Vannmykner Salt Level Monitor: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Vannmyknere fungerer ved hjelp av en prosess som kalles ionebytter der kalsium- og magnesiumioner fra hardt vann utveksles med natriumklorid (salt) via en spesiell harpiks. Vannet går inn i et trykkbeholder der det beveger seg gjennom harpiksperlene, og kalsium og magnesium erstattes av natrium. Harpiksperlene vil til slutt bli utslitte og ikke klare å ta opp flere harde mineraler. Lade- eller regenereringsprosessen passerer en saltvannsløsning gjennom harpiksperlene som løsner hardhetsmineralene og skyller dem ufarlig til avløpet. Harpiksperlene blir uthvilt og klare til å lage mer myknet vann.

Ionbyttervannmyknere finnes i mange former og størrelser, men de har alle en ting til felles: en saltlake -tank som må fylles med salt noen få uker for å garantere regelmessig tilførsel av mykt vann. Vannmyknere er ikke akkurat attraktive utstyr, og derfor blir de forvist til et utilgjengelig sted, noe som betyr at et spesielt besøk er nødvendig for å kontrollere saltnivået. Oftere enn ikke kommer signalet for å tilsette mer salt fra husholdningsmedlemmer som tar tak i hardt vann. Det kreves en passform og glem saltnivåsensor som kan sende en påminnelse når saltet er lavt i mykner. I denne instruksjonsboken brukes en avstandssensor til å måle saltnivået i vannmykneren med noen timers mellomrom og resultatet lagt ut på ThingSpeak. Når saltnivået blir lavt, vil ThingSpeak sende en påminnelses -e -post om å fylle saltlake -tanken med salt. Alle komponentene i dette prosjektet er tilgjengelige på eBay, som vanlig kommer de billigste delene fra Asia. Selv om du må kjøpe alle komponentene, vil den totale kostnaden være omtrent US $ 10. Et mangfold av ferdigheter som lodding eller bruk av Arduino IDE er nødvendig for å lage dette prosjektet. Alle disse teknikkene er dekket av andre instrukser og gjentas ikke her.

Rekvisita

AA batteriholderVL53L0X rekkevidde modul BAT43 Shottky diode 100nF kondensator 2 x 5k motstander 2 x 470 Ohm motstander FT232RL seriell adapter modul AA størrelse Litium Thionyl Chloride Battery ESP-07 mikrokontrollermodul Diverse, ledninger, bokser etc.

Trinn 1: Saltnivådetektor

En VL53L0X brukes til å føle saltoverflaten i vannmykneren. Sensoren fungerer ved å sende ut en lyspuls og måle tiden det tar å reflektere tilbake. De beste resultatene kommer fra å bruke en hvit reflekterende overflate i mørket, akkurat det vi har i saltbeholderen. Selve sensoren er veldig liten og vanskelig å håndtere. Som sådan kan den kjøpes som en modul som inneholder et I2C -grensesnitt. Dette gjør det mye lettere å koble til andre mikrokontrollere som Arduino eller Raspberry Pi. Siden laser- og sensorvinduene er svært små, brukes et lag med film for å stoppe smuss som blokkerer enheten. Modulen må ligge flatt på toppen av vannmykneren, så ledninger eller loddetinn skal ikke stikke ut på sensorsiden av modulen. Dette ble oppnådd ved å hvile modulen under lodding, sensoren ned, på et treverk for å stoppe lodding eller wire som danner støt på sensorsiden.

Trinn 2: Programmering av ESP-07

Intensjonen var å gjøre saltnivåmonitoren batteridrevet, og derfor ble en bare-versjon av ESP8266-brikkemodulen valgt for å minimere standby-strøm og gi minst et års batterilevetid. I motsetning til noen av de mer sofistikerte versjonene som inkluderer spenningsregulatorer og et USB-grensesnitt, må noen ekstra komponenter legges til bare-beinene ESP-07 som brukes i dette prosjektet. En seriell adapter er midlertidig koblet til for å blinke ESP-07 og overvåke serieporten under testing. Husk at den serielle adapteren vil bli fjernet når vi er glade for at alt fungerer som det skal, ikke gjør det for solid. Av en eller annen grunn trengte SDA- og SCL -linjene bytte for å få sensoren til å fungere. Prøv dette hvis området sitter fast i full skala. Kanskje en sære kinesisk produksjon? Et litiumtionylkloridbatteri brukes til å drive dette prosjektet. AA-størrelsen på dette batteriet har en jevn spenning på 3,6V og 2600 mAh kapasitet, ideell for å drive ESP-07. Disse batteriene finnes hos spesialiserte batterileverandører, men ikke i de vanlige butikkene. Jeg antar at de ikke tør slippe allmennheten løs på et batteri på dobbelt så normal spenning!

Når ESP-07 slår seg på, gjør pinnene merkelige ting til den er ferdig med oppstartsrutinen. Som et sikkerhetstiltak er motstander inkludert i tilkoblingene til modulutgangene for å forhindre skadelige strømmer. Arduino -skissen for dette prosjektet er vedlagt i tekstfilen. Som vanlig må du redigere den med dine egne ruternettsteder og en API -nøkkel fra ThingSpeak -kontoen din. Dessuten brukes en statisk IP -adresse for å øke hastigheten på WiFi -tilkoblingen og spare strøm. Dette kan innebære å endre IP -adressene for å matche nettverket ditt. Merk at kommaer brukes i IP -adressen og ikke i en periode! Det er mye informasjon på internett om blinking og bruk av ESP8266 hvis du trenger mer hjelp. Oppsummert fortsetter blinkingen som følger:

Start Arduino IDE på PCen og kontroller at ESP8266 -kortet er installert og valgt Du må kanskje installere bibliotekene for sensoren og WiFiLast inn i monitorskissen som er vedlagt nedenfor og endre etter behov Kontroller skissekompilering uten feil Koble GPIO0 til bakken via en 5k motstand Slot batteri i holderen Koble til USB -adapteren Last opp koden og sjekk at den kobles til riktig Ta ut batteriet og fjern deretter GPIO0 -tilkoblingen. Start seriell skjerm og bytt batteri Du bør bli møtt med serieutskrifter fra skissen før modulen går i dvale

Å redusere syklustiden til omtrent 20 sekunder vil gjøre feilsøking mye enklere. Avhengig av ruteren kan det hende at tilkoblingstiden må justeres for å gi en pålitelig lenke. Når alt fungerer, kan USB -adapteren fjernes og skjermen kobles til service.

Trinn 3: Sluttledninger

Når vi tror monitoren er konfigurert slik vi liker den, kan ledningene ryddes opp som på bildet. Den røde LED -lampen bør fjernes, da dette er et strømuttap under dyp søvn. Den kan forsiktig pinges av med en skrutrekker eller uten lodding. Hvis WiFi -signalet er på den lave siden, kan rekkevidden forbedres ved å koble til en ekstern antenne. I dette tilfellet må koblingen som forbinder den keramiske antennen fjernes som lysdioden. Det må alltid være en ekstern antenne tilkoblet hvis ESP-07 brukes uten den keramiske antennelinken.

Trinn 4: Installasjon av sensor

Sensoren må monteres over det høyeste saltnivået i saltlake -tanken. I denne installasjonen viste lokket til vannmykneren å være et praktisk sted å plassere sensoren. Et lite hull bores i lokket slik at sensoren kan se saltnivået. Siden saltlakeblandingen er veldig etsende, brukes et lag med film for å dekke hullet og beskytte sensoren. Batteriet og ESP-07 kan også monteres ved siden av sensoren på lokket. Det er alltid mulighet for å koble til en ekstern antenne hvis WiFi-signalstyrken viser seg marginal. I denne installasjonen var sensoren, ESP-07 og batteriet bare limt på toppen av lokket da vannmykneren ble gjemt i et skap. En riktig sak ville være nødvendig i mer utsatte situasjoner.

Trinn 5: Batterilevetid

For å estimere batterilevetiden må vi måle standby -strøm og strøm når skjermen er våken. Dette viste seg ganske vanskelig fordi ESP-07 lett kan låse seg fast når det gjøres endringer som å endre målerområder. Den endelige løsningen var å legge til en 0,1 Ohm motstand i strømledningen og måle strømmen med et omfang i løpet av vekkeperioden. Hver måling varte 6,7 sekunder med en gjennomsnittlig strøm på 77mA. Søvnstrøm ble målt ved å sette en diode og 5k motstand parallelt i strømledningen. Dioden bærer vekkerstrømmen, men den lave standby -strømmen bæres av motstanden. Dette ga en ventemodus på 28,8 uA. Søvntiden i programmet er satt til ca 1 time mellom målingene. Over et år bruker skjermen 250 mAh i standby og 1255 mAh våken eller totalt 1505 mAh. Batteriet på 2600 mAh som brukes i denne skjermen skal lett vare over et år. Batterilevetiden kan forlenges enda mer ved å måle saltnivået sjeldnere. Dessverre kan søvntiden til ESP-07 ikke lett gjøres lengre enn omtrent en time. En vei rundt dette problemet er å vekke ESP-07 hver time og deretter sette den i dvale igjen umiddelbart. Det er et valg om ikke å vekke modemet, og diagrammet viser at dette halverer strømforbruket. Ved å måle saltnivået bare 4 ganger om dagen, kan vi forvente en batterilevetid på ca 5 år. Koden nedenfor bruker ESP8266 RTC -minne til å lagre hvor mange ganger modulen har vært i dyp søvn. I denne skissen er det 6 søvnperioder før du foretar en måling som gir 7 timer mellom avlesningene. Selvfølgelig kan dette finjusteres til søknaden din. Klikk alltid batteriet godt på plass, en avbrutt tilkobling kan låse ESP-07 og tømme batteriet. Batteriet skal vare flere år før det byttes ut med disse lengre søvntidene. Igjen er det best å teste modulen med 10 sekunders søvn. 7 timer er lang tid å vente på for å sjekke om den fungerer …

Trinn 6: Saltnivådiagram

De to diagrammene viser saltnivået i vannmykneren og WiFi -signalstyrken, et nyttig feilsøkingsverktøy. Generering av denne vannmykneren er målerstyrt, og tankene kan bytte når som helst på dagen. Saltnivådiagrammet indikerer når regenerering skjedde og tiden mellom regenereringer gir en ide om vannbruk. Denne monitoren viser ikke bare når det er behov for mer salt, men på en avmålt mykner kan den markere overdreven vannforbruk. VL53L0X har en rekkevidde på opptil 2 m, avhengig av reflekterende overflate. Andre applikasjoner er mulige, for eksempel overvåking av olje- eller vanntanknivåer hvor dybden endres sakte over tid.

Trinn 7: Påminnelse via e -post

Påminnelses -e -post om lave saltnivåer kan sendes fra ThingSpeak. Dette innebærer å sette opp to apper fra APPS -menyen, den første er en MATLAB -analyse som vil skrive og sende en e -post hvis saltnivået overskrider en definert grense. Den andre appen er en TimeControl hvor du kan bestemme hvor ofte du vil kontrollere saltnivået. Oppsett av TimeControl -appen er ganske intuitivt, i dette tilfellet kontrolleres saltnivået daglig ved å kjøre MATLAB -analysen. En gnagende e -post vil bli sendt daglig når saltnivået når det lave nivået. MATLAB -analysen som brukes i denne instruksen er vedlagt nedenfor. Den må oppdateres med din egen kanal -ID og ApiKey. Minste saltnivå for tanken din må også settes inn i «if» -erklæringen. Forhåpentligvis gir dette nok detalj til å motta e -postmeldinger uten å måtte fordype deg i vanskelighetene med ThingSpeak -koding.