Monitor Tahap Garam Pelembut Air: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Pelembut air berfungsi menggunakan proses yang disebut pertukaran ion di mana ion kalsium dan magnesium dari air keras ditukar dengan natrium klorida (garam) melalui resin khas. Air masuk ke dalam bejana tekanan di mana ia bergerak melalui manik-manik resin, dan kalsium dan magnesium digantikan oleh natrium. Manik-manik resin akhirnya akan habis dan tidak dapat mengambil mineral keras lagi. Proses pengisian semula atau regenerasi melewati larutan air garam melalui manik-manik resin yang melepaskan mineral kekerasan dan membuangnya ke saluran pembuangan dengan tidak berbahaya. Manik-manik resin dibiarkan segar dan siap untuk membuat air yang lebih lembut.

Pelembut air pertukaran ion terdapat dalam pelbagai bentuk dan saiz tetapi semuanya mempunyai satu kesamaan, tangki air garam yang perlu diisi dengan garam setiap beberapa minggu untuk menjamin bekalan air lembut secara berkala. Pelembut air bukanlah peralatan yang menarik dan karenanya dibuang ke tempat yang tidak dapat dilalui yang bermaksud lawatan khas diperlukan untuk memeriksa tahap garam. Lebih kerap daripada tidak, petunjuk untuk menambahkan lebih banyak garam berasal dari ahli isi rumah yang menyedari air keras. Sensor tahap garam yang sesuai dan terlupa diperlukan yang dapat menghantar peringatan apabila garam rendah dalam pelembut. Dalam Instructable ini, sensor jarak digunakan untuk mengukur tahap garam dalam pelembut air setiap beberapa jam dan hasilnya dipaparkan di ThingSpeak. Apabila paras garam menjadi rendah, ThingSpeak akan menghantar e-mel peringatan untuk mengisi tangki air garam dengan garam. Semua komponen untuk projek ini terdapat di eBay, seperti biasa, bahagian paling murah berasal dari Asia. Walaupun terpaksa membeli semua komponen, jumlah kosnya sekitar AS $ 10. Banyak kemahiran seperti menyolder atau menggunakan Arduino IDE diperlukan untuk membuat projek ini. Semua teknik ini diliputi dalam Instructables lain dan tidak diulang di sini.

Bekalan

Pemegang bateri AAVL53L0X modul pelbagai BAT43 Shottky diode 100nF kapasitor 2 x 5k perintang 2 x 470 Ohm perintang FT232RL modul penyesuai bersiri AA saiz Lithium Thionyl Chloride Battery ESP-07 modul mikrokontroler Serba-serbi, wayar, kotak dll.

Langkah 1: Pengesan Tahap Garam

VL53L0X digunakan untuk merasakan permukaan garam di pelembut air. Sensor berfungsi dengan menghantar denyut cahaya dan mengukur masa yang diperlukan untuk memantulkan kembali. Hasil terbaik datang dari menggunakan permukaan reflektif putih dalam gelap, tepat seperti yang kita ada di tong garam. Sensor itu sendiri sangat kecil dan sukar dikendalikan. Oleh itu, ia dapat dibeli sebagai modul yang mengandungi antara muka I2C. Ini menjadikannya lebih mudah untuk berhubung dengan pengawal mikro lain seperti Arduino atau Raspberry Pi. Oleh kerana tingkap laser dan sensor sangat kecil, lapisan clingfilm digunakan untuk menghentikan sebarang kotoran yang menyekat peranti. Modul perlu terletak rata di bahagian atas pelembut air dan oleh itu wayar atau pateri tidak boleh menonjol di sisi sensor modul. Ini dicapai dengan merehatkan modul semasa pematerian, sensor ke bawah, pada sekeping kayu untuk menghentikan pematerian atau kawat membentuk lebam di sisi sensor.

Langkah 2: Memprogram ESP-07

Tujuannya adalah untuk membuat pemantauan tahap garam didorong oleh bateri dan versi cip dari modul cip ESP8266 dipilih untuk meminimumkan arus siap sedia dan memberi jangka hayat bateri sekurang-kurangnya setahun. Tidak seperti beberapa versi yang lebih canggih yang merangkumi pengatur voltan dan antara muka USB, beberapa komponen tambahan mesti ditambahkan ke ESP-07 tanpa tulang yang digunakan dalam projek ini. Penyesuai bersiri disambungkan sementara untuk menyalakan ESP-07 dan memantau port bersiri semasa ujian. Ingatlah bahawa penyesuai bersiri akan dikeluarkan setelah kami gembira semuanya berfungsi dengan betul, jangan membuatnya terlalu padat. Untuk sebab tertentu, garis SDA dan SCL perlu ditukar untuk membuat sensor berfungsi, cubalah ini jika jaraknya tersekat pada skala penuh. Mungkin kebiasaan pembuatan China? Bateri lithium thionyl chloride digunakan untuk menggerakkan projek ini. Saiz AA bateri ini mempunyai voltan tetap 3.6V dan 2600 mAh, sesuai untuk memberi kuasa kepada ESP-07. Bateri ini boleh didapati di pembekal bateri pakar tetapi tidak di kedai runcit biasa. Saya rasa mereka tidak berani membiarkan orang awam kehilangan bateri dua kali ganda daripada voltan biasa!

Apabila ESP-07 dihidupkan, pin melakukan perkara yang pelik sehingga selesai rutin permulaan. Sebagai langkah keselamatan, perintang dimasukkan dalam sambungan ke output modul untuk mengelakkan arus yang merosakkan. Sketsa Arduino untuk projek ini dilampirkan dalam fail teks. Seperti biasa, anda perlu mengeditnya dengan kelayakan penghala anda sendiri dan kunci API dari akaun ThingSpeak anda. Juga, alamat IP statik digunakan untuk mempercepat masa sambungan WiFi dan menjimatkan arus. Ini mungkin melibatkan menukar alamat IP agar sesuai dengan rangkaian anda. Nota koma digunakan dalam alamat IP dan bukan noktah! Terdapat banyak maklumat di internet mengenai berkelip dan menggunakan ESP8266 jika anda memerlukan lebih banyak bantuan. Ringkasnya, kilatan berjalan seperti berikut:

Mulakan Arduino IDE di PC dan pastikan papan ESP8266 dipasang dan dipilih. Anda mungkin perlu memasang perpustakaan untuk sensor dan WiFiMuatkan dalam lakaran monitor yang dilampirkan di bawah dan ubah mengikut keperluan Periksa kompilasi sketsa tanpa ralat Sambungkan GPIO0 ke tanah melalui perintang 5k Slot bateri ke dalam pemegang Pasang penyesuai USB Muat naik kod menyemaknya menyambung dengan betul Keluarkan bateri dan kemudian tanggalkan sambungan GPIO0. Mulakan monitor bersiri dan ganti bateri Anda harus disambut dengan cetakan bersiri dari lakaran sebelum modul tidur

Mengurangkan masa kitaran menjadi kira-kira 20 saat akan menjadikan penyahpepijatan lebih mudah. Juga, bergantung pada penghala anda, masa sambungan mungkin perlu disesuaikan untuk memberikan pautan yang boleh dipercayai. Setelah semuanya berfungsi, penyesuai USB boleh dikeluarkan dan monitor dapat disambungkan untuk diservis.

Langkah 3: Pendawaian Akhir

Apabila kita fikir monitor disiapkan seperti yang kita sukai, pendawaian dapat dirapikan seperti dalam gambar. LED kuasa merah harus dikeluarkan kerana ini adalah aliran kuasa semasa tidur nyenyak. Ia boleh diturunkan dengan lembut dengan pemacu skru atau tidak dilekatkan. Sekiranya isyarat WiFi berada di sisi rendah, rentangnya dapat diperbaiki dengan menyambungkan antena luaran. Dalam kes ini, pautan yang bergabung dengan antena seramik mesti dilepaskan seperti LED. Sentiasa ada antena luaran yang disambungkan sekiranya ESP-07 dikendalikan tanpa pautan antena seramik.

Langkah 4: Pemasangan Sensor

Sensor perlu dipasang di atas paras garam tertinggi di tangki air garam. Dalam pemasangan ini, penutup pelembut air terbukti menjadi tempat yang sesuai untuk meletakkan sensor. Lubang kecil digerudi di penutup supaya sensor dapat melihat paras garam. Oleh kerana campuran air garam sangat menghakis, lapisan pelekat digunakan untuk menutup lubang dan melindungi sensor. Bateri dan ESP-07 juga dapat dipasang di sebelah sensor pada penutup. Selalu ada pilihan untuk memasang antena luaran jika kekuatan isyarat WiFi terbukti marginal. Dalam pemasangan ini, sensor, ESP-07 dan bateri hanya terpaku di bahagian atas penutup ketika pelembut air dimasukkan ke dalam almari. Kes yang betul akan diperlukan dalam situasi yang lebih terdedah.

Langkah 5: Hayat Bateri

Untuk menganggarkan jangka hayat bateri, kita perlu mengukur arus dan arus siaga semasa monitor terjaga. Ini terbukti agak sukar kerana ESP-07 dapat dikunci dengan mudah ketika membuat perubahan seperti mengubah jarak meter. Penyelesaian terakhir adalah dengan menambahkan perintang 0.1 Ohm ke plumbum kuasa dan mengukur arus dengan skop semasa tempoh bangun. Setiap pengukuran berlangsung 6.7 saat dengan arus rata-rata 77mA. Arus tidur diukur dengan meletakkan diod dan perintang 5k selari ke plumbum daya. Diod membawa arus bangun tetapi arus siap sedia rendah dibawa oleh perintang. Ini memberikan arus siaga 28.8 uA. Waktu tidur dalam program ditetapkan sekitar 1 jam antara pengukuran. Selama setahun, monitor akan menggunakan 250 mAh dalam keadaan bersedia dan 1255 mAh terjaga atau 1505 mAh total. Bateri 2600 mAh yang digunakan dalam monitor ini dapat bertahan lebih lama dalam setahun. Hayat bateri dapat diperpanjang lebih jauh dengan mengukur tahap garam lebih jarang. Sayangnya waktu tidur ESP-07 tidak dapat dibuat dengan lebih lama daripada kira-kira satu jam. Salah satu cara mengatasi masalah ini adalah dengan bangunkan ESP-07 setiap jam dan kemudian segera tidur semula. Terdapat pilihan untuk tidak menghidupkan modem dan carta menunjukkan ini mengurangkan jumlah kuasa yang digunakan. Dengan mengukur tahap garam hanya 4 kali sehari, kita boleh menjangkakan jangka hayat bateri sekitar 5 tahun. Kod di bawah menggunakan memori RTC ESP8266 untuk menyimpan berapa kali modul dalam tidur nyenyak. Dalam lakaran ini, terdapat 6 tempoh tidur sebelum membuat pengukuran yang memberikan 7 jam antara bacaan. Sudah tentu ini dapat disesuaikan dengan aplikasi anda. Sentiasa memasang bateri dengan kuat di tempatnya, sambungan yang terputus dapat mengunci ESP-07 dan menguras bateri. Bateri boleh bertahan beberapa tahun sebelum diganti dengan masa tidur yang lebih lama ini. Sekali lagi adalah lebih baik untuk menguji modul dengan tidur 10 saat, 7 jam adalah masa yang lama untuk menunggu untuk memeriksa apakah ia berfungsi …

Langkah 6: Carta Tahap Garam

Kedua-dua carta menunjukkan tahap garam di pelembut air dan kekuatan isyarat WiFi, alat menembak masalah yang berguna. Penjanaan semula pelembut air ini dikendalikan oleh meter dan sebagai model tangki kembar, tangki boleh bertukar pada bila-bila masa sepanjang hari. Carta tahap garam menunjukkan kapan regenerasi berlaku dan masa antara regenerasi memberikan idea penggunaan air. Monitor ini tidak hanya menunjukkan apabila lebih banyak garam diperlukan tetapi pada pelembut meter, ia dapat menonjolkan penggunaan air yang berlebihan. VL53L0X mempunyai jarak hingga sekitar 2m, bergantung pada permukaan pantulan. Aplikasi lain boleh dilakukan seperti memantau tahap tangki minyak atau air di mana kedalamannya berubah perlahan dari masa ke masa.

Langkah 7: Peringatan E-mel

E-mel peringatan mengenai kadar garam rendah dapat dihantar dari ThingSpeak. Ini melibatkan penyediaan dua Aplikasi dari menu APPS, yang pertama adalah Analisis MATLAB yang akan menyusun dan menghantar e-mel jika tahap garam melebihi had yang ditentukan. Aplikasi yang lain adalah TimeControl di mana anda boleh menentukan seberapa kerap memeriksa tahap garam. Menetapkan Aplikasi TimeControl cukup intuitif, dalam hal ini, tahap garam diperiksa setiap hari dengan menjalankan Analisis MATLAB. E-mel mengganggu akan dihantar setiap hari setelah tahap garam mencapai tahap rendah. Analisis MATLAB yang digunakan dalam Instructable ini dilampirkan di bawah. Ia perlu dikemas kini dengan ID saluran anda sendiri dan ApiKey. Juga, paras garam minimum untuk tangki anda perlu dimasukkan dalam pernyataan ‘if’. Semoga ini memberikan perincian yang cukup untuk menerima e-mel tanpa perlu menyelami selok-belok pengekodan ThingSpeak.