مستشعر تدفق المياه منخفض التكلفة والشاشة المحيطة: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

الماء مورد ثمين. لا يستطيع ملايين الأشخاص الحصول على مياه الشرب النظيفة ، ويموت ما يصل إلى 4000 طفل من أمراض ملوثة بالمياه كل يوم. ومع ذلك ، ما زلنا نهدر مواردنا. يتمثل الهدف الشامل لهذا المشروع في تحفيز سلوك أكثر استدامة في استخدام المياه وزيادة الوعي بقضايا المياه العالمية ، وهذا دليل حول كيفية اكتشاف تدفق المياه بشكل فظ في الأنبوب وتشغيل العرض المحيط. أنا أستخدم محول طاقة بيزو ، وبعض مصابيح LED واردوينو. يعد الجهاز نموذجًا أوليًا تقريبيًا لما سيصبح في النهاية تقنية مقنعة تحفز السلوك المستدام وتزيد الوعي بشأن استخدام المياه. هذا مشروع من إعداد Stacey Kuznetsov و Eric Paulos في معمل البيئة الحية ، في معهد التفاعل بين الإنسان والحاسوب بجامعة كارنيجي ميلون. paulos.net/ معمل بيئات الحياة https://www.living-enustain.net يوضح الفيديو أدناه إصدارًا سابقًا من هذا المشروع ، حيث يتم استخدام ميكروفون بدلاً من عنصر بيزو لاكتشاف تدفق المياه. ستحقق أداءً أفضل عند استخدام محول الطاقة الانضغاطي ، لذا فإن هذه التعليمات توضح نهج بيزو. شكر خاص لبريام ليم وبريان بندلتون وكريس هاريسون وستيوارت أندرسون للمساعدة في أفكار وتصميم هذا المشروع!

الخطوة 1: اجمع المواد

سوف تحتاج إلى: - Breadboard- متحكم دقيق (لقد استخدمت Arduino) - Mastic- Piezo Transducer (https://www.radioshack.com/product/index.jsp؟productId=2062402) - عدد قليل من مصابيح LED (استخدمت 2 أصفر ، 2 أحمر ، 2 أخضر) - حامل شمعة أو حاوية بنفس الحجم - سلك - 1 Mohm (أو قيمة كبيرة أخرى) المقاوم - 4.7K مقاومات (3) - 1K مقاومات (1) - مقاومات منخفضة القيمة (لمصابيح LED) - قص الأسلاك - أسلاك العبور - المصطكي - أمبير (LM613)

الخطوة الثانية: بناء الدائرة

تتكون الدائرة من مضخم لزيادة الإشارة من بيزو ومقسم جهد لرفع الجهد الأساسي ، وهناك مقاوم عالي القيمة بين دخلين يشكلان بيزو ، والذي يعمل كمقاوم منسدل للإشارة.

الخطوة 3: اختبر الدائرة

قم بتوصيل بيزو بالدائرة ، وقم بتوصيل اردوينو. يحدد مقسم الجهد الجهد الأساسي عند 2.5 فولت ، لذا يجب أن تكون القراءات الأساسية للإشارة حوالي 512 على دبوس Arduino التناظري (في منتصف الطريق بين 0 و 1023). يتقلب المنجم +/- 30 حول 520. قد ترى بعض التقلبات حول هذا الرقم.

الخطوة 4: قم بمعايرة المستشعر لاكتشاف الاهتزازات

عند تشغيل الصنبور ، ستؤدي اهتزازات الأنبوب إلى توليد بيزو لتيار متقلب. نظرًا لأن القراءة الأساسية تقل تدريجيًا حول 520 ، يمكنك حساب السعة حول هذا الرقم لاكتشاف الاهتزازات. تم ضبط عتبة بلدي على 130 ، ولكن يمكنك زيادة أو تقليل هذا اعتمادًا على أنواع الاهتزاز التي تريد أن تشعر بها وحساسية قطعة بيزو الخاصة بك. لاختبار الإشارة ، استخدم المصطكي لربط بيزو بسطح مستو. جرب النقر أو الخدش على السطح في مواقع مختلفة وبكثافة مختلفة لمعرفة نوع القراءات التي تحصل عليها على Arduino. لتقليل الضوضاء ، أوصي بحساب متوسط متحرك للإدخال. هذه طريقة بدائية لتحديد سعة الموجة التي تتجنب الإيجابيات الخاطئة بسبب التيار الثابت العشوائي. يمكن أيضًا استخدام طرق أكثر تقدمًا مثل FFT. // Sample Codeint sensor = 2؛ // النظير inint val = 0 ؛ // القراءة الحالية لمعدل pinint التناظري ؛ // متوسط تشغيل الموجة السعة MIDPOINT = 520 ؛ // قاعدة القراءة الفارغة الإعداد () {Serial.begin (9600) ؛ متوسط = نقطة الوسط ، // تعيين المتوسط عند نقطة المنتصف} حلقة فارغة () {val = analogRead (مستشعر) ؛ // حساب سعة الموجة إذا (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT ؛ } else {val = MIDPOINT - val؛ } // حساب متوسط التشغيل fr متوسط السعة = (avg * 0.5) + (val * 0.5)؛ إذا (متوسط> 130) {// تم اكتشاف اهتزاز! Serial.println ("TAP") ؛ تأخير (100) ؛ // التأخير لضمان عدم زيادة التحميل على المنفذ التسلسلي}}

الخطوة 5: إنشاء شاشة Ambient Display

إذا كان المستشعر الخاص بك يعمل بشكل صحيح ، فيمكنك إضافة شاشة عرض محيطة لإظهار المعلومات. تم إقران مصابيح LED الخاصة بي بحيث يضيء كل لون بمؤشر LED. للقيام بذلك ، قم بإرفاق السلك "in" (القصير) لكل لون معًا ، واستخدم مقاومًا منخفض القيمة قبل الاتصال بـ Arduino. قم بتوصيل الرصاص الأرضي (الأطول) لجميع مصابيح LED وإرفاقها بالأرض على Arduino. بمجرد توصيل مصابيح LED ، استخدم حامل الشمعة لإيواء الشاشة. نظرًا لأن حامل الشمعة مصنوع من الألومنيوم ، فقد ترغب في وضع عازل مثل قطعة بلاستيكية في الجزء السفلي من الحاوية قبل إدخال مصابيح LED لمنع الدائرة من التقصير.

الخطوة 6: استخدم بيانات المستشعر لتشغيل الشاشة

يستغرق الأمر حوالي 10 ثوانٍ لغسل يدي. وبالتالي ، فقد قمت ببرمجة الشاشة لإظهار الضوء الأخضر لأول 10 ثوانٍ بعد تشغيل الصنبور. بعد 10 ثوانٍ ، يضيء مؤشر LED الأصفر. تتحول الشاشة إلى اللون الأحمر إذا بقي الماء مضاءً بعد 20 ثانية ، ويبدأ في وميض الضوء الأحمر إذا استمر تشغيل الصنبور لمدة 25 ثانية أو أكثر. استخدم خيالك لإنشاء شاشات بديلة!

الخطوة 7: قم بتركيب المستشعر والعرض على أنبوب الماء

استخدم المصطكي أو الطين لربط بيزو بالصنبور ، وطبقة أخرى من المصطكي لتأمين العرض في الأعلى. قد تضطر إلى إعادة ضبط سعة الحد أو "نقطة الوسط" من الخطوة 4. قد تتأثر الإشارة قليلاً أيضًا بدرجة الحرارة من الأنبوب.

الخطوة 8: الاقتراحات المستقبلية

يمكنك اختيار طرد Arduino من البطارية. سيوضح لك برنامج تعليمي قادم كيفية تشغيل هذه الشاشة عن طريق سحب الطاقة مباشرة من المياه الجارية نفسها ، أو عن طريق تسخير طاقة الإضاءة المحيطة!