Senzor de debit de apă cu cost redus și afișaj ambiental: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Apa este o resursă prețioasă. Milioane de oameni nu au acces la apă potabilă curată și până la 4000 de copii mor în fiecare zi din cauza bolilor contaminate cu apă. Cu toate acestea, continuăm să fim risipitori cu resursele noastre. Obiectivul general al acestui proiect este de a motiva un comportament mai durabil în ceea ce privește utilizarea apei și de a crește gradul de conștientizare cu privire la problemele globale ale apei. Folosesc un traductor piezo, unele LED-uri și un arduino. Dispozitivul este un prototip dur al ceea ce va deveni în cele din urmă o tehnologie persuasivă care motivează un comportament durabil și crește gradul de conștientizare cu privire la utilizarea apei. Acesta este un proiect al lui Stacey Kuznetsov și Eric Paulos la Living Environments Lab, de la Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Produs de Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net Videoclipul de mai jos ilustrează o versiune anterioară a acestui proiect, în care se folosește un microfon în locul unui element piezo pentru a detecta fluxul de apă. Veți obține performanțe mai bune atunci când utilizați un traductor piezo, astfel încât acest instructiv detaliază abordarea piezo. Mulțumiri speciale Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison și Stuart Anderson pentru ajutor cu ideile și proiectarea acestui proiect!

Pasul 1: Strângeți materiale

Veți avea nevoie de: - Breadboard- Microcontroler (am folosit un Arduino) - Mastic- Piezo Transducer (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Câteva LED-uri (am folosit 2 galbene, 2 roșu, 2 verde) - Suport lumânare sau recipient de dimensiuni similare - Sârmă - 1 rezistor Mohm (sau altă valoare mare) - Rezistențe 4,7K (3) - Rezistențe 1K (1) - Rezistențe cu valoare redusă (pentru LED-uri) - Sârme de tăiere - fire jumper - mastic - amplificator op (LM613)

Pasul 2: Construiți circuitul

Circuitul constă dintr-un amplificator pentru a crește semnalul de la piezo și un divizor de tensiune pentru a ridica tensiunea de bază. Există un rezistor de mare valoare între cele două intrări din piezo, care acționează ca un rezistor de tragere pentru semnal.

Pasul 3: Testați circuitul

Atașați piezo-ul la circuit și conectați arduino-ul. Divizorul de tensiune setează tensiunea de bază la 2,5 V, astfel încât citirile de bază pentru semnal ar trebui să fie în jur de 512 pe pinul analogic Arduino (la jumătatea drumului între 0 și 1023). Al meu fluctuează +/- 30 în jurul valorii de 520. Este posibil să observați unele fluctuații în jurul acestui număr.

Pasul 4: Calibrați senzorul pentru a detecta vibrațiile

Când robinetul este pornit, vibrațiile țevii vor determina piezo-ul să genereze un curent fluctuant. Din moment ce citirea de bază se diminuează în jurul valorii de 520, puteți calcula o amplitudine în jurul acestui număr pentru a detecta vibrațiile. Limita mea este setată la 130, dar puteți crește sau micșora aceasta în funcție de tipurile de vibrații pe care doriți să le simțiți și sensibilitatea piesei piezo. Pentru a testa semnalul, utilizați mastic pentru a atașa piezo pe o suprafață plană. Încercați să atingeți sau să zgâriați pe suprafață în diferite locații și intensități diferite, vedeți ce tip de citiri obțineți pe Arduino. Pentru a reduce zgomotul, vă recomand să calculați o medie mobilă a intrării. Acesta este un mod brut de determinare a amplitudinii undei care evită falsurile pozitive datorate curentului static aleatoriu. Pot fi folosite și metode mai avansate, cum ar fi FFT.// Sample Codeint sensor = 2; // Analog inint val = 0; // Citire curentă pentru media pinint analogică; // Media de funcționare a amplitudinii undei MIDPOINT = 520; // Setarea de citire a valorii de bază () {Serial.begin (9600); avg = MIDPOINT; // set media at midpoint} void loop () {val = analogRead (senzor); // Calculați amplitudinea undei dacă (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } else {val = MIDPOINT - val; } // calculați media de rulare fr amplificatorul avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); if (avg> 130) {// vibrație detectată! Serial.println ("TAP"); întârziere (100); // întârziere pentru a se asigura că portul serial nu este suprasolicitat}}

Pasul 5: Creați un afișaj ambiental

Dacă senzorul dvs. funcționează corect, puteți adăuga un afișaj ambiental pentru a afișa informațiile. LED-urile mele sunt împerecheate astfel încât fiecare culoare să fie iluminată de două LED-uri. Pentru a face acest lucru, atașați cablul „in” (scurt) al fiecărei culori împreună și utilizați un rezistor de valoare mică înainte de a vă conecta la Arduino. Conectați cablul de masă (mai lung) al tuturor LED-urilor și atașați-l la masă pe Arduino. Odată ce LED-urile sunt conectate, utilizați suportul pentru lumânări pentru a găzdui afișajul. Deoarece suportul pentru lumânări este fabricat din aluminiu, poate doriți să puneți un izolator, cum ar fi o bucată de plastic, pe fundul recipientului înainte de a introduce LED-urile pentru a preveni scurtcircuitarea circuitului.

Pasul 6: Utilizați datele senzorului pentru a conduce afișajul

Îmi iau aproximativ 10 secunde să mă spăl pe mâini. Astfel, am programat afișajul să afișeze o lumină verde în primele 10 secunde după ce robinetul este pornit. După 10 secunde, LED-ul galben se aprinde. Afișajul devine roșu dacă apa rămâne aprinsă după 20 de secunde și începe să clipească lumina roșie dacă robinetul rămâne în funcțiune timp de 25 de secunde sau mai mult. Folosiți imaginația pentru a crea afișaje alternative!

Pasul 7: Montați senzorul și afișajul pe o conductă de apă

Utilizați mastic sau lut pentru a atașa piezo la robinet și un alt strat de mastic pentru a fixa afișajul deasupra. Este posibil să trebuiască să reglați amplitudinea pragului sau „MIDPOINT” de la pasul 4. Semnalul poate fi, de asemenea, ușor afectat de temperatură a conductei.

Pasul 8: Sugestii viitoare

Puteți alege să scoateți Arduino de pe o baterie. Un tutorial viitoare vă va arăta cum să rulați acest afișaj extragând energie direct din apa curentă sau folosind energia luminii ambientale înconjurătoare!