صرفه جویی در آب و پول با مانیتور آب دوش: 15 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

کدام آب بیشتر استفاده می کند - حمام یا دوش؟

من اخیراً در مورد این س thinkingال فکر می کردم ، و متوجه شدم که واقعاً نمی دانم هنگام دوش گرفتن چقدر آب مصرف می شود. می دانم وقتی دوش می گیرم گاهی ذهنم سرگردان می شود ، در مورد یک ایده جدید برای پروژه های جدید فکر می کنم یا سعی می کنم تصمیم بگیرم که برای صبحانه چه چیزی بخورم ، در حالی که آب فقط از فاضلاب جاری است. اگر واقعاً بدانم که هر بار چند لیتر مصرف می کنم ، کاهش مصرف آب بسیار ساده تر خواهد بود!

من کمی تحقیق کردم و متوجه شدم که در صورت نصب محدود کننده جریان ، دوش های مختلف دوش می توانند از 9.5 لیتر (2.5 گالن) در دقیقه تا کمتر از 6 لیتر (1.6 گالن) در دقیقه استفاده کنند. یک دوش بسیار قدیمی می تواند حتی بیشتر از آب استفاده کند.

تصمیم گرفتم دستگاهی را طراحی و بسازم که حجم کل آب مصرفی در هر دوش ، هزینه آب و میزان جریان را نمایش دهد. من چند هفته است که این دستگاه را نصب کرده ام ، و بازخوانی زنده از میزان مصرف آب واقعاً مفید است.

در این دستورالعمل ، من نحوه ساختن این را توضیح خواهم داد. البته لازم نیست مراحل مرا دقیقاً دنبال کنید! همیشه خوب است از قطعاتی که در اطراف آنها قرار گرفته اید استفاده کنید. من پیوندهایی را به تمام قسمتهایی که استفاده کردم ، یا بخشی معادل که کار می کند ، اضافه کرده ام.

تدارکات

(همه قیمتها به تومان)

• سنسور جریان - 3.87 دلار
• صفحه LCD - 2.29 دلار
• آردوینو نانو - 1.59 دلار
• تقویت کننده مبدل - 1.88 دلار
• شارژر LiPo - 1.89 دلار
• سوئیچ ضد آب ضد آب - 0.93 دلار (دقیقا همان چیزی نیست که من استفاده کردم ، اما باید کار کند)
• دکمه ضد آب - 1.64 دلار
• استندف ، پیچ M3 و آجیل - 6.99 دلار
• 2X جک 3.5 میلی متری زن - 2.86 دلار آمریکا
• پلاگین مردانه 3.5 میلی متری - 1.48 دلار
• مونتاژ کابل 3.5 میلی متری 3 اینچ - 3.57 دلار
• مونتاژ کابل USB - 1.74 دلار
• 1/2 "NPS زن به زن-1.88 دلار
• 500mAh 3.7V LiPo باتری - 3.91 دلار

ابزارها و لوازم متداول

• لحیم کاری و لحیم کاری
• سیم
• سیم بر، دم باریک
• استریپرهای سیم
• نوار دو طرفه
• پیچ گوشتی فیلیپس
• چاپگر سه بعدی (اختیاری)

مرحله 1: ضد آب

سخت ترین جنبه این پروژه ضد آب شدن کل آن است. از آنجایی که زیر دوش قرار می گیرد ، باید بتواند در برابر رطوبت شدید و گاهی اوقات چلپ چلوپ زنده بماند. حدود 75 of از کل زمان صرف شده در این پروژه برای کشف این بخش بود.

از نظر من ، دو انتخاب وجود دارد: طراحی یک محفظه چاپ سه بعدی سفارشی ، یا سعی کنید آن را با یک محفظه خارج از قفسه کار کنید. از آنجا که به تازگی چاپگر سه بعدی خود را تهیه کرده ام ، تصمیم گرفتم از گزینه اول استفاده کنم.

اگر به چاپگر سه بعدی دسترسی ندارید ، در اینجا چند محفظه خارج از قفسه که من ادعا می کنم ضد آب هستند پیدا کرده ام و احتمالاً کار می کنند. لطفاً توجه داشته باشید که من هیچ یک از این محفظه ها را خریداری نکرده ام ، بنابراین هیچ تضمینی نمی دهم که همه اجزا داخل آن قرار بگیرند!

Banggood - جعبه 100x68x50mm با درب شفاف - 5.35 دلار

Digikey - جعبه 130x80x70 میلی متر با درب شفاف - 11.65 دلار

از این به بعد ، وقتی به محوطه اشاره می کنم ، در مورد چاپگر سه بعدی خود صحبت می کنم.

مرحله 2: محفظه چاپ سه بعدی سفارشی من

پس از چندین ساعت کار در Fusion 360 ، به این محفظه رسیدم. دارای سه برش دایره ای برای قرار دادن دو جک 3.5 میلی متری زن و یک سوئیچ ضامن دار است. درپوش دارای یک سوراخ 16 میلی متری برای دکمه فشار لحظه ای ، و یک برش مستطیلی برای صفحه نمایش ، و همچنین چهار سوراخ نصب برای نگه داشتن صفحه در جای خود است. درپوش یک قسمت جداگانه است و دارای یک لب است تا از نفوذ رطوبت به داخل درز جلوگیری کند. چهار سوراخ در گوشه جعبه برای نگه داشتن درب با استندهای 30 میلی متری است. تمام سوراخ های پیچ 3 میلی متر قطر دارند که مناسب پیچ M3 است.

می توانید فایل های STL را از صفحه Thingiverse من بارگیری کنید. می توان آن را بدون هیچ گونه قایق یا تکیه گاه چاپ کرد ، اما من فقط برای ایمن بودن از ساپورت ها استفاده کردم. من هم 100٪ پر کننده استفاده کردم. از آنجا که دیوارها بسیار نازک هستند ، کاهش درصد پر کردن در کل زمان چاپ یا کل مواد را تغییر نمی دهد ، بنابراین من آن را فقط در 100 kept نگه داشتم.

برای نمایان شدن صفحه ، می توان آن را از طریق برش در درب محفظه بیرون زد ، یا در پشت یک پنجره شفاف قرار داد. از آنجا که صفحه نباید در معرض رطوبت قرار گیرد ، ما در گزینه دوم گیر کرده ایم. متأسفانه چاپ سه بعدی با رشته های شفاف هنوز در مراحل اولیه خود است ، بنابراین ما باید کمی خلاق باشیم.

راه حل من ایجاد یک برش مستطیلی در درب و چسباندن در یک تکه پلاستیک شفاف از بسته بندی سبزیجات بود. این تکنیک می تواند مورد استفاده قرار گیرد حتی اگر از محوطه سفارشی من استفاده نمی کنید. به سادگی یک مستطیل را با یک چاقو یا Dremel ببرید. البته ، اگر از محفظه ای با درب شفاف استفاده می کنید ، این به هیچ وجه مورد نیاز نیست.

بهترین منبع برای پلاستیک شفاف که من پیدا کردم تولید بسته بندی است. معمولاً اسفناج یا سایر سبزیجات برگ دار در ظروف بزرگ پلاستیکی شفاف عرضه می شوند. در مورد من ، من از بسته بندی "مخلوط فلفل" استفاده کردم.

من می خواستم یک برآمدگی 5 میلی متری داشته باشم تا سطح زیادی برای چسباندن داشته باشم ، بنابراین یک مستطیل پلاستیکی شفاف 27x77 میلی متر برش دادم. مجبور شدم گوشه ها را کمی کوتاه کنم تا پیچ ها جا بیفتند. یک خط چسب فوق العاده دور محیط برش انداختم و سپس پلاستیک شفاف را روی آن قرار دادم. بعد از اینکه کمی از چسبندگی آن اطمینان حاصل کرد ، کمی چسب دیگر به آن اضافه کردم.

نکته- نکته: در حالی که چسب در حال خشک شدن است ، قسمت را در مقابل یک فن کوچک قرار دهید. همانطور که ابر چسب خشک می شود ، تمایل به باقی گذاشتن بقایای سفید رذیله ای در پشت خود دارد ، که مطمئناً روی پنجره شفاف ما نمی خواهیم. من از یک منبع تغذیه قدیمی 12 ولت از منبع تغذیه کامپیوتر استفاده کردم. چسب را 12 ساعت گذاشتم تا مطمئن شوم که کاملاً خشک شده است.

مرحله 3: نصب صفحه LCD

پس از خشک شدن پنجره شفاف ، LCD را می توان نصب کرد. LCD یک صفحه نمایش فوق العاده محبوب 16x2 است و I²C "کوله پشتی" از قبل به پشت لحیم شده است. توصیه می کنم این صفحه را با رابط I²C تهیه کنید. سیم کشی تمام خطوط موازی کاملاً آزاردهنده است و احتمال بیشتری برای اشتباهات ایجاد می کند - نسخه I²C فقط دو سیم برای تغذیه و دو سیم برای سیگنال دارد.

من از چهار حالت 10 میلی متری برای نصب صفحه استفاده کردم. موضع گیری ها هر یک دارای یک رشته نر در یک طرف و یک نخ زن در طرف دیگر است. نخ نر را از طریق سوراخ های LCD قرار دادم و یک مهره M3 به هر کدام محکم کردم. سپس من از چهار پیچ M3 برای محکم کردن انتهای ماده ایستاده از طریق درب محفظه استفاده کردم. من این بسته استندف را دریافت کردم که دارای قطرهای 10 میلی متری برای نصب LCD و بسته های طولانی تر است که درپوش را روی پایه نگه می دارد. به علاوه ، پیچ و مهره M3 وجود دارد ، بنابراین نیازی به خرید سخت افزار اضافی ندارید.

مطمئن شوید که مهره ها بسیار محکم هستند به طوری که وقتی پیچ ها را محکم می کنید ، کشش ها چرخانده نمی شود. همچنین ، مطمئن شوید که پیچ ها را بیش از حد محکم نکنید ، در غیر این صورت درب پلاستیکی ممکن است تغییر شکل داده و به درستی مهر و موم نشود.

ردیف 16 پین هدر روی LCD باید در بالا باشد - مطمئن شوید که LCD را وارونه نصب نکنید!

مرحله 4: نصب دکمه لحظه ای

تصمیم گرفتم از این دکمه کرومی بیمار در پنل جلویی استفاده کنم. من در پروژه های قبلی از آنها استفاده کرده ام و از ظاهر آنها بسیار خوشم می آید. آنها باید ضد آب باشند و با یک حلقه لاستیکی همراه هستند تا از ورود رطوبت به داخل محفظه از طریق نخ ها جلوگیری شود.

این مرحله بسیار ساده است. مهره را باز کنید ، اما حلقه لاستیکی را روشن نگه دارید. دکمه را از طریق سوراخ درب قرار دهید و مهره را از پشت محکم کنید. از محکم کردن بیش از حد مهره خودداری کنید ، در غیر این صورت حلقه لاستیکی خرد می شود و به هدف خود نمی رسد.

مرحله 5: مدار تغذیه و شارژ

اکنون اجزای قدرت باتری را کنار هم قرار می دهیم. این شامل باتری ، سوئیچ اصلی ، صفحه نظارت/شارژ باتری و مبدل تقویت کننده است.

باتری مورد استفاده من یک باتری لیتیوم یون 3.7 ولت 1500 میلی آمپر ساعتی است. مورد خاصی که من استفاده کردم از کنترلر شکسته پلی استیشن بیرون کشیده شد. هر باتری Li-Ion یا LiPo تک سلولی تا زمانی که در محفظه شما قرار گیرد کار می کند. این نوع باتری بسیار نازک و صاف است ، بنابراین احتمالاً می توانید بدون هیچ مشکلی از باتری دو برابر بزرگتر استفاده کنید. یک سلول 18650 کار می کند ، اما در محفظه سفارشی من نمی گنجد ، بنابراین شما باید خود را طراحی کنید یا از یک محفظه خارج از قفسه استفاده کنید. در صورت امکان ، توصیه می کنم از باتری نجات یافته استفاده کنید (مانند من) زیرا حمل باتری اغلب گران است!

ابتدا باید باتری را به برد شارژ TP4056 لحیم کنید. در صورت تمایل ، می توانید یک اتصال JST RCY را برای راحتی به باتری و شارژر لحیم کنید (من این کار را کردم) ، اما لازم نیست. مطمئن شوید که قطبیت صحیح را همانطور که با علائم روی صفحه شارژر نشان داده شده است رعایت کنید ، زیرا برد در برابر قطبیت معکوس باتری محافظت نمی شود!

در مرحله بعد ، یک سیم را از خروجی مثبت شارژر (که در کنار سیم مثبت باتری قرار دارد) به ورودی مثبت مبدل تقویت کننده بچسبانید. سپس یک سیم را از خروجی منفی (که در کنار سیم باتری منفی قرار دارد) به پین مشترک (مرکزی) سوئیچ اصلی متصل کنید. سرانجام ، سیم را از پین معمولاً باز سوئیچ به ورودی منفی مبدل تقویت کننده لحیم کنید. اگر یک مولتی متر را به خروجی مبدل تقویت کننده متصل کرده و کلید اصلی را روشن کنید ، باید ولتاژ نمایش داده شود.

از آنجا که آردوینو ، صفحه LCD و سنسور جریان ما همه به 5 ولت نیاز دارند ، باید خروجی مبدل تقویت کننده را روی 5 ولت تنظیم کنیم. این امر با چرخاندن دستگیره روی پتانسیومتر با یک پیچ گوشتی کوچک به دست می آید. با روشن شدن کلید اصلی ، باتری متصل و مولتی متر به خروجی مبدل تقویت کننده ، پتانسیومتر را به آرامی بچرخانید تا خروجی 5 ولت خوانده شود. گرفتن دقیق میزان 5.000 ولت دشوار است ، اما ولتاژ بین 4.9 ولت و 5.1 ولت را هدف بگیرید.

از آنجا که محفظه سفارشی من با چندین پیچ بسته می شود ، ما نمی خواهیم هر بار که نیاز به شارژ شدن دارد ، کیس را باز کنیم. من برای این کار از جک 3.5 میلی متری هدفون استفاده کردم. کانکتور دقیق مورد استفاده من این است از Digikey (که اندازه برش های محوطه من برای آن اندازه است) ، اما این یکی از Banggood نیز باید کار کند.

ابتدا ، کانکتور را به پایین ترین سوراخ محفظه وارد کردم. از آنجایی که این دستگاه بیشتر اوقات از برق جدا می شود و بنابراین مستعد نفوذ رطوبت است ، بهتر است آن را در قسمت پایین نصب کنید تا از چکیدن آب به داخل جلوگیری شود. پس از نصب قفل شستشو و محکم کردن مهره ، دو سیم را به زبانه های "نوک" و "آستین" روی کانکتور لحیم کردم. Pinout اتصال دهنده در یکی از تصاویر حاشیه نویسی شده من نشان داده شده است. انتهای دیگر سیم "آستین" را به ورودی منفی روی شارژر ، کنار درگاه میکرو USB ، لحیم کردم. در نهایت ، سیم "نوک" را به پد +5V ، در طرف دیگر پورت USB ، لحیم کردم. از پورت USB روی شارژر استفاده نمی شود ، زیرا ایجاد نفوذ درگاه USB در محفظه بدون اجازه رطوبت کار دشواری است.

مرحله 6: کابل شارژ

از آنجا که ما از جک 3.5 میلی متری صدا به عنوان پورت شارژ خود استفاده می کنیم ، باید یک کابل آداپتور بسازیم که در یک طرف آن یک فیش 3.5 میلی متری مردانه و در انتهای دیگر آن یک فیش USB A داشته باشد. این به ما امکان می دهد از هرگونه شارژر عمومی دستگاه تلفن همراه (مانند شارژر آیفون) برای شارژ این دستگاه استفاده کنیم.

شما می توانید یک مجموعه کابل USB با یک کانکتور USB A در یک طرف و سیم های حلبی از طرف دیگر خریداری کنید ، اما اگر شما هم مثل من هستید ، احتمالاً دوازده کابل USB تصادفی در اطراف دارید که نیازی به آنها ندارید. به جای خرید مجموعه کابل USB ، من فقط یک کابل میکرو USB به USB A را دریافت کردم که به آن احتیاج نداشتم و اتصال میکرو USB را جدا کردم.

بعد ، من کاپشن سفید را از کابل جدا کردم تا فقط دو سیم داخل آن نمایان شود: یک سیم قرمز و یک سیم مشکی. برخی از کابل های USB دارای چهار سیم قرمز ، سیاه ، سبز و سفید خواهند بود. سبز و سفید برای انتقال داده ها هستند و نمی توان آنها را نادیده گرفت. عایق را فقط از سیم های قرمز و سیاه جدا کنید.

در مرحله بعد به یک دوشاخه مردانه 3.5 میلی متری نیاز دارید. من از این مورد از Banggood استفاده کردم. سیم قرمز را از کابل USB به زاویه وسط (که نوک اتصال است) و سیم سیاه را به زبانه آستین بلند لحیم کنید. برای شفاف سازی عکس های من را ببینید.

من توصیه می کنم همیشه قبل از دوشاخه USB دوشاخه 3.5 میلی متری را وصل کنید ، زیرا فرآیند اتصال کابل می تواند باعث کوتاه شدن دوشاخه در سرریز فلزی شود.

مرحله 7: درباره سنسور جریان

من این سنسور جریان را از Banggood با قیمت 3.87 دلار برداشتم. قبل از استفاده ، تصمیم گرفتم نحوه عملکرد آن را بررسی کنم.

طراحی به طرز شگفت آوری ساده و مبتکرانه است. قطعات الکترونیکی کاملاً از آب بسته شده اند. یک پروانه چرخشی رایگان وجود دارد که بسته به میزان جریان کندتر یا سریعتر می چرخد. در نقطه ای از ملخ آهن ربا قرار دارد. در قسمت بیرونی سنسور یک محفظه کوچک وجود دارد که شامل یک PCB کوچک با دو جزء است: یک مقاومت و یک سنسور اثر هال. هر بار که آهنربا از کنار سنسور اثر هال عبور می کند ، بین بالا و پایین تغییر حالت می دهد. به عبارت دیگر ، هر بار که پروانه می چرخد بین 5 ولت و 0 ولت تغییر می کند.

برای خواندن سنسور ، 5+ ولت را به سیم قرمز ، منفی به سیم سیاه و سیگنال دیجیتال را از سیم زرد می خوانیم. در عکس اسیلوسکوپ من می بینید که چگونه سیگنال با روشن شدن جریان تغییر می کند. در ابتدا ، سیگنال به طور مداوم صفر ولت است. هنگامی که جریان شروع می شود ، فرکانس پالس ها به سرعت افزایش می یابد و به حالت ثابت می رسد.

طبق برگه داده ، سنسور 450 پالس در لیتر خروجی دارد. این بعداً هنگام نوشتن نرم افزار مهم خواهد بود.

مرحله 8: سیم کشی سنسور جریان

سنسور جریان دارای یک کانکتور 3 پین JST-XH است. این ایده آل نیست زیرا سیم ها بسیار کوتاه هستند و کانکتور دارای خطوط تماس است که به راحتی توسط قطرات آب سرگردان کوتاه می شوند. من این مجموعه کابل فیش 3.5 میلیمتری را از Digikey سفارش دادم. طول آن 3 اینچ است که طول کاملی است و دارای سیم های قلع است که لحیم کاری آن را آسان می کند. توصیه نمی کنم از سیم هدفون قدیمی استفاده کنید ، زیرا سیم های میناکاری شده بسیار نازکی دارند که لحیم کاری آنها تقریباً غیرممکن است.

سنسور جریان دارای یک پوشش پلاستیکی است که توسط دو پیچ فیلیپس نگه داشته می شود. به سادگی این پیچ ها را بردارید و برد مدار را بیرون بکشید. با هیچ چسبی محکم نگه نمی دارد ، فقط با درپوش پلاستیکی در جای خود نگه داشته می شود. سپس ، سه سیم را با گرم کردن آنها با آهن لحیم کاری و بلند کردن آنها ، یکی یکی جدا کنید.

بعد ، کابل صوتی 3.5 میلی متری را به پدها بچسبانید. من پیشنهاد می کنم رنگها را به همان روشی که انجام دادم تطبیق دهید. این پیکربندی دارای 5+ ولت در نوک ، سیگنال روی حلقه و زمین روی آستین است. این همان پیکربندی مورد استفاده برای پورت شارژ است ، از مرحله 6. اگر به طور تصادفی شارژر را به پورت سنسور وصل کنید ، یا برعکس ، هیچ آسیبی به دستگاه وارد نمی شود.

مرحله 9: نصب سنسور جریان

تا این لحظه ، تمام کارهای ما در کارگاه انجام شده است. اما اکنون ، وقت آن است که به حمام برویم!

ابتدا سر دوش را برداشتم. این نشان داد که یک لوله کوتاه از دیوار بیرون آمده است ، با 1/2 اینچ نخ نر. به راحتی ، سنسور جریان ما اندازه نخ دقیقاً یکسانی دارد! تنها مشکل این است که سنسور دارای نخ نر در دو انتها است ، بنابراین ما نیاز به یک اتصال زن به زن

در فروشگاه سخت افزار محلی من ، کوپل های 1/2 اینچی در برنج ، آهن و PVC وجود داشت. پی وی سی ارزان ترین بود ، بنابراین من آن را خریدم. اگرچه در آینده ، موارد برنجی یا فولادی زیباتر به نظر می رسید.

هنگامی که کوپل را دارید ، کافی است سنسور جریان را به داخل کوپلینگ پیچ کنید و سپس انتهای دیگر کوپلینگ را روی لوله پیچ کنید. سنسور جریان دارای یک پیکان برای نشان دادن جهت مورد نظر جریان است. اطمینان حاصل کنید که آن را به عقب نصب نکنید ، در غیر این صورت اندازه گیری ها نادرست هستند. در نهایت ، سر دوش را به انتهای سنسور جریان وصل کنید.

البته ، من فرض می کنم دوش شما از نخ 1/2 اینچی NPS استفاده می کند ، همانطور که من استفاده کردم. اگر اینطور نیست ، باید آداپتورهای اضافی تهیه کنید.

نکته: قبل از پیچاندن قطعات به هم برای جلوگیری از نشتی ، مقداری نوار لوله کشی تفلون را به همه نخ ها اضافه کنید. من هیچی در دست نداشتم ، اما قصد دارم این را در آینده نزدیک اضافه کنم.

مرحله 10: آردوینو و پرف بورد

از آنجا که ما مجبور به انجام سیم کشی های زیادی هستیم ، ایده خوبی است که یک تخته ورق ورق تهیه کنیم تا کارها کمی مرتب تر شوند. من یک مستطیل از ورق ورق را در حدود 1 "در 2" برش دادم. بعد ، آردوینو نانو را در وسط تابلو قرار دادم و محل عبور پین هدر را مشخص کردم. سپس دو طول هدر زنانه ، هر کدام 15 پین را برش دادم. من آنها را روی تخته چوبی که قبلاً علامت گذاری کرده بودم لحیم کردم. این به ما این امکان را می دهد که Arduino را برای برنامه نویسی حذف کنیم.

نکته: جهت پورت USB آردوینو را به گونه ای علامت گذاری کنید تا همیشه آن را به همان شکل به پرفرفورد وصل کنید.

مرحله 11: سیم کشی همه چیز

اکنون وقت آن است که همه چیز را با هم لحیم کنید! من یک نمودار سیم کشی کامل را وارد کرده ام ، که می توانید آن را دنبال کنید ، یا اگر روش راهنمای بیشتری را ترجیح می دهید مراحل نوشته شده من را در زیر ببینید.

ابتدا ، چند پین هدر مردانه بریدم و آنها را روی تخته روی صفحه +5V و ریل زمین لحیم کردم. سپس دو پین هدر دیگر متصل به پین A4 و A5 در آردوینو لحیم کردم. این سرصفحه ها به ما امکان اتصال صفحه LCD با استفاده از پرش کننده زن به زن را می دهد.

بعد ، من یک جفت سیم از خروجی مبدل تقویت کننده به +5V و ریل زمین لحیم کردم. این امر تغذیه آردوینو ، LCD و سنسور جریان را تأمین می کند.

پس از آن ، دو سیم را قطع کردم و آنها را به پایانه های دکمه فشاری وصل کردم. من یک سیم را به ریل زمین و سیم دیگر را به پین دیجیتال 3 وصل کردم.

آخرین قسمت لحیم کاری ، سنسور جریان است. از آنجا که ما قبلاً یک پلاگین 3.5 میلی متری به سنسور وصل کرده ایم ، فقط باید جک زن 3.5 میلی متری را لحیم کنیم. ابتدا سه سیم را لحیم کردم - یک عدد به هر زبانه روی جک. سپس جک را از داخل محفظه وارد کرده و با مهره در جای خود محکم کردم. سرانجام ، آستین را به زمین ، نوک را به +5V و حلقه را به پین دیجیتال 2 وصل کردم.

من استفاده از پین های دیجیتال 2 و 3 را برای دکمه و سنسور جریان انتخاب کردم زیرا آنها پین های سخت افزاری هستند. این کار نوشتن کد را بسیار ساده تر می کند.

اکنون لحیم کاری ما به پایان رسیده است ، اما هنوز باید LCD را وصل کنیم. از آنجا که هدرها را لحیم کردیم ، فقط به چهار پرش زن به زن نیاز داریم. پین "Vcc" را به +5V ، پین "Gnd" را به زمین ، پین "SCL" را به A5 و پین "SDA" را به A4 وصل کنید. برای اینکه صفحه LCD در محفظه جا بگیرد ، باید پین های هدر را به عقب خم کنیم. خم شدن چندین بار سنجاق ها به جلو و عقب باعث خستگی فلز و شکستن سنجاق ها می شود ، بنابراین توصیه می کنم فقط یک بار آنها را خم کنید و این کار را با احتیاط انجام دهید.

اکنون سیم کشی کامل شده است!

مرحله 12: برنامه نویسی

اکنون که سخت افزار همه متصل است ، می توانیم آردوینو را برنامه ریزی کنیم.

من می خواهم این برنامه دارای ویژگی های زیر باشد:

• در خط اول ، شمارش سریع کل لیترها را نمایش دهید
• در خط دوم ، هزینه کل آب یا میزان جریان را نمایش دهید
• هنگامی که دوش در حال اجرا است ، دکمه فشاری بین نشان دادن هزینه یا میزان جریان تغییر می کند
• هنگامی که دوش در حال اجرا نیست ، دکمه فشاری باید همه داده ها را پاک کرده و صفحه را تنظیم مجدد کند
• برای جلوگیری از روشهای نظرسنجی ناخالص ، سنسور باید با استفاده از روال وقفه خوانده شود
• هنگام به روز رسانی صفحه ، فقط باید مقادیر تغییر یافته را به روز کنیم ، نه اینکه هر بار کل صفحه را بازنویسی کنیم (این باعث چشمک زدن قابل توجه می شود)

برنامه از ساختار ساده ای پیروی می کند. با استفاده از تابع millis () ، می توانیم تاخیری ایجاد کنیم که در واقع اجرای برنامه را متوقف نمی کند. برای مشاهده چشمک زدن LED بدون استفاده از تابع تاخیر () به این آموزش مراجعه کنید.

تابع millis () تعداد میلی ثانیه ها را از زمان روشن شدن آردوینو باز می گرداند. با ایجاد متغیر "previousMillis" و تفریق Millis () - previousMillis () ، می توانیم زمان سپری شده از به روزرسانی previousMillis را مشاهده کنیم.

اگر می خواهیم چیزی در ثانیه اتفاق بیفتد ، می توانیم از بلوک کد زیر استفاده کنیم:

if ((millis () - previousMillis)> = 1000) {

previousMillis = millis ()؛ toggleLED ()؛ }

این بررسی می کند که آیا تفاوت بین میلی () (زمان فعلی) و قبلی میلیس (آخرین بار) بیشتر یا مساوی 1000 میلی ثانیه است. اگر چنین است ، اولین کاری که انجام می دهیم این است که previousMillis را برابر زمان فعلی قرار دهیم. سپس هر مرحله اضافی را که بخواهیم اجرا می کنیم. در این مثال ، ما یک LED را تغییر می دهیم. سپس از این بلوک کد خارج می شویم و بقیه عملکرد حلقه () را به پایان می رسانیم ، قبل از بازگشت به شروع و تکرار مجدد آن.

مزیت استفاده از این روش نسبت به تابع تاخیر ساده () این است که تأخیر () فاصله ای بین دستورالعمل ها ایجاد می کند ، اما زمان لازم برای اجرای سایر دستورالعمل ها در تابع حلقه () را در نظر نمی گیرد. اگر کاری را انجام می دهید که بیشتر از چشمک زدن یک LED طول می کشد ، مانند به روز رسانی صفحه LCD ، زمان لازم برای آن قابل اغماض نیست و پس از چند سیکل ، جمع می شود. اگر صفحه LCD را در ساعت به روز می کنید ، به سرعت نادرست می شود و عقب می افتد.

بنابراین اکنون که ساختار کلی برنامه را درک کرده ایم ، وقت آن است که دستورالعمل ها را وارد کنید. به جای توضیح هر خط کد در اینجا ، پیشنهاد می کنم ابتدا فلوچارت پیوست را بخوانید ، که نمای کلی سطح بالایی از عملکرد برنامه را ارائه می دهد.

پس از مشاهده فلوچارت ، به کد پیوست آردوینو نگاه کنید. من تقریباً در هر خط نظر داده ام تا مشخص شود که هر خط در حال انجام چه کاری است.

چند قسمت در کد وجود دارد که ممکن است بخواهید آنها را تغییر دهید. از همه مهمتر هزینه هر لیتر است. در شهر من ، هزینه آب 0.2523 ¢ در لیتر است. خط زیر را پیدا کنید و آن مقدار را متناسب با هزینه محل زندگی خود تغییر دهید:

const float COST_PER_LITRE = 0.2523؛ // هزینه هر لیتر ، به سنت ، از وب سایت شهر

اگر ترجیح می دهید از گالن بیش از لیتر استفاده کنید ، تمام خطوط "LCD.print ()" را که به "L" یا "L/s" اشاره می کنند به "G" یا "G/s" تغییر دهید. سپس خط زیر را حذف کنید:

const float CONVERSION = 450.0 ؛ // این را برای لیترها بدون نظر نگه دارید

… و این خط را کامنت نکنید:

const float CONVERSION = 1703.0 ؛ // این را کامنت نکنید و خط بالا را برای گالن حذف کنید

یک عجیب دیگر نیز وجود دارد که ممکن است در کد من متوجه شده باشید. مجموعه کاراکترهای پیش فرض شامل کاراکتر "" نمی شود و من نمی خواستم از دلار استفاده کنم ، زیرا هزینه در اکثر مواقع "0.01 دلار" یا کمتر نشان داده می شود. بنابراین ، من مجبور شدم یک شخصیت سفارشی ایجاد کنم. آرایه بایت زیر برای نشان دادن این نماد استفاده می شود:

byte cent_sign = {B00100، B00100، B01111، B10100، B10100، B01111، B00100، B00100}؛

پس از ایجاد این آرایه ، کاراکتر ویژه باید "ایجاد" و ذخیره شود.

lcd.createChar (0 ، cent_sign) ؛

پس از انجام این کار ، برای چاپ کاراکتر سفارشی از خط زیر استفاده می کنیم:

lcd.write (بایت (0)) ؛ // چاپ علامت سنت (¢)

LCD می تواند تا 8 کاراکتر سفارشی داشته باشد. اطلاعات بیشتر در این مورد در اینجا آمده است. من همچنین با این ابزار آنلاین مفید برخورد کردم که به شما امکان می دهد با استفاده از یک رابط گرافیکی کاراکتر سفارشی را بکشید و به طور خودکار آرایه بایت سفارشی را ایجاد می کند.

مرحله 13: بستن درب

سرانجام ، ما تقریباً تمام شدیم!

وقت آن است که تمام وسایل الکترونیکی را داخل محفظه قرار دهید و امیدوار باشید درب آن بسته شود. اما ابتدا ، باید استندهای 30 میلی متری را وصل کنیم. بسته استندهایی که خریدم شامل هیچ کدام از آنها نمی شود ، اما دارای 20 میلی متر و 10 میلی متر است که می توانند به هم متصل شوند. من با چهار پیچ M3 چهار سوراخ را به سوراخ های پایین محفظه پیچ کردم (به تصاویر 1 و 2 مراجعه کنید). اطمینان حاصل کنید که آنها را محکم محکم کنید ، اما نه خیلی محکم ، در غیر این صورت خطر شکستن محفظه پلاستیکی را دارید.

اکنون می توانیم تمام وسایل الکترونیکی را داخل آن قرار دهیم. مطابق تصویر سوم ، شارژر و مبدل تقویت کننده را با نوار دو طرفه به درب متصل کردم. سپس مقداری نوار برقی را روی فلز در معرض دو جک 3.5 میلیمتری پیچیدم تا مطمئن شوم با تماس با کانکتورها هیچ چیزی کوتاه نمی شود.

من توانستم آردوینو را با قرار دادن آن در کنار آن ، در گوشه پایین سمت چپ ، و درگاه USB آن در سمت راست ، مناسب کنم. من بیشتر از نوار دو طرفه برای محکم کردن باتری در قسمت پایین محفظه زیر صفحه LCD استفاده کردم.

در نهایت ، هنگامی که همه چیز کم و بیش محکم در جعبه گیر کرده است ، می توان درب را با چهار پیچ M3 دیگر پیچ کرد.

مرحله 14: آزمایش

ابتدا کانکتور 3.5 میلی متری را از سنسور جریان وصل کنید. توصیه می کنم این کار را قبل از روشن شدن دستگاه انجام دهید ، زیرا ممکن است هنگام اتصال پلاگین ، اتصال ناخواسته ایجاد شود.

بعد ، کلید اصلی را روشن کنید. در حالی که آب در جریان نیست ، دکمه پنل جلویی نباید کاری انجام دهد به جز پاک کردن کل صفحه و پاکسازی صفحه. از آنجا که مجموع به طور پیش فرض صفر خواهد بود ، به نظر نمی رسد که دکمه هنوز کاری انجام دهد.

اگر دوش را روشن می کنید ، مقدار کل باید افزایش یابد. به طور پیش فرض ، هزینه نشان داده می شود. اگر دکمه پنل جلویی را فشار دهید ، میزان جریان در خط پایین نمایش داده می شود. با فشردن دکمه پنل جلویی بین نمایش میزان جریان و نشان دادن هزینه ، تا زمانی که دوش در حال اجرا است ، جابجا می شود. هنگامی که دوش متوقف می شود ، با فشار دادن دکمه پنل جلویی ، اندازه ها بازنشانی می شوند و صفحه نمایش پاک می شود.

نصب

نحوه انتخاب نصب دستگاه بستگی به چیدمان دوش شما دارد. برخی از دوش ها ممکن است دارای لبه ای باشند که به اندازه کافی به سر دوش برسد و بتوانید دستگاه را به سادگی در آنجا قرار دهید. در حمام ، یک سبد دارم که دارای فنجان های مکنده است و دستگاه را داخل آن قرار دادم. اگر لوکس یا سبد را ندارید ، می توانید دستگاه را با یک مکنده دو طرفه به دیوار نگه دارید. این تنها در صورتی کار می کند که از یک محفظه خارج از قفسه استفاده کنید که دارای پشتی صاف است ، یا محفظه سفارشی من را روی چاپگری با صفحه شیشه ای چاپ کرده اید. اگر محفظه شما دارای پشتی خشن است (مانند قسمت من) ، می توانید از نوار دو طرفه استفاده کنید ، اگرچه اگر بخواهید دستگاه را بردارید ، ممکن است باقی مانده ای روی دیوار دوش شما باقی بماند.

عیب یابی

صفحه روشن است ، اما نور پس زمینه خاموش است - مطمئن شوید که بلوز در دو پین در کنار ماژول I ² C نصب شده است

صفحه خالی است و نور پس زمینه روشن است - با اجرای اسکنر I²C صحت آدرس I ² C را بررسی کنید

صفحه روشن است ، اما مقادیر صفر می مانند - با اندازه گیری ولتاژ روی پایه 2 ، از وجود سیگنال از سنسور اطمینان حاصل کنید که در صورت عدم وجود سیگنال ، بررسی کنید که سنسور به درستی وصل شده باشد.

صفحه خالی است و نور پس زمینه خاموش است - بررسی کنید که چراغ LED روشن بر روی آردوینو روشن است و مطمئن شوید که صفحه نمایش قدرت دارد

صفحه نمایش به طور مختصر روشن می شود ، سپس همه چیز متوقف می شود - احتمالاً ولتاژ مبدل تقویت کننده را بسیار زیاد تنظیم کرده اید (قطعات نمی توانند بیش از 5 ولت را تحمل کنند)

دستگاه کار می کند ، اما مقادیر آن اشتباه است - مطمئن شوید که سنسور جریان مورد استفاده شما دارای ضریب تبدیل یکسان 450 پالس در لیتر است. سنسورهای مختلف ممکن است مقادیر متفاوتی داشته باشند.

مرحله 15: اکنون صرفه جویی در آب را شروع کنید

پیشرفت ها

نسخه فعلی نرم افزار به اندازه کافی خوب کار می کند ، اما در نهایت من می خواهم قابلیت استفاده از کاربران مختلف (اعضای خانواده ، هم خانه ها و غیره) را اضافه کنم. این دستگاه آمار هر فرد (کل آب و تعداد کل دوش) را به میانگین مصرف آب را برای هر فرد نشان دهید. این می تواند افراد را برای رقابت برای استفاده از کمترین مقدار آب تشویق کند.

همچنین داشتن راهی برای صادر کردن داده ها برای مشاهده در یک صفحه گسترده ، به گونه ای که بتوان آنها را رسم کرد ، جالب خواهد بود. سپس می توانید ببینید در چه زمان هایی از سال دوش های مکرر و طولانی تری برای افراد وجود دارد.

همه این ویژگیها مستلزم استفاده از EEPROM-حافظه داخلی غیر فرار آردوینو است. این باعث می شود که داده ها حتی پس از خاموش شدن دستگاه حفظ شوند.

یکی دیگر از ویژگی های مفید نشانگر باتری است. در حال حاضر ، تنها نشانه ای که دستگاه نیاز به شارژ مجدد دارد ، زمانی است که برد مدیریت باتری برق را قطع می کند. به راحتی می توانید ورودی آنالوگ اضافی را برای اندازه گیری ولتاژ باتری متصل کنید. حتی به ولتاژ تقسیم ولتاژ نیز نیاز نیست زیرا ولتاژ باتری همیشه کمتر از 5 ولت است.

برخی از این ایده ها با ویژگی creep هم مرز هستند ، به همین دلیل من دیگر نرم افزار را توسعه ندادم.

بقیه به خودت مربوطه!

جایزه اول در مسابقه سنسورها