Kako napraviti komplet za otkrivanje amonijaka: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U ovom vodiču pokazat ćemo vam kako koristiti senzore amonijaka, arduino i maline za mjerenje koncentracije amonijaka i upozoravanje ako dođe do curenja ili previsoke koncentracije u zraku!

Ovaj projekt je naš školski projekt, zapravo kemijski laboratorij naše škole želio je sustav koji će otkriti je li koncentracija amonijaka u zraku previsoka. U laboratoriju se nalaze kemijske laboratorijske nape, a studenti moraju uključiti te nape kako bi usisali kemijske pare. Ali ako zaborave uključiti napa, otrovne pare mogu se širiti unutar laboratorija. Ovaj sustav omogućit će odgovornom učitelju da dobije upozorenje ako se izvan tih napa osjeti amonijak (koji je jedan otrovni plin).

Korak 1: Materijali

Za ovaj projekt trebat će vam:

- 2x senzor amonijaka MQ-137 (ili koliko god želite)

- 1x Arduino Uno (ima jedan serijski port)

- 1x Genuino Mega 2560 (ili druge ploče s 2 ili više serijskih portova)

- 2x HC-05 Bluetooth moduli

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x baterija 9V

- Žice, kabeli i otpornici

Korak 2: Dobivanje podataka sa senzora

Senzori su spojeni na arduino Uno.

Za realizaciju ove aplikacije ovaj senzor mora biti napajan. Da biste to učinili, koriste se 5V i masa arduino kartice. Osim toga, analogni ulaz A0 omogućuje vraćanje vrijednosti otpora koju daje senzor. Štoviše, Arduino se napaja

Nažalost, ti senzori ne pružaju linearni izlaz proporcionalan koncentraciji amonijaka. Ti su senzori izrađeni od elektrokemijske ćelije, mijenjajući otpor povezan s koncentracijom. Otpor raste s koncentracijom.

Pravi problem s tim je što su napravljeni za mjerenje različitih vrsta plina, a elektrokemijske ćelije čudno reagiraju. Na primjer, za isti uzorak tekućeg amonijaka, oba senzora daju različit izlaz. Također su prilično spori.

U svakom slučaju, otpor koji pruža senzor pretvara se u 0-5V, a zatim u "ppm" (= dijelova na milijun, to je relevantna jedinica za mjerenje koncentracije plina) pomoću arduina, koristeći krivulju trenda i njegova jednadžba je navedena u dokumentaciju ovih senzora.

Korak 3: Slanje podataka putem Bluetootha

Kako bi se senzori postavili na različita mjesta u laboratoriju, izravno su spojeni na Arduino ploču napajanu baterijom od 9V. Za dostavljanje rezultata amonijaka u zraku na Rapsberry karticu koriste se bluetooth moduli. Prva kartica spojena izravno na senzorsku ploču naziva se podređena.

Za korištenje bluetooth modula prvo ih je potrebno konfigurirati. U tu svrhu spojite EN pin modula na 5V (trebali biste vidjeti da LED dioda treperi svake 2 sekunde) i pritisnite gumb na modulu. Telekodirajte prazan kod u arduinu i povežite RX pin modula s TX pinom arduina i obrnuto. Nakon toga idite na serijski monitor, odaberite odgovarajuću brzinu prijenosa (za nas je to bila 38400 Br) i napišite AT.

Ako serijski monitor prikazuje "U redu", tada ste ušli u način rada AT. Sada možete postaviti modul kao slave ili master. Dolje možete pronaći pdf sa svim naredbama za AT način rada.

Sljedeća web stranica prikazuje korake u AT modu za naš bluetooth modul:

Bluetooth modul koristi 4 pina arduina, 3,3 V s razdjelnikom napona, uzemljenje, TX i RX pinove. Korištenje TX i RX pinova znači da se podaci prenose serijskim portom kartice.

Ne zaboravite da je pin RX bluetooth modula spojen na TX pin Arduina i obrnuto.

Trebali biste vidjeti kako LED diode bluetooth modula trepću 2 puta otprilike svake 2 sekunde kada su međusobno spojene.

Potvrda primanja i kôd za slanje realizirani su na istoj kartici i ovdje se prilažu.

Korak 4: Primanje podataka i prijenos na Raspberry Pi

Ovaj dio projekta radi arduino mega.

Ova je kartica spojena na bluetooth modul, konfiguriran za primanje podataka, i na malinu pi. Zove se Majstor.

U tom slučaju bluetooth modul koristi jedan serijski port, a podaci se prenose na malinu pi pomoću drugog serijskog porta. Zato nam je potrebna kartica s 2 ili više serijskih priključaka.

Kôd je gotovo isti kao i prije.

Korak 5: Zapisivanje podataka i značajka upozorenja

Raspberry pi zapisuje podatke svakih 5 sekundi (na primjer, može varirati) u.csv datoteci i sprema ih u kapacitet sd kartice.

Istodobno, malina provjerava nije li koncentracija prevelika (na primjer, može varirati preko 10 ppm) i šalje e-poruku s upozorenjem ako je to slučaj.

No, prije nego što malina može poslati e -poštu, potrebno joj je malo konfiguracije. U tu svrhu idite u datoteku "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" i promijenite parametre prema svojim osobnim podacima. Primjer možete pronaći ispod (code_raspberry_conf.py).

Što se tiče glavnog koda (blu_arduino_print.py), potrebno je uvesti neke knjižnice poput "serijske" za rad s USB komunikacijskim portom ili knjižnice "ssmtp" za slanje e -pošte.

Ponekad može doći do pogreške prilikom slanja podataka putem Bluetootha. Doista, malina može pročitati redak samo ako je broj završen s / n. Međutim, malina ponekad može primiti i nešto drugo poput "\ r / n" ili samo "\ n". Dakle, kako bismo izbjegli isključivanje programa, upotrijebili smo naredbu Try - Except.

Nakon toga, to je samo hrpa uvjeta "ako".

Korak 6: Izrada slučajeva

Potrebna oprema:

- 1 razvodna kutija 220*170*85 mm

- 1 razvodna kutija od 153*110*55 mm

- Zeleni ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 metara električni kabeli

- 2 bluetooth modula

- 1 malina

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v baterija

- 1 Malin / Arduino spojni kabel

- 2 otpornika od 2K ohma

- 2 otpornika od 1K ohma

- Stroj za lemljenje

- Bušilica

- Burgije

- kliješta za rezanje

- Vidio

Krenuli smo od dvije električne razvodne kutije u kojima su napravljeni rezovi. Prvo, realizacija elementa senzora/emitera: dva nosača za pričvršćivanje Genuino kartice gdje je izrađena u zelenom ERTALON -u. Zatim je bilo potrebno izrezati poklopac kako bi se stavio senzor amonijaka i popravio. Kablovi su spojeni sa senzora na Genuino karticu. Nakon toga smo bluetooth modul stavili na kutiju, lemili kabele i povezali ih s karticom. Konačno, napajanje s 9V baterijom bilo je integrirano i ožičeno. Kad je senzor završio, mogli smo početi raditi na prijemniku. Za to smo, na isti način kao i prije, započeli s izradom nosača za dvije elektroničke kartice (Raspberry i Arduino mega). Zatim smo iz maline izrezali utore za kabele i utikače. Bluetooth modul fiksiran je na isti način kao i prije. Zatim su na vrhu kutije izbušene rupe kako bi se omogućilo prozračivanje dviju elektroničkih ploča i izbjegao rizik od pregrijavanja. Za dovršetak ovog koraka svi su kabeli spojeni, a projekt je potrebno samo napajati i testirati.

Korak 7: Poboljšanja

Što se tiče poboljšanja, može se ukazati na nekoliko točaka:

- Izbor učinkovitijeg senzora. Doista, ne otkrivaju brzo pojavu amonijaka u zraku. Dodajmo tome da kad su zasićeni amonijakom, potrebno im je određeno vrijeme da ga se riješe.

- Korištena je arduino kartica koja izravno ima Bluetooth modul kako je navedeno u osnovi našeg projekta. Nažalost, Genuino 101 više nije dostupan na europskom tržištu.

- Integrirajte zaslon u okvir u kojem se nalazi senzor kako biste kontinuirano znali koncentraciju

- Osigurajte automatsku konstrukciju grafikona iz podataka pohranjenih u csv datoteci.