نحوه ساخت کیت تشخیص آمونیاک: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

در این آموزش ما قصد داریم نحوه استفاده از سنسورهای آمونیاک ، آردوینو و تمشک را برای اندازه گیری غلظت آمونیاک و ارائه هشدار در صورت وجود نشت یا غلظت بیش از حد در هوا نشان دهیم!

این پروژه پروژه مدرسه ما است ، در واقع آزمایشگاه شیمی مدرسه ما می خواست سیستمی را برای تشخیص اینکه آیا غلظت آمونیاک در هوا بیش از حد زیاد است تشخیص دهد. در آزمایشگاه هود آزمایشگاهی شیمیایی وجود دارد و دانش آموزان باید هودها را روشن کنند تا بخارهای شیمیایی را بمکند. اما اگر فراموش کنند کاپوت را روشن کنند ، بخارهای سمی می توانند در داخل آزمایشگاه پخش شوند. این سیستم به معلم مسئول اجازه می دهد تا در صورت احساس آمونیاک (که یک گاز سمی است) در خارج از آن هودها هشدار دهد.

مرحله 1: مواد

برای این پروژه شما نیاز دارید:

- 2 برابر سنسور آمونیاک MQ-137 (یا به اندازه دلخواه)

- 1x Arduino Uno (دارای یک پورت سریال است)

- 1x Genuino Mega 2560 (یا تخته های دیگر با 2 یا بیشتر درگاه سریال)

- 2 عدد ماژول بلوتوث HC-05

- 1 برابر Raspberry Pi مدل 3B

- 1 برابر باتری 9 ولت

- سیم ، کابل و مقاومت

مرحله 2: دریافت اطلاعات از حسگرها

سنسورها به آردوینو Uno متصل می شوند.

برای درک این برنامه ، این سنسور باید تغذیه شود. برای این کار از 5 ولت و جرم کارت آردوینو استفاده می شود. علاوه بر این ، ورودی آنالوگ A0 امکان بازیابی مقدار مقاومت داده شده توسط سنسور را فراهم می کند. علاوه بر این ، آردوینو دارای قدرت است

متأسفانه ، این سنسورها خروجی خطی متناسب با غلظت آمونیاک ارائه نمی دهند. این سنسورها از یک سلول الکتروشیمیایی ساخته شده اند و مقاومت مربوط به غلظت را تغییر می دهند. مقاومت با غلظت بالا می رود.

مسئله واقعی اینها این است که آنها برای اندازه گیری انواع مختلف گاز ساخته شده اند و سلول الکتروشیمیایی واکنش های عجیبی نشان می دهد. به عنوان مثال ، برای نمونه مشابه آمونیاک مایع ، هر دو سنسور خروجی متفاوتی را ارائه می دهند. آنها همچنین بسیار کند هستند.

در هر صورت ، مقاومت ارائه شده توسط سنسور به 0-5V و سپس به "ppm" (= قطعات در میلیون ، واحد مربوطه برای اندازه گیری غلظت گاز است) توسط آردوینو ، با استفاده از منحنی روند تبدیل می شود و معادله آن در مستندات این سنسورها

مرحله 3: ارسال داده از طریق بلوتوث

به منظور تنظیم سنسورها در مکان های مختلف آزمایشگاه ، آنها مستقیماً به یک برد آردوینو متصل می شوند که از باتری 9 ولت تغذیه می کند. و برای انتقال نتایج آمونیاک در هوا به کارت Rapsberry ، از ماژول های بلوتوث استفاده می شود. اولین کارتی که مستقیماً به برد سنسور متصل می شود slave نامیده می شود.

برای استفاده از ماژول های بلوتوث ، ابتدا باید آنها را پیکربندی کنید. برای این منظور ، پین EN ماژول را به 5 ولت وصل کنید (باید ببینید که LED هر 2 ثانیه چشمک می زند) و دکمه روی ماژول را فشار دهید. یک کد خالی را در آردوینو تله کد کنید و پین RX ماژول را به پین TX آردوینو و بالعکس متصل کنید. پس از آن ، وارد مانیتور سریال شوید ، نرخ Baud مناسب را انتخاب کنید (برای ما 38400 Br) بود و AT را بنویسید.

اگر نمایشگر سریال "Ok" را نشان می دهد ، در حالت AT وارد شده اید. اکنون می توانید ماژول را به عنوان slave یا master تنظیم کنید. در زیر می توانید یک pdf با تمام دستورات مربوط به حالت AT پیدا کنید.

وب سایت زیر مراحل پیش روی ماژول بلوتوث در حالت AT را نشان می دهد:

ماژول بلوتوث از 4 پین آردوینو ، 3.3 ولت با تقسیم ولتاژ ، زمین ، پایه های TX و RX استفاده می کند. استفاده از پین های TX و RX به این معنی است که داده ها توسط پورت سریال کارت منتقل می شوند.

فراموش نکنید که پین RX ماژول بلوتوث به پین TX آردوینو متصل است و بالعکس.

شما باید هر دو چراغ ماژول بلوتوث را در صورت اتصال به یکدیگر 2 بار در هر 2 ثانیه چشمک بزنید.

هم رسید و هم کد ارسال روی یک کارت مشخص شده و بعد از آن در اینجا ضمیمه می شوند.

مرحله 4: دریافت داده ها و انتقال آن به رزبری پای

این بخش از پروژه توسط arduino mega انجام می شود.

این کارت به یک ماژول بلوتوث متصل است ، برای دریافت داده ها و رزبری pi پیکربندی شده است. اسمش استاد است

در این حالت ، ماژول بلوتوث از یک پورت سریال استفاده می کند و داده ها با استفاده از یک پورت سریال دیگر به تمشک pi منتقل می شوند. به همین دلیل ما به یک کارت با 2 یا بیشتر پورت سریال نیاز داریم.

کد تقریبا مشابه قبل است.

مرحله 5: ثبت اطلاعات و ویژگی هشدار

رزبری pi اطلاعات را هر 5 ثانیه (به عنوان مثال ، ممکن است متفاوت باشد) در یک فایل.csv ثبت کرده و در ظرفیت کارت SD ذخیره می کند.

در عین حال ، تمشک تمرکز کنید که غلظت آن زیاد نباشد (برای مثال ، بیش از 10ppm ، ممکن است متفاوت باشد) و در صورت وجود ، یک ایمیل هشدار ارسال کنید.

اما قبل از اینکه تمشک بتواند ایمیل را ارسال کند ، به پیکربندی کمی نیاز دارد. برای این منظور ، وارد فایل "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" شوید و پارامترها را به دنبال اطلاعات شخصی خود تغییر دهید. مثال زیر را می توانید (code_raspberry_conf.py) بیابید.

در مورد کد اصلی (blu_arduino_print.py) ، برای کار با پورت ارتباطی USB یا کتابخانه "ssmtp" برای ارسال ایمیل ، باید برخی کتابخانه ها مانند "سریال" را وارد کند.

گاهی اوقات ، هنگام ارسال داده ها توسط بلوتوث ممکن است خطایی رخ دهد. در واقع ، تمشک تنها زمانی می تواند یک خط را بخواند که عددی با / n خاتمه یابد. با این حال ، تمشک گاهی اوقات می تواند چیز دیگری مانند "\ r / n" یا فقط "\ n" دریافت کند. بنابراین ، برای جلوگیری از خاموش شدن برنامه ، از دستور Try - Except استفاده کردیم.

پس از آن ، این فقط مجموعه ای از شرایط "اگر" است.

مرحله 6: ساخت موارد

تجهیزات مورد نیاز:

- 1 جعبه اتصال 220*170*85 میلی متر

- 1 جعبه اتصال 153*110*55 میلی متر

- سبز ارتون 500*15*15 میلی متر

- کابل برق 1.5 متر

- 2 ماژول بلوتوث

- 1 تمشک

- 1 آردوینو مگا

- 1 عدد اصل

- باتری 9 ولت

- 1 کابل اتصال تمشک / آردوینو

- 2 مقاومت 2K اهم

- 2 مقاومت 1K اهم

- دستگاه لحیم کاری

- دستگاه حفاری

- بیت های حفاری

- برش انبردست

- اره

ما از دو جعبه اتصال برق شروع کردیم که در آنها برش ایجاد شده بود. اول ، درک عنصر سنسور/ساطع کننده: دو پشتیبانی برای تعمیر کارت Genuino که در رنگ سبز ERTALON ساخته شده است. سپس ، برای قرار دادن سنسور آمونیاک و تعمیر آن ، لازم بود درپوش را برش دهید. کابل ها از سنسور به کارت Genuino وصل شده بودند. پس از آن ماژول بلوتوث را روی جعبه قرار دادیم ، کابل ها را لحیم کردیم و آنها را با کارت متصل کردیم. در نهایت ، منبع تغذیه با باتری 9 ولت یکپارچه و سیم دار شد. هنگامی که سنسور به پایان رسید ، ما توانستیم کار روی گیرنده را شروع کنیم. برای انجام این کار ، همانطور که قبلاً بود ، ما با پشتیبانی از دو کارت الکترونیکی (رزبری و مگا آردوینو) شروع کردیم. سپس شکاف های کابل و شاخه ها را از تمشک برش می دهیم. ماژول بلوتوث به همان روش قبلی ثابت شد. سپس ، سوراخ هایی در بالای جعبه ایجاد شد تا امکان تهویه دو برد الکترونیکی فراهم شود و از هر گونه خطر گرم شدن بیش از حد جلوگیری شود. برای اتمام این مرحله ، تمام کابل ها متصل شده اند و پروژه فقط نیاز به تغذیه و آزمایش دارد.

مرحله 7: پیشرفت ها

از نظر بهبود ، چندین نکته قابل ذکر است:

- انتخاب سنسور عملکردی تر در واقع ، آنها به سرعت ظاهر آمونیاک را در هوا تشخیص نمی دهند. به این نکته اضافه کنید که پس از اشباع آمونیاک ، آنها به زمان خاصی برای خلاص شدن از آن نیاز دارند.

- از کارت آردوینو به طور مستقیم دارای ماژول بلوتوث استفاده می شود که در پروژه ما مشخص شده است. متأسفانه Genuino 101 دیگر در بازار اروپا موجود نیست.

- یک صفحه نمایش را در جعبه ای که سنسور در آن قرار دارد ادغام کنید تا غلظت را به طور مداوم بدانید

- از ساخت خودکار یک نمودار از داده های ذخیره شده در فایل csv اطمینان حاصل کنید.