Cara Membuat Kit Pengesanan Amonia: 8 Langkah

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

Dalam tutorial ini, kami akan menunjukkan kepada anda cara menggunakan sensor amonia, arduino dan raspberry untuk mengukur kepekatan ammonia dan memberi amaran sekiranya terdapat kebocoran atau kepekatan yang terlalu tinggi di udara!

Projek ini adalah projek sekolah kami, sebenarnya makmal kimia sekolah kami mahukan sistem untuk mengesan jika kepekatan ammonia di udara terlalu tinggi. Di makmal terdapat tudung makmal kimia, dan pelajar perlu menghidupkan tudung tersebut untuk menyedut wap kimia. Tetapi jika mereka lupa menghidupkan tudung, wap toksik boleh merebak di dalam makmal. Sistem ini akan membolehkan guru yang bertanggungjawab untuk berjaga-jaga sekiranya Ammonia (yang merupakan satu gas beracun) dirasakan di luar tudung tersebut.

Langkah 1: Bahan

Untuk projek ini, anda memerlukan:

- 2x Ammonia Sensor MQ-137 (atau seberapa banyak yang anda mahukan)

- 1x Arduino Uno (ia mempunyai satu port bersiri)

- 1x Genuino Mega 2560 (atau papan lain dengan 2 atau lebih port bersiri)

- 2x modul Bluetooth HC-05

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x Bateri 9V

- Wayar, kabel dan perintang

Langkah 2: Mendapatkan Data Dari Sensor

Sensor disambungkan ke Arduino Uno.

Untuk merealisasikan aplikasi ini, sensor ini mesti dihidupkan. Untuk melakukan ini, 5V dan jisim kad arduino digunakan. Sebagai tambahan, input analog A0 memungkinkan untuk mendapatkan semula nilai rintangan yang diberikan oleh sensor. Lebih-lebih lagi, Arduino berkuasa

Malangnya, sensor tersebut tidak memberikan output linear yang sebanding dengan kepekatan ammonia. Sensor tersebut terbuat dari sel elektrokimia, mengubah rintangan yang berkaitan dengan kepekatan. Rintangan meningkat dengan kepekatan.

Masalah sebenarnya dengan ini adalah bahawa mereka dibuat untuk mengukur pelbagai jenis gas, dan sel elektrokimia bertindak balas dengan pelik. Sebagai contoh, untuk sampel ammonia cair yang sama, kedua-dua sensor memberikan output yang berbeza. Mereka juga agak perlahan.

Walau apa pun, rintangan yang diberikan oleh sensor ditukar menjadi 0-5V dan kemudian menjadi "ppm" (= bahagian per juta, ini adalah unit yang relevan untuk mengukur kepekatan gas) oleh arduino, menggunakan lengkung arah aliran dan persamaannya disediakan dalam dokumentasi sensor ini.

Langkah 3: Menghantar Data Melalui Bluetooth

Untuk memasang sensor di pelbagai tempat di makmal, mereka disambungkan secara langsung ke papan Arduino yang dikuasakan oleh bateri 9V. Dan untuk menyampaikan hasil amonia di udara ke kad Rapsberry, modul bluetooth digunakan. Kad pertama yang disambungkan terus ke papan sensor dipanggil slave.

Untuk menggunakan modul bluetooth, pertama-tama perlu dikonfigurasi. Untuk tujuan itu, sambungkan pin EN modul ke 5V (anda mesti melihat led berkelip setiap 2 saat) dan tekan butang pada modul. Telekodkan kod kosong di arduino dan sambungkan pin RX modul ke pin TX arduino dan sebaliknya. Selepas itu, masuk monitor bersiri, pilih kadar Baud yang betul (bagi kami, itu adalah 38400 Br) dan tuliskan AT.

Sekiranya monitor bersiri menunjukkan "Ok", maka anda memasuki mod AT. Anda kini boleh menetapkan modul sebagai hamba atau Master. Anda boleh mendapatkan di bawah pdf dengan semua arahan untuk mod AT.

Laman web berikut menunjukkan langkah-langkah dalam mod AT untuk modul bluetooth kami:

Modul bluetooth menggunakan 4 pin arduino, 3.3V dengan pembahagi voltan, arde, pin TX dan RX. Menggunakan pin TX dan RX bermaksud bahawa data dipindahkan oleh port bersiri kad.

Jangan lupa bahawa pin RX modul bluetooth disambungkan ke pin TX Arduino dan sebaliknya.

Anda mesti melihat kedua-dua led modul bluetooth berkelip 2 kali setiap 2 saat ketika mereka saling bersambung.

Resit dan kod kiriman ditunjukkan pada kad yang sama dan dilampirkan di sini selepasnya.

Langkah 4: Menerima Data dan Transfert ke Raspberry Pi

Bahagian projek ini dilakukan oleh arduino mega.

Kad ini disambungkan ke modul bluetooth, dikonfigurasi untuk menerima data, dan raspberry pi. Ia dipanggil Tuan.

Dalam kes ini, modul bluetooth menggunakan satu port bersiri, dan data dipindahkan ke pi raspberry menggunakan port bersiri yang lain. Itulah sebabnya kami memerlukan kad dengan 2 atau lebih port bersiri.

Kodnya hampir sama seperti sebelumnya.

Langkah 5: Log Data dan Ciri Makluman

Raspberry pi akan mencatat data setiap 5 saat (misalnya, mungkin berbeza) dalam fail.csv dan menyimpannya di dalam kapasiti kad sd.

Pada masa yang sama, raspberry memeriksa apakah kepekatannya tidak terlalu tinggi (misalnya lebih dari 10 ppm, mungkin berbeza) dan hantarkan e-mel amaran sekiranya berlaku.

Tetapi sebelum raspberry dapat menghantar e-mel, ia memerlukan sedikit konfigurasi. Untuk tujuan ini, masuk ke fail "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" dan ubah parameter mengikuti maklumat peribadi anda. Anda boleh mendapatkan contoh di bawah (code_raspberry_conf.py).

Mengenai kod utama (blu_arduino_print.py), ia perlu mengimport beberapa perpustakaan seperti "bersiri" untuk bekerja dengan port komunikasi USB atau perpustakaan "ssmtp" untuk menghantar e-mel.

Kadang kala, terdapat kesalahan semasa menghantar data melalui Bluetooth. Memang, raspberry hanya dapat membaca baris apabila terdapat nombor yang dihentikan dengan / n. Walau bagaimanapun, raspberry kadang-kadang dapat menerima sesuatu yang lain seperti "\ r / n" atau hanya "\ n". Oleh itu, untuk mengelakkan program ditutup, kami menggunakan perintah Try - Except.

Selepas itu, ia hanya sekumpulan keadaan "jika".

Langkah 6: Membuat Kes

Peralatan yang diperlukan:

- 1 kotak simpang 220 * 170 * 85 mm

- 1 kotak persimpangan 153 * 110 * 55 mm

- Hijau ertalon 500 * 15 * 15 mm

- kabel elektrik 1.5 meter

- 2 modul bluetooth

- 1 Raspberry

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- Bateri 9v

- 1 kabel sambungan Raspberry / Arduino

- 2 perintang 2K ohm

- 2 perintang 1K ohm

- Mesin pematerian

- Mesin gerudi

- Penggerudian bit

- Memotong tang

- Melihat

Kami bermula dari dua kotak persimpangan elektrik di mana pemotongan dibuat. Pertama, mewujudkan elemen sensor / pemancar: dua sokongan untuk memperbaiki kad Genuino yang dibuat dalam ERTALON hijau. Kemudian, perlu memotong penutup untuk meletakkan sensor amonia dan memperbaikinya. Kabel disambungkan dari sensor ke kad Genuino. Selepas itu kami meletakkan modul bluetooth pada kotak, menyolder kabel dan menghubungkannya dengan kad. Akhirnya, bekalan kuasa dengan bateri 9V disatukan dan berwayar. Apabila sensor selesai, kami dapat mula bekerja pada penerima. Untuk ini, dengan cara yang sama seperti sebelumnya, kami memulakan dengan membuat sokongan untuk dua kad elektronik (Raspberry dan Arduino mega). Kemudian kami memotong slot untuk kabel dan palam dari Raspberry. Modul bluetooth diperbaiki dengan cara yang sama seperti sebelumnya. Kemudian, lubang digerudi di bahagian atas kotak untuk membolehkan pengudaraan untuk dua papan elektronik dan untuk mengelakkan risiko terlalu panas. Untuk menyelesaikan langkah ini, semua kabel disambungkan dan projek hanya perlu dihidupkan dan diuji.

Langkah 7: Penambahbaikan

Dari segi peningkatan, beberapa perkara dapat dibangkitkan:

- Pilihan sensor yang lebih berprestasi. Memang, mereka tidak dapat mengesan kemunculan ammonia di udara dengan cepat. Tambahkan ini bahawa setelah jenuh dengan amonia, mereka memerlukan masa tertentu untuk menyingkirkannya.

- Menggunakan kad arduino secara langsung yang mempunyai modul Bluetooth seperti yang ditentukan di dasar projek kami. Malangnya, Genuino 101 tidak lagi tersedia di pasaran Eropah.

- Gabungkan paparan di dalam kotak di mana sensor berada untuk mengetahui konsentrasi secara berterusan

- Pastikan pembinaan grafik secara automatik dari data yang disimpan pada fail csv.