Как да си направим комплект за откриване на амоняк: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В този урок ще ви покажем как да използвате сензори за амоняк, arduino и малина за измерване на концентрацията на амоняк и да подадете предупреждения, ако има теч или твърде висока концентрация във въздуха!

Този проект е нашият училищен проект, всъщност химическата лаборатория на нашето училище искаше система за откриване дали концентрацията на амоняк във въздуха е твърде висока. В лабораторията има химическа лаборатория и студентите трябва да включат тези абсорбатори, за да смучат химическите пари. Но ако забравят да включат аспиратора, токсичните пари могат да се разпространят в лабораторията. Тази система ще позволи на отговорния учител да получи сигнал, ако амоняк (който е един токсичен газ) се усети извън тези абсорбатори.

Стъпка 1: Материали

За този проект ще ви трябва:

- 2x амонячен сензор MQ-137 (или колкото искате)

- 1x Arduino Uno (има един сериен порт)

- 1x Genuino Mega 2560 (или други платки с 2 или повече серийни порта)

- 2x Bluetooth модули HC-05

- 1x Raspberry Pi модел 3B

- 1x батерия 9V

- Проводи, кабели и резистори

Стъпка 2: Получаване на данни от сензорите

Сензорите са свързани към arduino Uno.

За да се реализира това приложение, този сензор трябва да се захранва. За да направите това, се използват 5V и масата на картата arduino. В допълнение, аналоговият вход A0 дава възможност да се възстанови стойността на съпротивлението, дадена от сензора. Освен това Arduino се захранва

За съжаление, тези сензори не осигуряват линеен изход, пропорционален на концентрацията на амоняк. Тези сензори са направени от електрохимична клетка, променяща съпротивлението, свързано с концентрацията. Съпротивлението се увеличава с концентрацията.

Истинският проблем с тях е, че те са направени за измерване на различен тип газ и електрохимичната клетка реагира странно. Например, за една и съща проба от течен амоняк и двата сензора осигуряват различен изход. Те също са доста бавни.

Така или иначе, съпротивлението, осигурено от сензора, се преобразува в 0-5V и след това в "ppm" (= части на милион, това е подходяща единица за измерване на концентрацията на газ) от arduino, като се използва крива на тренда и неговото уравнение е представено в документацията на тези сензори.

Стъпка 3: Изпращане на данни чрез Bluetooth

За да се поставят сензорите на различни места в лабораторията, те са директно свързани към платка Arduino, захранвана от 9V батерия. И за да съобщите резултатите от амоняка във въздуха на картата Rapsberry, се използват Bluetooth модули. Първата карта, свързана директно към сензорната платка, се нарича подчинена.

За да използвате Bluetooth модулите, те първо трябва да бъдат конфигурирани. За тази цел свържете EN щифта на модула към 5V (трябва да виждате светодиода да мига на всеки 2 секунди) и натиснете бутона на модула. Телекодирайте празен код в arduino и свържете RX щифта на модула към TX щифта на arduino и обратно. След това отидете в серийния монитор, изберете правилната скорост на предаване (за нас беше 38400 Br) и напишете AT.

Ако серийният монитор показва "Ok", тогава сте влезли в режим AT. Вече можете да зададете модула като подчинен или главен. По -долу можете да намерите pdf с всички команди за режима AT.

Следният уебсайт показва стъпките в AT режим за нашия Bluetooth модул:

Bluetooth модулът използва 4 пина на arduino, 3.3V с делител на напрежение, земя, TX и RX щифтове. Използването на TX и RX щифтове означава, че данните се прехвърлят от серийния порт на картата.

Не забравяйте, че щифтът RX на Bluetooth модула е свързан с TX щифта на Arduino и обратно.

Трябва да видите и двата светодиода на Bluetooth модулите да мигат 2 пъти на всеки 2 секунди, когато са свързани помежду си.

И разписката, и кодът за изпращане се реализират на една и съща карта и след това се прикачват тук.

Стъпка 4: Получаване на данни и прехвърляне към Raspberry Pi

Тази част от проекта е направена от arduino mega.

Тази карта е свързана към Bluetooth модул, конфигуриран да получава данните, и малиновото пи. Казва се Учител.

В този случай Bluetooth модулът използва един сериен порт, а данните се прехвърлят към малиновото пи с помощта на друг сериен порт. Ето защо се нуждаем от карта с 2 или повече сериен порт.

Кодът е почти същият като преди.

Стъпка 5: Регистриране на данни и функция за предупреждение

Raspberry pi ще регистрира данните на всеки 5 секунди (например може да варира) във.csv файл и ще ги запише в капацитета на sd картата.

В същото време малината проверява дали концентрацията не е твърде висока (например над 10 ppm може да варира) и изпраща предупредителен имейл, ако е така.

Но преди малината да може да изпрати имейла, тя се нуждае от малко конфигуриране. За тази цел отидете във файла "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" и променете параметрите, като следвате личната си информация. Можете да намерите пример по -долу (code_raspberry_conf.py).

Що се отнася до основния код (blu_arduino_print.py), той трябва да импортира някои библиотеки като "serial", за да работи с USB комуникационния порт или библиотеката "ssmtp" за изпращане на имейла.

Понякога може да има грешка при изпращане на данните по Bluetooth. Всъщност малината може да прочете един ред само когато има число, завършено с / n. Въпреки това, малината понякога може да получи нещо друго като "\ r / n" или просто "\ n". Така че, за да избегнем изключването на програмата, използвахме командата Try - Except.

След това, това е само куп условия "ако".

Стъпка 6: Създаване на казуси

Необходимо оборудване:

- 1 съединителна кутия с размери 220*170*85 мм

- 1 съединителна кутия с размери 153*110*55 мм

- Зелен ерталон 500*15*15 мм

- 1,5 метра електрически кабели

- 2 bluetooth модула

- 1 малина

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v батерия

- 1 свързващ кабел Raspberry / Arduino

- 2 резистора от 2K ома

- 2 резистора от 1K ом

- запояваща машина

- Пробивна машина

- Свредла

- клещи за рязане

- Трион

Започнахме от две електрически съединителни кутии, в които бяха направени разфасовки. Първо, реализацията на сензорния/излъчващия елемент: две опори за фиксиране на картата Genuino, където е направена в зелен ERTALON. След това беше необходимо да отрежете капака, за да поставите амонячния сензор и да го фиксирате. Кабелите бяха свързани от сензора към картата Genuino. След това поставихме bluetooth модула върху кутията, запояваме кабелите и ги свързваме с картата. И накрая, захранването с 9V батерия беше интегрирано и свързано. Когато сензорът приключи, успяхме да започнем работа по приемника. За това, по същия начин, както преди, започнахме с изработката на подпорите за двете електронни карти (малина и мега Arduino). След това изрязахме слотовете за кабели и щепсели от малината. Bluetooth модулът беше фиксиран по същия начин, както преди. След това дупките бяха пробити в горната част на кутията, за да се позволи вентилация на двете електронни платки и да се избегне всякакъв риск от прегряване. За да завършите тази стъпка, всички кабели бяха свързани и проектът трябва само да бъде захранван и тестван.

Стъпка 7: Подобрения

По отношение на подобрението могат да се изтъкнат няколко точки:

- Изборът на по -ефективен сензор. Всъщност те не откриват бързо появата на амоняк във въздуха. Добавете към това, че веднъж наситени с амоняк, те се нуждаят от определено време, за да се отърват от него.

- Използвах карта arduino директно с Bluetooth модул, както е посочено в основата на нашия проект. За съжаление Genuino 101 вече не се предлага на европейския пазар.

- Интегрирайте дисплей в кутията, където се намира сензорът, за да познавате концентрацията по непрекъснат начин

- Осигурете автоматичното изграждане на графика от данните, съхранявани във файла csv.