen pojdite v datoteko "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" in spremenite parametre po osebnih podatkih. Spodaj najdete primer (code_raspberry_conf.py).

Kar zadeva glavno kodo (blu_arduino_print.py), mora za pošiljanje e -pošte uvoziti nekatere knjižnice, na primer "serijske", za delo s komunikacijskimi vrati USB ali knjižnico "ssmtp".

Včasih lahko pride do napake pri pošiljanju podatkov prek Bluetootha. Dejansko malina lahko prebere vrstico le, če je številka končana z / n. Vendar pa lahko malina včasih prejme kaj drugega, na primer "\ r / n" ali samo "\ n". Da bi se izognili zaustavitvi programa, smo uporabili ukaz Try - Except.

Potem je le kup pogojev "če".

6. korak: Izdelava primerov

Potrebna oprema:

- 1 razdelilna omarica 220*170*85 mm

- 1 razdelilna omarica 153*110*55 mm

- Zeleni ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 m električni kabli

- 2 modula bluetooth

- 1 malina

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v baterija

- 1 priključni kabel Raspberry / Arduino

- 2 upora 2K ohma

- 2 upora po 1K ohma

- spajkalni stroj

- Vrtalni stroj

- Vrtalniki

- rezalne klešče

- Videl

Začeli smo iz dveh električnih razvodnih omar, v katerih so bili narejeni rezi. Prvič, realizacija senzorskega/oddajnega elementa: dve podpori za pritrditev kartice Genuino, kjer je izdelana v zeleni barvi ERTALON. Nato je bilo treba prerezati pokrov, da bi namestili senzor amoniaka in ga popravili. Kabli so bili povezani s senzorjem na kartico Genuino. Nato smo modul bluetooth postavili na škatlo, spajkali kable in jih povezali s kartico. Nazadnje je bil vgrajen in ožičen napajalnik z 9V baterijo. Ko je bil senzor končan, smo lahko začeli delati na sprejemniku. Za to smo, tako kot prej, začeli z izdelavo podpor za dve elektronski kartici (Raspberry in Arduino mega). Nato smo iz maline izrezali reže za kable in vtiče. Modul bluetooth je bil pritrjen na enak način kot prej. Nato so bile na vrhu škatle izvrtane luknje, ki omogočajo prezračevanje obeh elektronskih plošč in se izognejo nevarnosti pregrevanja. Za dokončanje tega koraka so bili vsi kabli povezani, projekt pa je treba le napajati in preizkusiti.

7. korak: Izboljšave

Kar zadeva izboljšanje, je mogoče izpostaviti več točk:

- Izbira bolj zmogljivega senzorja. Dejansko ne zaznajo hitro pojava amoniaka v zraku. Če k temu dodamo, da ko se nasičijo z amoniakom, potrebujejo določen čas, da se ga znebijo.

- Uporabljena je bila kartica arduino, ki ima neposredno modul Bluetooth, kot je določeno v osnovi našega projekta. Na žalost Genuino 101 ni več na voljo na evropskem trgu.

- V ohišje, kjer se nahaja senzor, vstavite zaslon, da neprekinjeno poznate koncentracijo

- Zagotovite samodejno izdelavo grafa iz podatkov, shranjenih v datoteki csv.