Nadzor razine soli za omekšivač vode: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Omekšivači vode rade postupkom koji se naziva ionska izmjena u kojem se ioni kalcija i magnezija iz tvrde vode izmjenjuju s natrijevim kloridom (soli) putem posebne smole. Voda odlazi u posudu pod tlakom gdje se kreće kroz zrnate smole, a kalcij i magnezij zamjenjuju se natrijem. Zrnca smole će se na kraju iscrpiti i neće moći pokupiti više tvrdih minerala. Postupak punjenja ili regeneracije prolazi kroz otopinu smole otopinom slane vode koja odvaja minerale tvrdoće i bezopasno ih ispire u odvod. Zrnca od smole ostaju osvježena i spremna za stvaranje omekšane vode.

Omekšivači vode s izmjenom iona dolaze u mnogim oblicima i veličinama, ali svi imaju jednu zajedničku stvar, spremnik salamure koji se treba puniti solom svakih nekoliko tjedana kako bi se zajamčila redovita opskrba mekom vodom. Omekšivači vode nisu baš privlačan dio opreme pa su protjerani na neko nepristupačno mjesto što znači da je potrebna posebna posjeta kako bi se provjerila razina soli. Češće nego ne, znak za dodavanje više soli dolazi od članova kućanstva koji se hvataju za tvrdu vodu. Potreban je senzor razine soli koji odgovara i zaboravi koji može poslati podsjetnik kada je u omekšivaču malo soli. U ovom Instructableu senzor raspona se koristi za mjerenje razine soli u omekšivaču vode svakih nekoliko sati, a rezultat je objavljen na ThingSpeak -u. Kad se razina soli smanji, ThingSpeak će poslati e -poruku s podsjetnikom da napuni spremnik rasoline solju. Sve komponente za ovaj projekt dostupne su na eBayu, kao i obično, najjeftiniji dijelovi dolaze iz Azije. Čak i ako morate kupiti sve komponente, ukupni trošak bit će oko 10 USD. Za izradu ovog projekta potrebno je mnoštvo vještina poput lemljenja ili korištenja Arduino IDE -a. Sve su ove tehnike obrađene u drugim uputama i ovdje se ne ponavljaju.

Pribor

AA držač baterijeVL53L0X modul za mjerenje raspona BAT43 Shottky dioda 100nF kondenzator 2 x 5k otpornika 2 x 470 Ohm otpornici FT232RL modul serijskog adaptera AA veličina litij-tionil kloridna baterija ESP-07 modul mikrokontrolera Razno, žica, kutija itd.

Korak 1: Detektor razine soli

VL53L0X se koristi za osjetljivost površine soli u omekšivaču vode. Senzor radi tako što šalje svjetlosni impuls i mjeri vrijeme potrebno da se reflektira. Najbolji rezultati postižu se korištenjem bijele reflektirajuće površine u mraku, upravo one koju imamo u kanti za sol. Sam senzor je vrlo mali i s njim je teško rukovati. Kao takav, može se kupiti kao modul koji sadrži I2C sučelje. To uvelike olakšava povezivanje s drugim mikrokontrolerima poput Arduina ili Raspberry Pi. Budući da su prozori lasera i senzora vrlo mali, koristi se sloj prozirnog filma kako bi se spriječila prljavština koja blokira uređaj. Modul mora ležati ravno na vrhu omekšivača vode, tako da žice ili lemljenje ne smiju stršiti sa senzorske strane modul. To je postignuto odlaganjem modula tijekom lemljenja, senzorom prema dolje, na komad drveta kako bi se spriječilo da lemljenje ili žica stvaraju izbočine na strani senzora.

Korak 2: Programiranje ESP-07

Namjera je bila napraviti bateriju za praćenje razine soli, pa je odabrana gola kost verzija modula čipa ESP8266 kako bi se smanjila struja u stanju pripravnosti i dao najmanje godinu dana trajanja baterije. Za razliku od nekih sofisticiranijih verzija koje uključuju regulatore napona i USB sučelje, u ESP-07 koji se koristi u ovom projektu moraju se dodati neke dodatne komponente. Serijski adapter privremeno je priključen za bljeskanje ESP-07 i monitora serijski port tijekom testiranja. Imajte na umu da će se serijski adapter ukloniti kad budemo sretni da sve radi ispravno, nemojte ga činiti previše čvrstim. Iz nekog razloga, linije SDA i SCL trebale su zamijeniti kako bi senzor radio, pokušajte ovo ako je raspon zaglavljen u punom opsegu. Možda poteškoća kineske proizvodnje? Litij -tionil kloridna baterija koristi se za pogon ovog projekta. AA veličina ove baterije ima stalan napon od 3,6 V i kapacitet od 2600 mAh, idealan za napajanje ESP-07. Ove se baterije mogu pronaći kod specijaliziranih dobavljača baterija, ali ne i u uobičajenim prodajnim mjestima. Pretpostavljam da se ne usuđuju pustiti široku javnost na bateriju dvostruko veće od normalnog napona!

Kad se ESP-07 uključi, igle rade čudne stvari dok ne završi rutinu pokretanja. Kao sigurnosna mjera, otpornici su uključeni u spojeve na izlaze modula kako bi se spriječile bilo kakve štetne struje. Arduino skica za ovaj projekt nalazi se u tekstualnoj datoteci. Kao i obično, morat ćete ga urediti vlastitim vjerodajnicama usmjerivača i API ključem s računa ThingSpeak. Također, statička IP adresa koristi se za ubrzanje vremena WiFi veze i spremanje struje. To može uključivati promjenu IP adresa koje odgovaraju vašoj mreži. Napomena zarezi se koriste u IP adresi, a ne točka! Na internetu postoji ogromna količina informacija o bljeskanju i korištenju ESP8266 ako vam je potrebna dodatna pomoć. Ukratko, bljeskanje se odvija na sljedeći način:

Pokrenite Arduino IDE na računalu i provjerite je li ploča ESP8266 instalirana i odabrana. Možda ćete morati instalirati knjižnice za senzor i WiFiUčitajte na skicu monitora dolje priloženu i prema potrebi promijenite Provjerite kompilaciju skice Spojite GPIO0 na masu preko otpornika 5k bateriju u držač Ukopčajte USB adapter Učitajte kôd provjeravajući da li je ispravno spojen Uklonite bateriju, a zatim uklonite GPIO0 vezu. Pokrenite serijski monitor i zamijenite bateriju Prije nego što modul pređe u stanje mirovanja, trebali biste biti dočekani serijskim ispisima sa skice

Skraćivanje ciklusa na oko 20 sekundi znatno će olakšati ispravljanje pogrešaka. Također, ovisno o usmjerivaču, vrijeme povezivanja može biti potrebno prilagoditi kako bi se dobila pouzdana veza. Nakon što sve radi, USB adapter se može ukloniti, a monitor priključiti na servis.

Korak 3: Završno ožičenje

Kad pomislimo da je monitor podešen kako nam se sviđa, ožičenje se može urediti kao na slici. Crvenu LED diodu za napajanje potrebno je ukloniti jer je to gubitak energije tijekom dubokog sna. Može se nježno odšrafiti odvijačem ili raspajkati. Ako je WiFi signal na niskoj strani, domet se može poboljšati povezivanjem vanjske antene. U tom slučaju, veza koja spaja keramičku antenu mora se ukloniti kao LED. Uvijek mora biti spojena vanjska antena ako ESP-07 radi bez keramičke antenske veze.

Korak 4: Instalacija senzora

Senzor treba postaviti iznad najviše razine soli u spremniku rasoline. U ovoj instalaciji poklopac omekšivača vode pokazao se kao prikladno mjesto za postavljanje senzora. U poklopcu je izbušena mala rupa tako da senzor može vidjeti razinu soli. Budući da je smjesa salamure vrlo korozivna, koristi se sloj prozirne folije za pokrivanje rupe i zaštitu senzora. Baterija i ESP-07 također se mogu montirati pored senzora na poklopcu. Uvijek postoji mogućnost priključivanja vanjske antene ako se jačina WiFi signala pokaže marginalnom. U ovoj instalaciji, senzor, ESP-07 i baterija su bili samo zalijepljen za vrh poklopca dok je omekšivač vode bio uvučen u ormar. U izloženijim situacijama bio bi potreban odgovarajući slučaj.

Korak 5: Trajanje baterije

Kako bismo procijenili trajanje baterije, moramo mjeriti struju u stanju mirovanja i struju kada je monitor budan. To se pokazalo prilično teškim jer se ESP-07 može lako zaključati pri promjenama poput mijenjanja raspona brojila. Konačno rješenje bilo je dodavanje otpornika od 0,1 Ohma u naponski kabel i mjerenje struje opsegom tijekom razdoblja buđenja. Svako mjerenje trajalo je 6,7 sekundi s prosječnom strujom od 77 mA. Struja mirovanja mjerena je paralelnom postavljanjem diode i 5k otpornika u napojni kabel. Dioda nosi budnu struju, ali nisku struju u stanju pripravnosti nosi otpornik. To je dalo struju pripravnosti od 28,8 uA. Vrijeme mirovanja u programu postavljeno je na oko 1 sat između mjerenja. Više od godinu dana monitor će koristiti 250 mAh u stanju pripravnosti i 1255 mAh u budnom stanju ili ukupno 1505 mAh. Baterija od 2600 mAh koja se koristi u ovom monitoru trebala bi lako izdržati više od godinu dana. Vijek trajanja baterije može se dodatno produžiti rjeđim mjerenjem razine soli. Nažalost, vrijeme mirovanja ESP-07 ne može se jednostavno produžiti duže od jednog sata. Jedan od načina da se zaobiđe ovaj problem je probuditi ESP-07 svakih sat vremena, a zatim ga odmah ponovno uspavati. Postoji izbor da se modem ne probudi, a grafikon pokazuje da to prepolovljuje količinu potrošene energije. Mjerenjem razine soli samo 4 puta dnevno, možemo očekivati vijek trajanja baterije od oko 5 godina. Donji kod koristi ESP8266 RTC memoriju za spremanje koliko je puta modul bio u dubokom snu. Na ovoj skici postoji 6 razdoblja spavanja prije mjerenja što daje 7 sati između očitanja. Naravno, to se može fino prilagoditi vašoj aplikaciji. Uvijek čvrsto postavite bateriju na mjesto, prekinuta veza može blokirati ESP-07 i isprazniti bateriju. Baterija bi trebala izdržati nekoliko godina prije zamjene s ovim duljim vremenom spavanja. Ponovno je najbolje testirati modul sa spavanjem od 10 sekundi, 7 sati dugo je čekati da biste provjerili radi li …

Korak 6: Tablica razine soli

Dvije karte prikazuju razinu soli u omekšivaču vode i jačinu WiFi signala, koristan alat za rješavanje problema. Regeneracija ovog omekšivača vode kontrolira se brojilom i kao model s dva spremnika, spremnici se mogu mijenjati u bilo koje doba dana. Tablica razine soli pokazuje kada je došlo do regeneracije i vrijeme između regeneracija daje ideju o korištenju vode. Ovaj monitor ne samo da prikazuje kada je potrebno više soli, već i na doziranom omekšivaču, može istaknuti pretjeranu potrošnju vode. VL53L0X ima raspon do oko 2 m, ovisno o reflektirajućoj površini. Moguće su i druge primjene, poput praćenja razine spremnika ulja ili vode, gdje se dubina s vremenom polako mijenja.

Korak 7: Podsjetnik e -pošte

E -poruke s podsjetnicima o niskim razinama soli mogu se slati s ThingSpeaka. To uključuje postavljanje dvije aplikacije s izbornika APPS, prva je MATLAB analiza koja će sastaviti i poslati e -poruku ako razina soli prelazi definirano ograničenje. Druga je aplikacija TimeControl gdje možete odlučiti koliko često ćete provjeravati razinu soli. Postavljanje aplikacije TimeControl je prilično intuitivno, u ovom slučaju razina soli se provjerava svakodnevno pokretanjem MATLAB analize. Svakodnevno će se slati e -poruka s mukom kada razina soli dosegne nisku razinu. Analiza MATLAB -a korištena u ovom Instructableu nalazi se u nastavku. Trebat će ga ažurirati vlastitim ID -om kanala i ApiKey -om. Također, minimalnu razinu soli u vašem spremniku potrebno je unijeti u izjavu "ako". Nadajmo se da ovo pruža dovoljno detalja za primanje e -pošte bez potrebe da se upuštate u zamršenost kodiranja ThingSpeak.