Sådan laver du et ammoniakdetektionssæt: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

I denne vejledning viser vi dig, hvordan du bruger ammoniaksensorer, arduino og hindbær til at måle ammoniakkoncentrationen og give advarsler, hvis der er en lækage eller en for høj koncentration i luften!

Dette projekt er vores skoleprojekt, faktisk ville vores skoles kemiske laboratorium have et system til at opdage, om koncentrationen af ammoniak i luften var for høj. I laboratoriet er der kemikaliehætte, og eleverne skal tænde disse emhætter for at suge de kemiske dampe. Men hvis de glemmer at tænde emhætten, kan giftige dampe spredes inde i laboratoriet. Dette system giver den ansvarlige lærer mulighed for at få en advarsel, hvis der registreres ammoniak (som er en giftig gas) uden for disse emhætter.

Trin 1: Materialer

Til dette projekt skal du bruge:

- 2x Ammoniak sensor MQ-137 (eller så meget du vil)

- 1x Arduino Uno (den har en seriel port)

- 1x Genuino Mega 2560 (eller andre tavler med 2 eller flere serielle porte)

- 2x HC-05 Bluetooth-moduler

- 1x Raspberry Pi model 3B

- 1x batteri 9V

- Ledninger, kabler og modstande

Trin 2: Hentning af data fra sensorerne

Sensorer er forbundet til en arduino Uno.

For at realisere denne applikation skal denne sensor have strøm. For at gøre dette bruges 5V og arduino -kortets masse. Desuden gør den analoge indgang A0 det muligt at gendanne den modstandsværdi, sensoren angiver. Desuden er Arduino drevet

Desværre giver disse sensorer ikke en lineær output, der er proportional med ammoniakkoncentrationen. Disse sensorer er lavet af en elektrokemisk celle, der ændrer modstanden relateret til koncentrationen. Modstanden stiger med koncentrationen.

Det virkelige problem med disse er, at de er lavet til at måle forskellige gasarter, og den elektrokemiske celle reagerer underligt. For eksempel giver begge sensorer forskellige output for den samme prøve af flydende ammoniak. De er også ret langsomme.

Uanset hvad, modstanden fra sensoren konverteres til 0-5V og derefter til "ppm" (= dele pr. Million, det er en relevant enhed til måling af gaskoncentration) af arduinoen ved hjælp af en trendkurve og dens ligning er angivet i dokumentation af disse sensorer.

Trin 3: Afsendelse af data via Bluetooth

For at indstille sensorerne forskellige steder i laboratoriet er de direkte forbundet til et Arduino -kort, der drives af et 9V batteri. Og for at kommunikere resultaterne af ammoniak i luften til Rapsberry -kortet bruges Bluetooth -moduler. Det første kort, der er tilsluttet direkte til sensorkortet, kaldes slave.

For at bruge bluetooth -modulerne skal de først konfigureres. Til det formål skal du slutte modulets EN -pin til 5V (du skal se lysdioden blinke hvert 2. sekund) og trykke på knappen på modulet. Telekoder en tom kode i arduinoen, og tilslut modulets RX -pin til arduinoens TX -pin og omvendt. Derefter går du i den serielle skærm, vælger den rigtige Baud -hastighed (for os var det 38400 Br) og skriver AT.

Hvis den serielle skærm viser "Ok", kom du ind i AT -tilstand. Du kan nu indstille modulet som slave eller Master. Du kan finde en pdf med alle kommandoer til AT -tilstand.

Følgende websted viser trinene i go-tilstanden for vores bluetooth-modul:

Bluetooth -modulet bruger 4 ben af arduino, 3.3V med en spændingsdeler, jord, TX og RX ben. Brug af TX- og RX -benene betyder, at dataene overføres med kortets serielle port.

Glem ikke, at pin RX på bluetooth -modulet er forbundet til TX -pin på Arduino og omvendt.

Du bør se begge lysdioder på bluetooth -modulerne blinke 2 gange cirka hvert 2. sekund, når de er forbundet til hinanden.

Både kvittering og afsendelseskode realiseres på det samme kort og vedhæftes her efter.

Trin 4: Modtagelse af data og overførsel til Raspberry Pi

Denne del af projektet er udført af arduino mega.

Dette kort er forbundet til et bluetooth -modul, der er konfigureret til at modtage data og hindbærpi. Det hedder Master.

I dette tilfælde bruger Bluetooth -modulet en seriel port, og dataene overføres til hindbær pi ved hjælp af en anden seriel port. Derfor har vi brug for et kort med 2 eller flere seriel port.

Koden er næsten den samme som før.

Trin 5: Logningsdata og advarselfunktion

Raspberry pi logger dataene hvert 5. sekund (kan for eksempel variere) i en.csv -fil og gemmer dem inde i sd -kortets kapacitet.

Samtidig kontrollerer hindbæret, om koncentrationen ikke er for høj (f.eks. Over 10 sider pr. Minut, og sender en advarsels-e-mail, hvis det er tilfældet.

Men før hindbæret kan sende e -mailen, har den brug for en lille konfiguration. Til dette formål skal du gå i filen "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" og ændre parametrene efter dine personlige oplysninger. Du kan finde et eksempel herunder (code_raspberry_conf.py).

Hvad angår hovedkoden (blu_arduino_print.py), skal den importere nogle biblioteker som "seriel" for at arbejde med USB -kommunikationsporten eller biblioteket "ssmtp" for at sende e -mailen.

Nogle gange kan der være en fejl, når dataene sendes via Bluetooth. Hindbær kan faktisk kun læse en linje, når der er et tal afsluttet med / n. Imidlertid kan hindbær undertiden modtage noget andet som "\ r / n" eller bare "\ n". Så for at undgå, at programmet skulle lukke, brugte vi kommandoen Prøv - undtagen.

Efterfølgende er det bare en flok "hvis" betingelser.

Trin 6: Fremstilling af sager

Nødvendigt udstyr:

- 1 forbindelsesboks på 220*170*85 mm

- 1 forbindelsesboks på 153*110*55 mm

- Grøn ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 meter elektriske kabler

- 2 bluetooth moduler

- 1 hindbær

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v batteri

- 1 Raspberry / Arduino tilslutningskabel

- 2 modstande på 2K ohm

- 2 modstande på 1K ohm

- Loddemaskine

- Boremaskine

- Borekroner

- Skære tang

- Så

Vi startede med to elektriske forbindelsesbokse, hvor der blev skåret ned. Først realiseringen af sensor/emitterelementet: to understøtninger til fastgørelse af Genuino -kortet, hvor det er lavet i grønt ERTALON. Derefter var det nødvendigt at skære låget for at sætte ammoniakføleren og rette den. Kablerne blev forbundet fra sensoren til Genuino -kortet. Derefter satte vi bluetooth -modulet på boksen, lodde kablerne og tilsluttede dem med kortet. Endelig blev strømforsyningen med et 9V batteri integreret og kablet. Da sensoren var færdig, kunne vi begynde at arbejde på modtageren. Til dette, på samme måde som før, startede vi med at lave understøtningerne til de to elektroniske kort (Raspberry og Arduino mega). Derefter skærer vi slidserne til kabler og stik ud af hindbæret. Bluetooth -modulet blev fastgjort på samme måde som før. Derefter blev hullerne boret på toppen af kassen for at muliggøre ventilation for de to elektroniske tavler og for at undgå risiko for overophedning. For at afslutte dette trin var alle kablerne tilsluttet, og projektet behøver kun at blive drevet og testet.

Trin 7: Forbedringer

Med hensyn til forbedringer kan flere punkter fremkaldes:

- Valget af en mere effektiv sensor. Faktisk registrerer de ikke hurtigt udseendet af ammoniak i luften. Hertil kommer, at når de er mættet med ammoniak, har de brug for en vis tid til at slippe af med det.

- Brugte et arduino -kort direkte med et Bluetooth -modul som angivet i bunden af vores projekt. Desværre er Genuino 101 ikke længere tilgængelig på det europæiske marked.

- Integrer et display i boksen, hvor sensoren er placeret for at kende koncentrationen på en kontinuerlig måde

- Sørg for automatisk konstruktion af en graf ud fra de data, der er gemt på csv -filen.