Sensor Aliran Air Kos Rendah dan Paparan Ambient: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:13

Air adalah sumber yang berharga. Berjuta-juta orang tidak mempunyai akses ke air minum yang bersih, dan sebanyak 4000 kanak-kanak mati akibat penyakit yang tercemar air setiap hari. Namun, kami terus boros dengan sumber daya kami. Matlamat utama projek ini adalah untuk memotivasi tingkah laku penggunaan air yang lebih lestari dan meningkatkan kesedaran mengenai masalah air global. Ini adalah petunjuk mengenai cara mengesan aliran air secara kasar dalam paip dan mendorong paparan ambien. Saya menggunakan transduser piezo, beberapa LED dan arduino. Peranti ini adalah prototaip kasar dari apa yang akhirnya akan menjadi teknologi persuasif yang memotivasi tingkah laku lestari dan meningkatkan kesedaran tentang penggunaan air. Ini adalah projek oleh Stacey Kuznetsov dan Eric Paulos di Living Environments Lab, di Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Dihasilkan olehStacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.netVideo di bawah menggambarkan versi sebelumnya dari projek ini, di mana mikrofon digunakan dan bukannya elemen piezo untuk mengesan aliran air. Anda akan mencapai prestasi yang lebih baik semasa menggunakan transduser piezo, jadi arahan ini memperincikan pendekatan piezo. Terima kasih khas kepada Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison dan Stuart Anderson kerana membantu idea dan reka bentuk projek ini!

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

Anda memerlukan: - Breadboard- Microcontroller (saya menggunakan Arduino) - Mastic- Piezo Transducer (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Beberapa LED (saya menggunakan 2 kuning, 2 merah, 2 hijau) - Tempat lilin atau bekas berukuran serupa- Kawat- 1 Mohm (atau nilai besar lain) perintang- Resistor 4.7K (3) - Perintang 1K (1) - Perintang bernilai rendah (untuk LED) - Wayar Kliping- Jumper Wires- Mastic- op amp (LM613)

Langkah 2: Bina Litar

Litar terdiri daripada penguat untuk meningkatkan isyarat dari piezo dan pembahagi voltan untuk mengangkat voltan asas. Terdapat perintang bernilai tinggi antara kedua-dua input membentuk piezo, yang bertindak sebagai resistor penarik untuk isyarat.

Langkah 3: Uji Litar

Pasang piezo ke litar, dan pasangkan arduino. Pembahagi voltan menetapkan voltan asas pada 2.5V, jadi bacaan asas untuk isyarat mestilah sekitar 512 pada pin analog Arduino (separuh jalan antara 0 dan 1023). Tambang turun naik +/- 30 sekitar 520. Anda mungkin melihat beberapa turun naik di sekitar nombor ini.

Langkah 4: Kalibrasi Sensor Anda untuk Mengesan Getaran

Apabila paip dihidupkan, getaran paip akan menyebabkan piezo menghasilkan arus yang berubah-ubah. Oleh kerana bacaan asas merosot sekitar 520, anda dapat mengira amplitud di sekitar nombor ini untuk mengesan getaran. Ambang pintu saya ditetapkan pada 130, tetapi anda mungkin menambah atau menurunkannya bergantung pada jenis getaran yang ingin anda rasakan dan kepekaan pada potongan piezo anda. Untuk menguji isyarat, gunakan mastic untuk memasang piezo ke permukaan rata. Cuba mengetuk atau menggaru permukaan di lokasi yang berbeza dan intensiti yang berbeza untuk melihat jenis bacaan yang anda dapat di Arduino. Untuk mengurangkan bunyi bising, saya cadangkan untuk mengira rata-rata input yang bergerak. Ini adalah kaedah kasar untuk menentukan amplitud gelombang yang menghindari positif positif kerana arus statik rawak. Kaedah yang lebih maju seperti FFT juga boleh digunakan.// Contoh sensor Codeint = 2; // Inint analog val = 0; // Bacaan semasa untuk purata pinint analog; // Purata arus amplitud gelombang MIDPOINT = 520; // Penyediaan asas readvoid () {Serial.begin (9600); avg = MIDPOINT; // tetapkan purata pada titik tengah} gelung kosong () {val = analogRead (sensor); // Hitung gelombang amplitud jika (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } lain {val = MIDPOINT - val; } // hitung rata-rata berjalan dari amplitud avg = (avg * 0.5) + (val * 0.5); jika (purata> 130) {// getaran dikesan! Serial.println ("TAP"); kelewatan (100); // kelewatan untuk memastikan port Serial tidak berlebihan}}

Langkah 5: Buat Paparan Suasana

Sekiranya sensor anda berfungsi dengan betul, anda boleh menambahkan paparan sekitar untuk menunjukkan maklumat. LED saya dipasangkan sehingga setiap warna diterangi oleh dua LED. Untuk melakukan ini, pasangkan plumbum 'in' (pendek) setiap warna, dan gunakan perintang bernilai rendah sebelum menyambung ke Arduino. Sambungkan plumbum tanah (lebih lama) dari semua LED dan pasangkan ke tanah di Arduino. Setelah LED disambungkan, gunakan tempat lilin untuk menempatkan paparan. Oleh kerana pemegang lilin terbuat dari aluminium, anda mungkin ingin meletakkan penebat seperti sekeping plastik, di bahagian bawah bekas sebelum memasukkan LED untuk mengelakkan litar pintas.

Langkah 6: Gunakan Data Sensor untuk Memacu Paparan

Saya mengambil masa lebih kurang 10 saat untuk mencuci tangan. Oleh itu, saya telah memprogramkan paparan untuk menunjukkan lampu hijau selama 10 saat pertama setelah paip dihidupkan. Selepas 10 saat, LED kuning menyala. Paparan menjadi merah jika air tetap menyala selepas 20 saat, dan mula menyala lampu merah jika paip terus berjalan selama 25 saat atau lebih. Gunakan imaginasi anda untuk membuat paparan alternatif!

Langkah 7: Pasang Sensor dan Paparkan Ke Paip Air

Gunakan mastic atau tanah liat untuk memasang piezo ke paip, dan lapisan mastic lain untuk mengamankan paparan di atas. Anda mungkin perlu menyesuaikan semula ambang ambang atau 'MIDPOINT' dari langkah 4. Sinyal juga mungkin sedikit dipengaruhi oleh suhu dari paip.

Langkah 8: Cadangan Masa Depan

Anda boleh memilih untuk mengeluarkan Arduino daripada bateri. Tutorial yang akan datang akan menunjukkan kepada anda cara menjalankan paparan ini dengan menarik kuasa langsung dari air yang mengalir itu sendiri, atau dengan memanfaatkan tenaga cahaya sekitarnya!