Vandblødgøringsværktøj saltniveauovervågning: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Vandblødgørere arbejder ved hjælp af en proces kaldet ionbytning, hvor calcium- og magnesiumioner fra hårdt vand udveksles med natriumchlorid (salt) via en særlig harpiks. Vandet går ind i et trykbeholder, hvor det bevæger sig gennem harpiksperlerne, og calcium og magnesium erstattes af natrium. Harpiksperlerne vil i sidste ende blive opbrugte og ude af stand til at opfange flere hårde mineraler. Genopladnings- eller regenereringsprocessen passerer en saltvandsopløsning gennem harpiksperlerne, som løsner hårdhedsmineralerne og skyller dem ufarligt til afløbet. Harpiksperlerne efterlades opdaterede og klar til at lave mere blødgjort vand.

Ionbytterblødgørere findes i mange former og størrelser, men de har alle en ting tilfælles: en saltlage -tank, der skal fyldes med salt hvert par uger for at garantere en regelmæssig tilførsel af blødt vand. Vandblødgørere er ikke ligefrem attraktive stykker udstyr, og derfor bliver de forvist til et utilgængeligt sted, hvilket betyder, at et særligt besøg er påkrævet for at kontrollere saltniveauet. Oftere end ikke kommer signalet om at tilføje mere salt fra husstandens medlemmer, der griber om hårdt vand. Der kræves en pasform og glem saltniveau sensor, der kan sende en påmindelse, når saltet er lavt i blødgøringsanlægget. I denne instruktionsbog bruges en rækkevidde -sensor til at måle saltniveauet i vandblødgøreren hvert par timer og resultatet offentliggjort på ThingSpeak. Når saltniveauet bliver lavt, sender ThingSpeak en påmindelses -e -mail om at fylde saltvandstanken med salt. Alle komponenterne til dette projekt er tilgængelige på eBay, som sædvanligvis kommer de billigste dele fra Asien. Selvom du skal købe alle komponenterne, vil de samlede omkostninger være omkring US $ 10. En lang række færdigheder som lodning eller brug af Arduino IDE er nødvendige for at lave dette projekt. Alle disse teknikker er dækket af andre instruktioner og gentages ikke her.

Forbrugsvarer

AA batteriholderVL53L0X spændingsmodul BAT43 Shottky diode 100nF kondensator 2 x 5k modstande 2 x 470 Ohm modstande FT232RL serielt adapter modul AA størrelse Litium Thionyl Chlorid batteri ESP-07 mikrokontroller modul Diverse, ledninger, boks osv.

Trin 1: Saltniveau detektor

En VL53L0X bruges til at fornemme saltoverfladen i vandblødgøreren. Sensoren virker ved at sende en lyspuls ud og måle den tid, det tager at reflektere tilbage. De bedste resultater kommer fra at bruge en hvid reflekterende overflade i mørket, præcis hvad vi har i saltbeholderen. Selve sensoren er meget lille og vanskelig at håndtere. Som sådan kan den købes som et modul, der indeholder et I2C -interface. Dette gør det meget lettere at oprette forbindelse til andre mikrokontrollere som Arduino eller Raspberry Pi. Da laser- og sensorvinduerne er meget små, bruges et lag husholdningsfilm til at stoppe snavs, der blokerer enheden. Modulet skal ligge fladt i toppen af vandblødgøringsanlægget, så ledninger eller lodning bør ikke stikke ud på sensorsiden modulet. Dette blev opnået ved at hvile modulet under lodning, sensor nedad, på et stykke træ for at stoppe lodning eller tråddannelse af buler på sensorsiden.

Trin 2: Programmering af ESP-07

Hensigten var at gøre saltniveauovervågningen batteridrevet, og derfor blev en barbenet version af ESP8266-chipmodulet valgt for at minimere standby-strøm og give mindst et års batterilevetid. I modsætning til nogle af de mere sofistikerede versioner, der omfatter spændingsregulatorer og en USB-grænseflade, skal der tilføjes nogle ekstra komponenter til ESP-07 med bare ben, der bruges i dette projekt. En seriel adapter er midlertidigt forbundet til at blinke ESP-07 og monitor den serielle port under test. Husk, at den serielle adapter vil blive fjernet, når vi er glade for, at alt fungerer korrekt, ikke gør det for solidt. Af en eller anden grund havde SDA- og SCL -linjerne behov for at bytte for at få sensoren til at fungere. Prøv dette, hvis området sidder fast i fuld skala. Måske en finurlighed i kinesisk fremstilling? Et lithiumthionylchloridbatteri bruges til at drive dette projekt. AA-størrelsen på dette batteri har en konstant spænding på 3,6V og 2600 mAh kapacitet, ideel til at drive ESP-07. Disse batterier kan findes hos specialiserede batterileverandører, men ikke i de sædvanlige butikker. Jeg gætter på, at de ikke tør slippe offentligheden løs på et batteri på det dobbelte af den normale spænding!

Når ESP-07 tændes, gør benene mærkelige ting, indtil den er færdig med opstartsrutinen. Som en sikkerhedsforanstaltning er modstande inkluderet i forbindelserne til modulets udgange for at forhindre skader på strømmen. Arduino -skitsen til dette projekt er vedlagt i tekstfilen. Som sædvanlig skal du redigere den med dine egne routeroplysninger og en API -nøgle fra din ThingSpeak -konto. En statisk IP -adresse bruges også til at fremskynde WiFi -forbindelsestiden og spare strøm. Dette kan indebære ændring af IP -adresserne, så de matcher dit netværk. Bemærk kommaer bruges i IP -adressen og ikke i en periode! Der er en enorm mængde information på internettet om at blinke og bruge ESP8266, hvis du har brug for mere hjælp. Sammenfattende foregår blinkningen som følger:

Start Arduino IDE på pc'en, og sørg for, at ESP8266 -kortet er installeret og valgt Du skal muligvis installere bibliotekerne til sensoren og WiFiLæs i monitorskitsen, der er vedhæftet nedenfor, og rediger efter behov Kontroller skitsekompiler uden fejl Forbind GPIO0 til jorden via en 5k modstand Slot batteri i holderen Tilslut USB -adapteren Uploadkode kontrollerer, at den er tilsluttet korrekt Fjern batteriet, og fjern derefter GPIO0 -forbindelsen. Start seriel skærm og udskift batteri Du skal blive mødt med serielle udskrifter fra skitsen, før modulet går i dvale

At reducere cyklustiden til cirka 20 sekunder vil gøre fejlfinding meget lettere. Afhængigt af din router kan forbindelsestiden muligvis justeres for at give et pålideligt link. Når alt fungerer, kan USB -adapteren fjernes, og skærmen kan forbindes til service.

Trin 3: Endelig ledningsføring

Når vi tror, at skærmen er indstillet, som vi kan lide det, kan ledningerne ryddes op som på billedet. Den røde strøm -LED skal fjernes, da dette er et strømafløb under dyb søvn. Det kan forsigtigt pinges af med en skruetrækker eller usoldet. Hvis WiFi -signalet er på den lave side, kan rækkevidden forbedres ved at tilslutte en ekstern antenne. I dette tilfælde skal forbindelsen, der forbinder den keramiske antenne, fjernes som LED'en. Der skal altid være en ekstern antenne tilsluttet, hvis ESP-07 betjenes uden det keramiske antenneled.

Trin 4: Installation af sensor

Sensoren skal monteres over det højeste saltniveau i saltlagebeholderen. I denne installation viste låget på vandblødgøreren sig at være et bekvemt sted at placere sensoren. Der bores et lille hul i låget, så sensoren kan se saltniveauet. Da saltlageblandingen er meget ætsende, bruges et lag med film til at dække hullet og beskytte sensoren. Batteriet og ESP-07 kan også monteres ved siden af sensoren på låget. Der er altid mulighed for at tilslutte en ekstern antenne, hvis WiFi-signalstyrken viser sig marginal. I denne installation var sensoren, ESP-07 og batteriet bare limet til toppen af låget, da blødgøringsanlægget blev gemt væk i et skab. En ordentlig sag ville være nødvendig i mere udsatte situationer.

Trin 5: Batterilevetid

For at estimere batterilevetiden skal vi måle standby -strøm og strøm, når skærmen er vågen. Dette viste sig at være ret svært, fordi ESP-07 let kan låse sig fast, når der foretages ændringer som ændring af målerområder. Den sidste løsning var at tilføje en 0,1 Ohm modstand til strømledningen og måle strømmen med et omfang i kølvandet. Hver måling varede 6,7 sekunder med en gennemsnitlig strøm på 77mA. Søvnstrøm blev målt ved at sætte en diode og 5k modstand parallelt i strømledningen. Dioden bærer vågestrømmen, men den lave standby -strøm bæres af modstanden. Dette gav en standby -strøm på 28,8 uA. Søvntiden i programmet er indstillet til cirka 1 time mellem målingerne. Over et år vil skærmen bruge 250 mAh i standby og 1255 mAh vågen eller 1505 mAh i alt. Det 2600 mAh batteri, der bruges på denne skærm, skal let vare over et år. Batterilevetiden kan forlænges endnu ved at måle saltniveauet sjældnere. Desværre kan søvntiden for ESP-07 ikke let gøres længere end cirka en time. En vej rundt dette problem er at vække ESP-07 hver time og derefter sætte den i dvale igen med det samme. Der er et valg om ikke at vække modemet, og diagrammet viser, at dette halverer den anvendte strøm. Ved kun at måle saltniveauet 4 gange om dagen kan vi forvente en batterilevetid på cirka 5 år. Nedenstående kode bruger ESP8266 RTC -hukommelsen til at gemme, hvor mange gange modulet har været i dyb søvn. I denne skitse er der 6 søvnperioder, før der foretages en måling, der giver 7 timer mellem målingerne. Dette kan naturligvis finjusteres til din ansøgning. Klem altid batteriet godt på plads, en afbrudt forbindelse kan låse ESP-07 og aflade batteriet. Batteriet skal vare flere år, før det udskiftes med disse længere søvntider. Igen er det bedst at teste modulet med 10 sekunders søvn, 7 timer er lang tid at vente med at kontrollere, om det virker …

Trin 6: Saltniveaudiagram

De to diagrammer viser saltniveauet i vandblødgøringsanlægget og WiFi -signalstyrken, et nyttigt fejlfindingsværktøj. Generering af denne vandblødgøringsanordning er målerstyret og er en tvillingetankmodel, tankene kan skifte når som helst på dagen. Saltniveaudiagrammet angiver, hvornår regenerering skete, og tiden mellem regenereringer giver en idé om vandforbrug. Denne skærm viser ikke kun, når der er brug for mere salt, men på et afmålt blødgøringsmiddel kan den fremhæve overdreven vandforbrug. VL53L0X har en rækkevidde på op til ca. 2 m, afhængigt af den reflekterende overflade. Andre applikationer er mulige som overvågning af olie- eller vandtankniveauer, hvor dybden ændres langsomt over tid.

Trin 7: Påmindelse via e -mail

Påmindelses -e -mails om lave saltniveauer kan sendes fra ThingSpeak. Dette indebærer opsætning af to apps fra APPS -menuen, den første er en MATLAB -analyse, der vil komponere og sende en e -mail, hvis saltniveauet overstiger en defineret grænse. Den anden app er en TimeControl, hvor du kan bestemme, hvor ofte du vil kontrollere saltniveauet. Opsætning af TimeControl -appen er ret intuitiv, i dette tilfælde kontrolleres saltniveauet dagligt ved at køre MATLAB -analysen. En nagende e -mail vil blive sendt dagligt, når saltniveauet når det lave niveau. MATLAB -analysen, der bruges i denne instruktionsbog, er vedhæftet nedenfor. Det skal opdateres med dit eget kanal -id og ApiKey. Det mindste saltniveau for din tank skal også indsættes i 'if' -erklæringen. Forhåbentlig giver dette tilstrækkelig detaljer til at modtage e -mails uden at skulle gå i dybden med ThingSpeak -kodning.