Cum se face un kit de detectare a amoniacului: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

În acest tutorial vă vom arăta cum să utilizați senzori de amoniac, arduino și zmeură pentru a măsura concentrația de amoniac și furnizarea de alerte dacă există o scurgere sau o concentrație prea mare în aer!

Acest proiect este proiectul nostru școlar, de fapt laboratorul chimic al școlii noastre a dorit un sistem pentru a detecta dacă concentrația de amoniac în aer a fost prea mare. În laborator există hota de laborator pentru chimici, iar studenții trebuie să aprindă aceste hote pentru a aspira vaporii chimici. Dar dacă uită să deschidă hota, vaporii toxici se pot răspândi în laborator. Acest sistem va permite profesorului responsabil să primească o alertă dacă amoniacul (care este un gaz toxic) este detectat în afara acelor hote.

Pasul 1: Materiale

Pentru acest proiect veți avea nevoie de:

- 2x senzor de amoniac MQ-137 (sau cât doriți)

- 1x Arduino Uno (are un singur port serial)

- 1x Genuino Mega 2560 (sau alte placi cu 2 sau mai multe porturi seriale)

- 2 module HC-05 Bluetooth

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x baterie de 9V

- Sârme, cabluri și rezistențe

Pasul 2: Obținerea datelor de la senzori

Senzorii sunt conectați la un arduino Uno.

Pentru a realiza această aplicație, acest senzor trebuie alimentat. Pentru a face acest lucru, se utilizează 5V și masa cardului arduino. În plus, intrarea analogică A0 face posibilă recuperarea valorii de rezistență dată de senzor. Mai mult, Arduino este alimentat

Din păcate, acei senzori nu oferă o ieșire liniară proporțională cu concentrația de amoniac. Acești senzori sunt compuși dintr-o celulă electrochimică, schimbând rezistența legată de concentrație. Rezistența crește odată cu concentrația.

Adevărata problemă cu acestea este că acestea sunt făcute pentru a măsura diferite tipuri de gaz, iar celula electrochimică reacționează ciudat. De exemplu, pentru aceeași probă de amoniac lichid, ambii senzori oferă o putere diferită. De asemenea, sunt destul de lente.

Oricum, rezistența furnizată de senzor este convertită la 0-5V și apoi la "ppm" (= părți pe milion, este o unitate relevantă pentru măsurarea concentrației gazului) de către arduino, utilizând o curbă de tendință și ecuația sa este furnizată în documentația acestor senzori.

Pasul 3: Trimiterea datelor prin Bluetooth

Pentru a seta senzorii în diferite locuri din laborator, aceștia sunt conectați direct la o placă Arduino alimentată de o baterie de 9V. Și pentru a comunica rezultatele amoniacului în aer către cardul Rapsberry, sunt utilizate module bluetooth. Primul card conectat direct la placa senzorului se numește slave.

Pentru a utiliza modulele bluetooth, acestea trebuie mai întâi să fie configurate. În acest scop, conectați pinul EN al modulului la 5V (ar trebui să vedeți ledul clipind la fiecare 2 secunde) și apăsați butonul de pe modul. Telecodificați un cod gol în arduino și conectați pinul RX al modulului la pinul TX al arduino și invers. După aceea, intrați pe monitorul serial, alegeți rata Baud potrivită (pentru noi, era 38400 Br) și scrieți AT.

Dacă monitorul serial afișează „Ok”, atunci ați intrat în modul AT. Acum puteți seta modulul ca slave sau Master. Mai jos puteți găsi un pdf cu toate comenzile pentru modul AT.

Următorul site web prezintă pașii în modul AT pentru modulul nostru Bluetooth:

Modulul bluetooth utilizează 4 pini ai arduino-ului, 3,3V cu divizor de tensiune, masă, pinii TX și RX. Utilizarea pinilor TX și RX înseamnă că datele sunt transferate de portul serial al cardului.

Nu uitați că pinul RX al modulului bluetooth este conectat la pinul TX al Arduino și invers.

Ar trebui să vedeți ambele leduri ale modulelor bluetooth clipind de 2 ori aproximativ la fiecare 2 secunde când sunt conectate între ele.

Atât chitanța, cât și codul de trimitere sunt realizate pe același card și atașate aici după.

Pasul 4: Primirea datelor și transferul către Raspberry Pi

Această parte a proiectului este realizată de mega arduino.

Acest card este conectat la un modul bluetooth, configurat pentru a primi datele și la raspberry pi. Se numește Maestru.

În acest caz, modulul bluetooth utilizează un singur port serial, iar datele sunt transferate către raspberry pi utilizând un alt port serial. De aceea avem nevoie de un card cu 2 sau mai multe porturi seriale.

Codul este aproape același ca înainte.

Pasul 5: Înregistrarea datelor și funcția de alertă

Raspberry pi va înregistra datele la fiecare 5 secunde (de exemplu, poate varia) într-un fișier.csv și le va salva în capacitatea cardului sd.

În același timp, zmeura verifică dacă concentrația nu este prea mare (peste 10 ppm, de exemplu, poate varia) și trimite un e-mail de alertă, dacă este cazul.

Dar înainte ca zmeura să poată trimite e-mailul, are nevoie de puțină configurare. În acest scop, accesați fișierul „/etc/ssmtp/ssmtp.conf” și modificați parametrii urmând informațiile dvs. personale. Puteți găsi un exemplu mai jos (code_raspberry_conf.py).

În ceea ce privește codul principal (blu_arduino_print.py), trebuie să importe unele biblioteci precum „serial” pentru a funcționa cu portul de comunicație USB sau biblioteca „ssmtp” pentru a trimite e-mailul.

Uneori, poate apărea o eroare la trimiterea datelor prin Bluetooth. Într-adevăr, zmeura poate citi o linie numai atunci când există un număr terminat cu / n. Cu toate acestea, zmeura poate primi uneori altceva precum „\ r / n” sau doar „\ n”. Deci, pentru a evita închiderea programului, am folosit comanda Try - Except.

După aceea, sunt doar o grămadă de condiții „dacă”.

Pasul 6: Realizarea cazurilor

Echipament necesar:

- 1 cutie de joncțiune de 220 * 170 * 85 mm

- 1 cutie de joncțiune de 153 * 110 * 55 mm

- ertalon verde 500 * 15 * 15 mm

- Cabluri electrice de 1,5 metri

- 2 module bluetooth

- 1 zmeură

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- baterie de 9v

- 1 cablu de conectare Raspberry / Arduino

- 2 rezistențe de 2K ohm

- 2 rezistențe de 1K ohm

- Mașină de lipit

- Masina de gaurit

- Burghie

- Cleste pentru tăiere

- A văzut

Am plecat de la două cutii de joncțiune electrice în care s-au făcut tăieturi. În primul rând, realizarea elementului senzor / emițător: două suporturi pentru fixarea cardului Genuino în cazul în care este fabricat în verde ERTALON. Apoi, a fost necesar să tăiați capacul pentru a pune senzorul de amoniac și a-l repara. Cablurile au fost conectate de la senzor la placa Genuino. După aceea am pus modulul bluetooth pe cutie, am lipit cablurile și le-am conectat cu cardul. În cele din urmă, sursa de alimentare cu o baterie de 9V a fost integrată și cablată. Când senzorul a fost terminat, am putut începe să lucrăm la receptor. Pentru aceasta, la fel ca înainte, am început prin realizarea suporturilor pentru cele două plăci electronice (Raspberry și Arduino mega). Apoi am decupat sloturile pentru cabluri și prize din Raspberry. Modulul bluetooth a fost fixat în același mod ca înainte. Apoi, găurile au fost găurite pe partea superioară a cutiei pentru a permite ventilația celor două plăci electronice și pentru a evita orice risc de supraîncălzire. Pentru a finaliza acest pas, toate cablurile au fost conectate și proiectul trebuie doar alimentat și testat.

Pasul 7: Îmbunătățiri

În ceea ce privește îmbunătățirea, pot fi evocate mai multe puncte:

- Alegerea unui senzor mai performant. Într-adevăr, ele nu detectează rapid apariția amoniacului în aer. Adăugați la asta că, odată saturați cu amoniac, au nevoie de un anumit timp pentru a scăpa de el.

- Am folosit un card arduino care are direct un modul Bluetooth așa cum se specifică la baza proiectului nostru. Din păcate, Genuino 101 nu mai este disponibil pe piața europeană.

- Integrați un afișaj în cutia în care se află senzorul pentru a cunoaște concentrația în mod continuu

- Asigurați construirea automată a unui grafic din datele stocate în fișierul CSV.