مانیتور سطح نمک نرم کننده آب: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

نرم کننده های آب با استفاده از فرایندی به نام تبادل یونی کار می کنند که در آن یون های کلسیم و منیزیم از آب سخت با کلرید سدیم (نمک) از طریق رزین مخصوص مبادله می شود. آب به داخل یک مخزن تحت فشار می رود و از طریق دانه های رزین حرکت می کند و کلسیم و منیزیم با سدیم جایگزین می شود. دانه های رزین در نهایت خسته می شوند و دیگر نمی توانند مواد معدنی سخت را جمع آوری کنند. فرآیند شارژ یا بازسازی محلول آب نمک را از طریق مهره های رزین عبور می دهد که مواد معدنی سختی را جدا کرده و آنها را بی خطر به تخلیه می ریزد. دانه های رزین تازه می مانند و آماده ساختن آب نرم تر می شوند.

نرم کننده های آب تبادل یونی در اشکال و اندازه های مختلف وجود دارند اما همه آنها یک ویژگی مشترک دارند ، یک مخزن آب نمک که برای تضمین تامین منظم آب نرم نیاز به پر شدن از نمک هر چند هفته دارد. نرم کننده های آب دقیقاً تجهیزات جذابی نیستند و بنابراین به مکانهای دور از دسترس منتقل می شوند ، به این معنی که برای بررسی سطح نمک به بازدید خاصی نیاز است. بیشتر اوقات ، نشانه اضافه کردن نمک بیشتر از اعضای خانواده است که در مورد آب سخت چنگ می زنند. یک سنسور سطح نمک مناسب و فراموش شده مورد نیاز است که می تواند هنگامی که نمک در نرم کننده کم است ، یادآوری را ارسال کند. در این دستورالعمل ، از سنسور محدوده برای اندازه گیری سطح نمک در نرم کننده آب هر چند ساعت استفاده می شود و نتیجه در ThingSpeak ارسال می شود. هنگامی که سطح نمک پایین می آید ، ThingSpeak یک ایمیل یادآوری برای پر کردن مخزن نمک با نمک ارسال می کند. همه اجزای این پروژه در eBay موجود است ، طبق معمول ، ارزان ترین قطعات از آسیا می آیند. حتی برای خرید همه اجزاء ، هزینه کل حدود 10 دلار آمریکا خواهد بود. مهارت های زیادی مانند لحیم کاری یا استفاده از Arduino IDE برای ایجاد این پروژه مورد نیاز است. همه این تکنیک ها در دستورالعمل های دیگر پوشش داده شده اند و در اینجا تکرار نمی شوند.

تدارکات

نگهدارنده باتری AAVL53L0X ماژول متغیر BAT43 دیود شاتکی 100nF خازن 2 مقاومت 5k مقاومت 2 x 470 اهم FT232RL ماژول آداپتور سری AA اندازه لیتیوم تیونیل کلرید باتری ESP-07 ماژول میکروکنترلر انواع مختلف ، سیم ، جعبه و غیره

مرحله 1: آشکارساز سطح نمک

VL53L0X برای حس کردن سطح نمک در نرم کننده آب استفاده می شود. این سنسور با ارسال پالس نور و اندازه گیری زمان بازتاب به عقب کار می کند. بهترین نتایج از استفاده از یک سطح بازتابنده سفید در تاریکی ، دقیقاً همان چیزی که در سطل نمک داریم ، به دست می آید. سنسور خود بسیار کوچک است و کار با آن دشوار است. به این ترتیب ، می توان آن را به عنوان یک ماژول حاوی رابط I2C خریداری کرد. این امر ارتباط با میکروکنترلرهای دیگر مانند آردوینو یا رزبری پای را بسیار آسان می کند. از آنجا که پنجره های لیزری و سنسور بسیار کوچک هستند ، یک لایه فیلم چسبناک برای جلوگیری از مسدود شدن هرگونه آلودگی دستگاه استفاده می شود. ماژول باید به طور صاف در بالای نرم کننده آب قرار گیرد و بنابراین سیم یا لحیم نباید از طرف سنسور بیرون بیاید. ماژول این امر با قرار دادن ماژول در هنگام لحیم کاری ، پایین آمدن سنسور ، بر روی یک تکه چوب برای جلوگیری از لحیم کاری یا ایجاد برآمدگی سیم در سمت سنسور به دست آمد.

مرحله 2: برنامه نویسی ESP-07

هدف این بود که مانیتور سطح نمک را از طریق باتری هدایت کند و بنابراین یک نسخه خالص از ماژول تراشه ESP8266 برای به حداقل رساندن جریان آماده به کار و عمر باتری حداقل یک سال انتخاب شد. بر خلاف برخی از نسخه های پیچیده تر که شامل تنظیم کننده های ولتاژ و رابط USB است ، برخی از اجزای اضافی باید به ESP-07 استفاده شود. پورت سریال در حین آزمایش به خاطر داشته باشید که آداپتور سریال زمانی برداشته می شود که خوشحال باشیم همه چیز درست کار می کند ، آن را خیلی محکم نکنید. به دلایلی ، خطوط SDA و SCL برای کارکردن سنسور نیاز به تعویض داشتند ، اگر محدوده در مقیاس کامل گیر کرد این کار را امتحان کنید. شاید یک نوع تولید چینی باشد؟ برای تامین انرژی این پروژه از باتری لیتیوم تیونیل کلراید استفاده شده است. اندازه AA این باتری دارای ولتاژ ثابت 3.6V و ظرفیت 2600 میلی آمپر ساعت است که برای تغذیه ESP-07 ایده آل است. این باتری ها را می توان در تأمین کنندگان تخصصی باتری یافت ، اما در فروشگاه های معمولی خرده فروشی یافت نمی شود. من حدس می زنم آنها جرات نمی کنند عموم مردم باتری دو برابر ولتاژ معمولی را از دست بدهند!

هنگامی که ESP-07 روشن می شود ، پین ها کارهای عجیبی انجام می دهند تا روال راه اندازی را به پایان برسانند. به عنوان یک معیار ایمنی ، مقاومتها در اتصالات خروجی ماژول برای جلوگیری از هرگونه جریان آسیب رسان گنجانده شده است. طرح آردوینو برای این پروژه در فایل متنی ضمیمه شده است. طبق معمول ، شما باید آن را با اعتبار روتر خود و یک کلید API از حساب ThingSpeak خود ویرایش کنید. همچنین ، از یک آدرس IP ثابت برای سرعت بخشیدن به زمان اتصال WiFi و صرفه جویی در جریان استفاده می شود. این ممکن است شامل تغییر آدرس های IP برای مطابقت با شبکه شما باشد. توجه داشته باشید کاما در آدرس IP استفاده می شود و نه یک دوره! در اینترنت در مورد نیاز به راهنمایی بیشتر اطلاعات زیادی در مورد چشمک زدن و استفاده از ESP8266 وجود دارد. به طور خلاصه ، چشمک زدن به شرح زیر انجام می شود:

Arduino IDE را روی رایانه راه اندازی کنید و مطمئن شوید که برد ESP8266 نصب و انتخاب شده است ممکن است لازم باشد کتابخانه های سنسور و WiFi را نصب کنید بارگذاری در طرح مانیتور زیر و در صورت لزوم اصلاح کنید طرح های طرح را بدون خطا بررسی کنید GPIO0 را از طریق مقاومت 5k به زمین وصل کنید باتری را در جا نگه دارید آداپتور USB را وصل کنید کد بارگذاری را بررسی کنید که به درستی متصل می شود باتری را بردارید و سپس اتصال GPIO0 را حذف کنید. مانیتور سریال را راه اندازی کرده و باتری را تعویض کنید قبل از اینکه ماژول به حالت خواب برود ، باید از چاپ سریال از طرح استفاده کنید.

کاهش زمان چرخه به حدود 20 ثانیه اشکال زدایی را بسیار ساده تر می کند. همچنین ، بسته به روتر شما ، ممکن است زمان اتصال نیاز به تنظیم داشته باشد تا یک لینک قابل اعتماد ایجاد شود. هنگامی که همه چیز کار می کند ، ممکن است آداپتور USB برداشته شده و مانیتور برای سرویس وصل شود.

مرحله 3: سیم کشی نهایی

وقتی فکر می کنیم مانیتور آنطور که دوست داریم تنظیم شده است ، سیم کشی را می توان مانند تصویر مرتب کرد. چراغ قرمز تغذیه باید برداشته شود زیرا این یک منبع تغذیه در هنگام خواب عمیق است. می توان آن را به آرامی با پیچ گوشتی یا بدون لحیم کاری جدا کرد. اگر سیگنال WiFi در سمت پایین باشد ، ممکن است با اتصال یک آنتن خارجی ، دامنه بهبود یابد. در این حالت ، پیوند متصل به آنتن سرامیکی باید مانند LED برداشته شود. اگر ESP-07 بدون اتصال آنتن سرامیکی کار می کند ، همیشه باید یک آنتن خارجی متصل باشد.

مرحله 4: نصب سنسور

سنسور نیاز به نصب در بالاترین سطح نمک در مخزن نمک دارد. در این نصب ، درب نرم کننده آب محل مناسبی برای قرار دادن سنسور بود. یک سوراخ کوچک در درب ایجاد می شود تا سنسور بتواند سطح نمک را مشاهده کند. از آنجا که مخلوط نمک بسیار خورنده است ، از لایه ای از فیلم چسبنده برای پوشاندن سوراخ و محافظت از سنسور استفاده می شود. باتری و ESP-07 را می توان در کنار سنسور روی درپوش نصب کرد. در صورتی که قدرت سیگنال WiFi حاشیه ای باشد ، همیشه می توانید یک آنتن خارجی را وصل کنید. در این نصب ، سنسور ، ESP-07 و باتری فقط به بالای درب چسبانده شده است زیرا نرم کننده آب در یک کمد فرو رفته است. یک مورد مناسب در شرایط بیشتر در معرض نیاز است.

مرحله 5: عمر باتری

به منظور برآورد عمر باتری ، ما باید جریان و جریان آماده به کار را هنگام بیدار بودن مانیتور اندازه گیری کنیم. این بسیار دشوار بود زیرا ESP-07 می تواند هنگام ایجاد تغییراتی مانند تغییر محدوده متر به راحتی قفل شود. راه حل نهایی اضافه کردن یک مقاومت 0.1 اهم به سیم برق و اندازه گیری جریان با یک محدوده در طول دوره بیداری بود. هر اندازه گیری 6.7 ثانیه با متوسط جریان 77mA طول کشید. جریان خواب با قرار دادن یک دیود و مقاومت 5k به طور موازی در سیم برق اندازه گیری شد. دیود جریان بیداری را حمل می کند اما جریان کم آماده به کار توسط مقاومت منتقل می شود. این حالت در حالت آماده به کار 28.8 uA است. زمان خواب در برنامه بین اندازه گیری ها حدود 1 ساعت تنظیم شده است. بیش از یک سال ، مانیتور از 250 میلی آمپر ساعت در حالت آماده به کار و 1255 میلی آمپر ساعت بیدار یا در کل 1505 میلی آمپر ساعت استفاده می کند. باتری 2600 میلی آمپر ساعتی استفاده شده در این مانیتور باید به راحتی بیش از یک سال دوام بیاورد. با اندازه گیری کمتر میزان نمک ، عمر باتری ممکن است حتی بیشتر شود. متأسفانه زمان خواب ESP-07 را نمی توان به راحتی بیش از یک ساعت افزایش داد. یک راه حل این مشکل این است که ESP-07 را هر ساعت بیدار کرده و سپس بلافاصله دوباره بخوابید. انتخابی وجود دارد که مودم را از خواب بیدار نکنید و نمودار نشان می دهد که میزان مصرف برق نصف می شود. با اندازه گیری سطح نمک فقط 4 بار در روز ، می توانیم عمر باتری حدود 5 سال را انتظار داشته باشیم. کد زیر از حافظه ESP8266 RTC برای ذخیره تعداد دفعات استفاده از ماژول در خواب عمیق استفاده می کند. در این طرح ، 6 دوره خواب قبل از اندازه گیری وجود دارد که بین خواندن 7 ساعت فاصله دارد. البته این را می توان به خوبی با برنامه شما تنظیم کرد. همیشه باتری را محکم محکم کنید ، یک اتصال قطع شده می تواند ESP-07 را قفل کرده و باتری را تخلیه کند. باتری باید چندین سال دوام بیاورد و این زمان خواب طولانی تر جایگزین شود. باز هم بهتر است ماژول را با 10 ثانیه خواب آزمایش کنید ، 7 ساعت زمان زیادی است که باید منتظر بمانید تا کار کند یا خیر…

مرحله 6: نمودار سطح نمک

دو نمودار سطح نمک را در نرم کننده آب و قدرت سیگنال WiFi ، یک ابزار مفید برای عیب یابی ، نشان می دهد. بازسازی این نرم کننده آب با کنترل متر است و به عنوان یک مدل مخزن دوقلو ، مخازن می توانند در هر زمان از روز تعویض شوند. نمودار سطح نمک نشان می دهد که زمان بازسازی اتفاق افتاده است و زمان بین احیاء ایده ای از مصرف آب ارائه می دهد. این مانیتور نه تنها هنگامی که به نمک بیشتری نیاز دارد ، بلکه در نرم کننده های اندازه گیری شده نیز نشان می دهد که مصرف بیش از حد آب را برجسته می کند. بسته به سطح بازتابنده ، VL53L0X دارای دامنه ای تا حدود 2 متر است. برنامه های دیگر مانند نظارت بر سطح مخزن روغن یا آب که در آن عمق به آرامی در طول زمان تغییر می کند ، امکان پذیر است.

مرحله 7: یادآوری ایمیل

ایمیل های یادآوری در مورد سطح پایین نمک را می توان از ThingSpeak ارسال کرد. این شامل تنظیم دو برنامه از منوی APPS می شود ، اولین مورد تجزیه و تحلیل MATLAB است که اگر سطح نمک بیش از حد تعیین شده باشد ، یک ایمیل ایجاد و ارسال می کند. برنامه دیگر TimeControl است که در آن می توانید تصمیم بگیرید که چگونه سطح نمک را بررسی کنید. تنظیم TimeControl App کاملاً بصری است ، در این مورد ، سطح نمک روزانه با اجرای MATLAB Analysis بررسی می شود. هنگامی که سطح نمک به سطح پایین می رسد ، روزانه یک ایمیل ناراحت کننده ارسال می شود. تجزیه و تحلیل MATLAB مورد استفاده در این دستورالعمل در زیر پیوست شده است. این برنامه باید با شناسه کانال خود و ApiKey به روز شود. همچنین ، حداقل سطح نمک برای مخزن شما نیاز به درج در دستور if دارد. امیدوارم با این کار جزئیات کافی برای دریافت ایمیل بدون نیاز به بررسی پیچیدگی های کدگذاری ThingSpeak ارائه شود.