Praćenje kvalitete vode pomoću MKR1000 i ARTIK Cloud: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Uvod

Primarni cilj ovog projekta je korištenje MKR1000 i Samsung ARTIK Cloud za praćenje pH i temperaturnih razina bazena.

Za mjerenje alkalnosti i kiselosti vode koristit ćemo senzor temperature i pH ili snagu vodikovog senzora.

Mjerenje temperature je neophodno jer može utjecati na razinu pH. Povećanje temperature bilo koje otopine uzrokovat će smanjenje njene viskoznosti i povećanje pokretljivosti njezinih iona u otopini. Kako je pH mjera koncentracije vodikovih iona, promjena temperature otopine odrazit će se naknadnom promjenom pH (1).

Učinci temperature na razinu ph su sljedeći.

• Učinci temperature koji umanjuju točnost i brzinu odziva elektrode.
• Temperaturni koeficijent varijacijskih učinaka na materijal koji se mjeri senzorom, bilo da se radi o puferu za umjeravanje ili uzorku.

Čitaj više

Zašto moramo uravnotežiti naše bazene?

Ovo će biti duga rasprava. Ovo možete preskočiti na korak 1:)

Bazeni ili barem umjetne rupe za zalijevanje za kupanje i plivanje-sežu čak 2600 godina prije Krista na minimumu. Međutim, uglavnom zbog potencijalnih izvora mikroba, poput ljudi koji plivaju u bazenu, životinja poput pasa, mrtvih divljih životinja i ostataka s imanja, poput lišća, trave i prašine, bazeni su često zagađeni i stoga sadrže niz klica, uključujući bakterije i alge koje mogu uzrokovati zdravstvene probleme poput infekcija uha, nosa i grla. Kako bi se to spriječilo ili barem smanjilo, bazeni se redovito održavaju filtriranjem, kloriranjem, ukupnom alkalnošću, tvrdoćom kalcija i regulacijom razine pH.

pH se može promatrati kao kratica za moć vodika - ili potpunije, moć koncentracije vodikovog iona. To je i mjera koliko je voda u bazenu kisela/ alkalna. Razine pH se kreću od 0,0 do 14,0. Idealan raspon pH vrijednosti u bazenu je od 7,2 do 7,8. PH 7,0 je neutralan - ispod 7,0 je kiseo, iznad 7,0 je alkalan. Ako se razina pH održava na istoj razini kao u našim očima, koja je tipično 7,2 do 7,4, nuspojave pečenja očiju svedene su na minimum.

Kad je bazen previše kiseo, počet će otapati površinu, stvarajući hrapavost koja je idealna za rast algi u bazenu. Sličan rezultat javlja se i kod fugiranja popločanih bazena. Metali također korodiraju, što uključuje opremu za bazene, cijevne armature, priključke crpki i slično. Sulfati nastaju od ovih površinskih, injekcijskih i metalnih korozija. Ti se sulfati ispuštaju iz vode na zidove i pod bazena uzrokujući ružne smeđe i crne mrlje. Štoviše, klor, koji se koristi kao dezinfekcijsko sredstvo u vodi bazena, aktivira se, vrlo brzo gubi u atmosferi i tako postaje beskoristan jer gubi sposobnost sanitizacije vode. Na kraju, kupačima peku oči i nos, kupaći kostimi blijede i propadaju, a koža postaje suha i svrbi.

S druge strane, kada je voda previše alkalna, kalcij u vodi bazena se kombinira s karbonatima i stvara kamenc koji se najviše vidi na vodenoj liniji gdje hvata prašinu i prljavštinu, s vremenom pocrnjevši. Voda u bazenu također postaje mutna ili mutna jer gubi sjaj. Kalcijev karbonat također ima tendenciju taloženja na pijesku u filteru za bazen, učinkovito ga pretvarajući u cement. Dakle, ako pješčani filter bazena postane cementni, gubi sposobnost zadržavanja prljavštine iz vode u bazenu. Još jedan učinak koji treba primijetiti je da se s povećanjem pH gubi sposobnost klora da djeluje na strane čestice. Primjer je da pri pH 8,0 bazen može koristiti samo 20% ispuštenog klora. Konačno, u alkalnoj vodi u bazenu oči i nos plivača također mogu opeći, a koža također može postati suha i svrbež.

Pozovite moje kolege iz grupe Alysson i Airu na ovo sjajno istraživanje.

Korak 1: Prikupite potrebne materijale i softver

1. Arduino / Genuino MKR1000
2. Arduino IDE
3. Samsung Artik Cloud račun
4. Žice za kratkospojnike
5. 3 muška pin zaglavlja
6. 170 Pin Beardboard
7. DFRobot pH metar
8. DS18B20 Vodonepropusni osjetnik temperature
9. 4.7K otpornik x1
10. Otpornik 200 ohma
11. 2x3 inčni plastični spremnik
12. muški i ženski audio priključak
13. Lemilica i olovo
14. Mala PCB za lemljenje

Budući da 4,7 k otpornika nema na skladištu, koristio sam 2,4 k x 2 = 4,8 k ohma

Korak 2: Izradite svoju vrstu uređaja ARTIK Cloud Device

Prijavite se uz ARTIK Cloud. Idite na web mjesto za programere i stvorite novu "vrstu uređaja".

Uređaji u ARTIK Cloudu mogu biti senzori, uređaji, aplikacije, usluge itd. Obično jedan korisnik posjeduje jedan ili više uređaja, a uređaji mogu slati poruke ili se koristiti za slanje poruka u ARTIK Cloud. Saznajte više

Zatim unesite željeni prikaz i jedinstveno ime.

Korak 3: Izradite novi manifest za svoju vrstu uređaja

Na vrsti uređaja izradite novi manifest.

Manifest, koji je povezan s vrstom uređaja, opisuje strukturu podataka. Kada aplikacija ili uređaj pošalju poruku ARTIK Cloudu, Manifest uzima niz kao ulaz koji odgovara podacima i ispisuje popis normaliziranih polja/vrijednosti koje ARTIK Cloud može pohraniti. Saznajte više

Unesite temp kao polja podataka koja će se automatski postaviti na Celsius.

Dodajte još jedno polje podataka i dajte mu ime ph. upotrijebite ppm ili dijelove po zapisu.

ph ili snaga vodika koristi se za uravnoteženje alkalnosti i kiselosti vode. Temperatura može utjecati na vrijednost ph. Porast temperature povezan je s povećanjem molekularnih vibracija, s povećanjem temperature uočljivi ioni vodika također se povećavaju zbog smanjene tendencije stvaranja vodikovih veza, što dovodi do smanjenja pH. Saznajte više

Preskočite akcijska pravila jer nam neće trebati.

Zatim aktivirajte datoteku manifesta.

Korak 4: Izradite svoju aplikaciju

Idite na ARTIK Cloud Applications i kliknite novu aplikaciju.

ARTIK Cloud svakoj aplikaciji dodjeljuje jedinstveni ID. ID aplikacije potreban je za dobivanje pristupnog tokena OAuth2 i za traženje podataka od aplikacije, pod uvjetom da je korisnik odobrio pristup. Saznajte više

Unesite željeni naziv aplikacije i url za preusmjeravanje autentifikacije. Imajte na umu da je potreban URL za preusmjeravanje autentifikacije. Koristi se za provjeru autentičnosti korisnika ove aplikacije, pa će preusmjeriti na ovaj url ako je potrebna prijava. Za uzorak smo koristili https:// localhost/8080/.

Sada postavite dopuštenje aplikacije za čitanje i pisanje, idite na svoj uređaj, a zatim spremite.

Čestitamo, sada imate svoju prijavu!

Korak 5: Povežite ARTIK Cloud sa svojim uređajem

Sada kada je vaš pozadina spremna. Idemo na vaše ARTIK Cloud Charts za pregled vaših podataka.

Idite na moje uređaje i kliknite poveži drugi uređaj.

Pretražite i kliknite svoju novu vrstu uređaja stvorenu ranije, a zatim kliknite poveži uređaj.

Kliknite postavke povezanog uređaja za prikaz više informacija.

Zabilježite ID uređaja i token kako će vam biti potrebni u sljedećim koracima.

Na desnoj bočnoj ploči kliknite prikaz podataka.

Nakon što se hardver podigne, grafikon će imati podatke.

Gotovo za postavljanje ARTIK Clouda.:)

Korak 6: Spojite osjetnike temperature i pH na MKR1000

Evo pin veze:

• Temp GND do MRK1000 GND
• Temp OUT na MKR1000 Digitalni pin 1
• Temp VCC do MKR1000 5V
• Spojite otpornik od 4,7 K na Temp VCC i Temp OUT
• pH GND do MRK1000 GND
• pH OUT do MKR1000 Analogni pin 1
• pH VCC do MKR1000 5V

Izborno: Koristili smo audio i muški konektor za jednostavno odvajanje temperaturne sonde.

Za detaljnije upute pogledajte slike.

Korak 7: Postavite upravitelja ploče za Arduino IDE

Ako ste već instalirali ploču MKR1000, preskočite ovaj korak.

Otvorite svoj Arduino IDE.

Idite na Tools> Board> Board Manager.

Zatim potražite mkr1000.

Instalirajte Arduino SAMD ploču, može podržati i Zero i MKR1000.

Korak 8: Dodajte potrebne knjižnice

Kako bi naši senzori i wifi radili, trebat će nam sljedeće knjižnice.

1. FlashStorage - koristi se za spremanje pomaka kalibracije pH
2. ArduinoThread - koristio ga za čitanje senzora u zasebnoj niti.
3. ArduinoJson - ovo ćemo koristiti za slanje JSON podataka u ARTIK Cloud
4. WiFi101 - koristi se za omogućavanje WiFi veze s mkr1000
5. ArduinoHttpClient - domaćin za povezivanje s API -jem
6. OneWire - potreban za čitanje digitalnog ulaza s osjetnika temperature
7. DallasTemperature - potrebna knjižnica Dallas temperaturnog senzora

Idite na Sketch> Include Library> Manage Libraries

Potražite te knjižnice i preuzmite ih.

Korak 9: Prenesite Arduino kod

Sada priključite MKR1000 na računalo/prijenosno računalo.

Vaš Arduino trebao bi automatski otkriti vaš MKR1000. U suprotnom se postavlja ručno.

Ovdje preuzmite softver na svom GitHubu

Promijenite vlastiti ID i token ARTIK Cloud uređaja.

String deviceID = "id uređaja artik oblaka"; // ovdje stavite ID uređaja kreiran iz vodiča String deviceToken = "artik token uređaja u oblaku"; // ovdje stavljate token uređaja stvoren iz vodiča

Promijenite vlastiti ssid/naziv i lozinku za WiFi.

/** Wifi Setting **/ #definirajte WIFI_AP "your wifi ssid" #define WIFI_PWD "wifi password"

Zatim prenesite programski kod na MKR1000 i počnite s praćenjem.

Čim dodam još vodiča za kôd.

Vaš WiFi mora imati internetsku vezu

Vratite se na svoj ARTIK Cloud i provjerite pokreću li se podaci.

Integrirao sam način kalibracije iz DFRobota u svoj kôd.

Ako želite kalibrirati svoj pH senzor, slijedite njihovu metodu 1 ovdje.

Čestitamo! Uspješno ste povezali svoje senzore preko oblaka !.

Korak 10: Neka bude prenosiv! - Odvojivi temperaturni senzor

Morat ćemo preurediti vezu osjetnika temperature kako bismo ga odvojili.

To uključuje ožičenje otpornika i odvojivi konektor.

Prvo ćemo staviti otpornik od 4,7 k i njegove konektore.

Koristio sam 2,4 kohma x 2 = 2,8 k omhs jer nema na lageru. Ali ipak smo dobri.

1. Postavite MKR1000 na 170 Pin Breadboard, pin 5V bi trebao biti na prvom pinu ploče
2. Otpornik od 4,7 k postavite na posljednje igle ili prazne igle ploče.
3. Spojite prvi kraj otpornika na 5V pomoću kratkospojne žice.
4. Spojite drugi kraj s praznom iglom s druge strane.
5. Spojite taj pin na digitalni pin 1.

Ako imate poteškoća, slijedite gornje slike.

Sljedeće lemite naš muški audio priključak na osjetnik temperature

1. Crvena žica / VCC na vrhu bakra
2. Zelena / GND do srednjeg bakra
3. Žuta / Podaci do dna bakra

Pogledajte gornji 4. snimak zaslona.

Zatim lemite ženski audio konektor na PCB

1. Umetnite ženski konektor u PCB s rupom za lemljenje 4x5.
2. Umetnite 3 -polno zaglavlje u zadnji red rupe.
3. Umetnite 200 omhsa i kraj lemljenja vrha pina audio priključka, a drugi kraj u najbliži pin zaglavlja.
4. Lemite preostali pin zaglavlja audio priključka na pin zaglavlja.

Pogledajte gornji snimak zaslona 5, 6, 7, 8. Koristio sam 200 oma u nizu na pozitivnu žicu osjetnika temperature kako bih izbjegao kratki spoj.

Korak 11: Neka bude prenosiv! - Postavljanje senzora

Nabavite svoj plastični spremnik 2x3.

Napravite rupu za lakše odvajanje senzora pH i Temp sonde.

1. Nacrtajte krug s istim opsegom ženskog konektora i BNC konektora.
2. Pazite da nisu tako blizu ili daleko.
3. Pažljivo izrežite krug vrućim nožem ili bilo kojim alatom za bušenje koji želite.
4. Umetnite BNC konektor ph mjerača i ženski audio konektor.
5. Dodajte kratkospojnike na pin zaglavlja ženskih audio konektora
6. Zalijepite ih zajedno tako da se neće lako ukloniti.

Korak 12: Učinite ga prijenosnim - Dodajte veze MKR1000

Povežite pH senzor:

1. Spojite 3 kratkospojne žice s ženskog zaglavlja senzora pH mjerača na MKR1000
2. Postavite ph mjerač VCC na 5V, GND na GND i Data pin na A1

Povežite senzor temperature:

Postavite osjetnik temperature VCC na 5V, GND na GND i Data na dodatni pin Breadboard -a gdje otpornik od 4,7 k ima vezu s digitalnim pinom 1

Spojite bateriju za MKR1000 i pokrijte spremnik.

Na kraju, priključen je osjetnik temperature i pH.

Viola! Čestitamo, sada imate svoj uređaj za nadzor bazena!

Korak 13: Konačno! Test na terenu

Nakon što se MKR1000 uključi i spoji na wifi, počet će slati očitanja sa senzora, Digitalni pin 13 LED će treperiti jednom nakon uspješno poslanog posla.

Testirali smo hardverski senzor na privatnom, javnom i školskom bazenu.

Prikupljanje podataka iz baze ovih ispitanika omogućilo nam je analizu sposobnosti hardvera.

Postavljanje MKR1000 i senzora na kutiju omogućuje izbjegavanje onečišćenja vode.

Na taj način možete pratiti kvalitetu svoje vode i normalizirati je postavljanjem željenih kemikalija.

Nadam se da će ovaj vodič s uputama pomoći ljudima u izgradnji vlastitog DIY uređaja za nadzor kvalitete vode u bazenu. Može doći do povećane svijesti o kontinuiranom pogoršanju kvalitete vode u bazenu jer se ljudi više fokusiraju na sadržaje koji se nude umjesto provjere koliko su sigurni. Oni također namjeravaju doprinijeti zajednici tako što će moći osigurati način da testiranje kvalitete vode bude učinkovitije i djelotvornije bez nepotrebnog žrtvovanja resursa.

Slobodno ga ponovite i rado stvarajte kul stvari!:)