Kako napraviti komplet za otkrivanje amonijaka: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

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

Ovaj projekat je naš školski projekat, u stvari hemijska laboratorija naše škole je htela sistem koji bi otkrio da li je koncentracija amonijaka u vazduhu previsoka. U laboratoriji postoje hemijske laboratorijske nape, a studenti moraju uključiti te nape kako bi usisali hemijske pare. Ali ako zaborave uključiti napa, otrovne pare mogu se proširiti unutar laboratorija. Ovaj sistem će omogućiti odgovornom učitelju da dobije upozorenje ako se amonijak (koji je jedan otrovni gas) osjeti izvan tih napa.

Korak 1: Materijali

Za ovaj projekat 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 sa 2 ili više serijskih portova)

- 2x HC-05 Bluetooth moduli

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x baterija 9V

- Žice, kabeli i otpornici

Korak 2: Dobijanje 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. Osim toga, Arduino se napaja

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

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

U svakom slučaju, otpor koji pruža senzor pretvara se u 0-5V, a zatim u "ppm" (= dijelova na milion, 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

Da bi se senzori postavili na različita mjesta u laboratoriji, oni su direktno spojeni na Arduino ploču koju napaja 9V baterija. Za slanje rezultata amonijaka u zraku na Rapsberry karticu koriste se bluetooth moduli. Prva kartica spojena izravno na ploču senzora naziva se podređena.

Da biste koristili bluetooth module, prvo ih morate konfigurirati. U tu svrhu spojite EN pin modula na 5V (trebali biste vidjeti da LED dioda treperi svake 2 sekunde) i pritisnite dugme 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 "OK", tada ste ušli u AT način. Sada možete postaviti modul kao slave ili master. U nastavku 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, 3.3V sa 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 na Arduinu i obrnuto.

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

I račun i kôd za slanje realiziraju se na istoj kartici i ovdje se prilažu.

Korak 4: Primanje podataka i prijenos na Raspberry Pi

Ovaj dio projekta radi arduino mega.

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

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

Kôd je gotovo isti kao i prije.

Korak 5: Zapisivanje podataka i funkcija upozorenja

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

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

Ali 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 ličnim podacima. Primjer možete pronaći ispod (code_raspberry_conf.py).

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

Ponekad može doći do greške pri slanju podataka putem Bluetootha. Zaista, malina može pročitati redak samo ako postoji broj završen s / n. Međutim, malina ponekad može primiti i nešto drugo poput "\ r / n" ili samo "\ n". Dakle, kako bismo izbjegli gašenje programa, koristili smo naredbu Try - Except.

Nakon toga, to je samo gomila uslova "ako".

Korak 6: Pravljenje slučajeva

Potrebna oprema:

- 1 razvodna kutija 220*170*85 mm

- 1 razvodna kutija 153*110*55 mm

- Zeleni ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 metara električnih kablova

- 2 bluetooth modula

- 1 malina

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v baterija

- 1 Malin / Arduino priključni kabel

- 2 otpornika od 2K ohma

- 2 otpornika od 1K ohma

- mašina za lemljenje

- Bušilica

- Burgije

- kliješta za rezanje

- Videla

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 napravljena zelenom bojom ERTALON. Zatim je bilo potrebno odrezati poklopac kako bi se stavio senzor amonijaka i popravio. Kablovi su spojeni sa senzora na Genuino karticu. Nakon toga smo stavili bluetooth modul na kutiju, lemili kabele i povezali ih s karticom. Konačno, napajanje s 9V baterijom bilo je integrirano i ožičeno. Kada 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 je fiksiran na isti način kao i prije. Zatim su izbušene rupe na vrhu kutije kako bi se omogućila ventilacija za dvije elektroničke ploče i izbjegao rizik od pregrijavanja. Da biste dovršili ovaj korak, svi su kabeli spojeni, a projekt samo treba napajati i testirati.

Korak 7: Poboljšanja

U smislu poboljšanja, može se ukazati na nekoliko stvari:

- Izbor učinkovitijeg senzora. Zaista, ne otkrivaju brzo pojavu amonijaka u zraku. Dodajmo tome da im je nakon zasićenja amonijakom potrebno određeno vrijeme da ga se riješe.

- Koristili smo arduino karticu koja direktno ima Bluetooth modul kako je navedeno u osnovi našeg projekta. Nažalost, Genuino 101 više nije dostupan na europskom tržištu.

- Integrirajte zaslon u kutiju u kojoj se nalazi senzor kako biste kontinuirano znali koncentraciju

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