Sensor de cabal d'aigua de baix cost i pantalla ambiental: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

L’aigua és un recurs preciós. Milions de persones no tenen accés a aigua potable neta i fins a 4.000 nens moren cada dia per malalties contaminades per l’aigua. Tot i així, seguim malgastant els nostres recursos. L’objectiu general d’aquest projecte és motivar un comportament més sostenible en l’ús de l’aigua i conscienciar sobre els problemes mundials de l’aigua, que és una instrucció sobre com detectar amb cruesa el flux d’aigua en una canonada i generar una pantalla ambiental. Estic fent servir un transductor piezoelèctric, alguns LEDs i un arduino. El dispositiu és un prototip aproximat del que finalment esdevindrà una tecnologia persuasiva que motiva un comportament sostenible i sensibilitza sobre l’ús de l’aigua. Es tracta d’un projecte de Stacey Kuznetsov i Eric Paulos al Living Environments Lab, al Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Produït per Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net El vídeo següent il·lustra una versió anterior d’aquest projecte, on s’utilitza un micròfon en lloc d’un element piezoelèctric per detectar el flux d’aigua. Aconseguirà un millor rendiment en utilitzar un transductor piezoelèctric, de manera que aquest instructiu detalla l’enfocament piezoelèctric. Un agraïment especial a Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison i Stuart Anderson per ajudar-vos amb les idees i el disseny d’aquest projecte.

Pas 1: reuniu materials

Necessitareu: - Tauler de pa- Microcontrolador (he fet servir un Arduino) - Transductor de Mastic- Piezo (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Uns quants LED (he utilitzat 2 grocs, 2 vermells, 2 verds) - Portaespelmes o contenidor de mida similar- Filferro- 1 resistència Mohm (o un altre valor gran)- Resistències 4,7K (3) - Resistències 1K (1) - Resistències de baix valor (per als LED) - Cables de retallar - Cables de pont - Màster - Amplificador operatiu (LM613)

Pas 2: Construeix el circuit

El circuit consisteix en un amplificador per augmentar el senyal del piezo i un divisor de tensió per elevar la tensió base. Hi ha una resistència d’alt valor entre les dues entrades que formen el piezo, que actua com una resistència desplegable del senyal.

Pas 3: proveu el circuit

Connecteu el piezo al circuit i connecteu l'arduino. El divisor de tensió estableix la tensió base a 2,5 V, de manera que les lectures de base del senyal haurien de ser al voltant de 512 al pin analògic Arduino (a mig camí entre 0 i 1023). La meva fluctua +/- 30 al voltant de 520. És possible que vegeu alguna fluctuació al voltant d'aquest nombre.

Pas 4: calibreu el sensor per detectar vibracions

Quan s’activa l’aixeta, les vibracions de la canonada faran que el piezo generi un corrent fluctuant. Com que la lectura de la base es redueix al voltant de 520, podeu calcular una amplitud al voltant d’aquest nombre per detectar vibracions. El meu llindar està establert en 130, però podeu augmentar-lo o disminuir-lo en funció del tipus de vibració que vulgueu detectar i de la sensibilitat de la vostra peça piezo particular. Per provar el senyal, utilitzeu mastica per fixar el piezo a una superfície plana. Proveu de tocar o ratllar a la superfície en diferents ubicacions i intensitats diferents, veureu quin tipus de lectures obteniu a l'Arduino. Per reduir el soroll, us recomano calcular una mitjana mòbil de l'entrada. Aquesta és una manera crua de determinar l'amplitud de l'ona que evita falsos positius a causa del corrent estàtic aleatori. També es poden utilitzar mètodes més avançats com FFT.// Sample Codeint sensor = 2; // Analògic inint val = 0; // Lectura actual del pinint mitjà analògic; // Mitjana de funcionament de l’amplitud d’ona MIDPOINT = 520; // Configuració bàsica de lectura de lectura () {Serial.begin (9600); avg = MIDPOINT; // establir la mitjana al punt mig} void loop () {val = analogRead (sensor); // Calculeu l'amplitud d'ona if (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } else {val = MIDPOINT - val; } // calcular la mitjana de funcionament de l’ampli avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); if (mitjana> 130) {// s'ha detectat vibració. Serial.println ("TAP"); retard (100); // retard per assegurar que el port sèrie no està sobrecarregat}}

Pas 5: creeu una pantalla ambiental

Si el sensor funciona correctament, podeu afegir una pantalla ambiental per mostrar la informació. Els meus LED estan aparellats de manera que cada color estigui il·luminat per dos LED. Per fer-ho, connecteu el cable "in" (curt) de cada color i utilitzeu una resistència de baix valor abans de connectar-vos a l'Arduino. Connecteu el cable de terra (més llarg) de tots els LED i connecteu-lo a terra a l’Arduino. Un cop connectats els LED, utilitzeu el portaespelmes per allotjar la pantalla. Com que el portaespelmes és d'alumini, és possible que vulgueu posar un aïllant com un tros de plàstic a la part inferior del contenidor abans d'inserir els LED per evitar que el circuit s'escurci.

Pas 6: feu servir les dades del sensor per conduir la pantalla

Trigo uns 10 segons a rentar-me les mans. Per tant, he programat la pantalla per mostrar una llum verda durant els primers 10 segons després d’haver activat l’aixeta. Al cap de 10 segons, el LED groc s'encén. La pantalla es torna vermella si l'aigua queda encesa després de 20 segons i comença a parpellejar la llum vermella si l'aixeta continua funcionant durant 25 segons o més. Utilitzeu la vostra imaginació per crear pantalles alternatives.

Pas 7: munteu el sensor i la pantalla a una canonada d’aigua

Utilitzeu mastic o argila per fixar el piezo a l’aixeta i una altra capa de mastic per assegurar la pantalla a la part superior. És possible que hàgiu de reajustar l’amplitud del llindar o “MIDPOINT” des del pas 4. El senyal també es pot veure afectat lleugerament per la temperatura. de la canonada.

Pas 8: suggeriments futurs

Podeu optar per treure l'Arduino d'una bateria. Un proper tutorial us mostrarà com fer funcionar aquesta pantalla traient energia directament de l'aigua corrent o aprofitant l'energia de la llum ambiental que l'envolta.