Lavpris vandstrømssensor og omgivende display: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:31

Vand er en værdifuld ressource. Millioner af mennesker har ikke adgang til rent drikkevand, og hele 4000 børn dør hver dag af vandforurenede sygdomme. Alligevel er vi fortsat spildende med vores ressourcer. Det overordnede mål med dette projekt er at motivere til mere bæredygtig vandforbrugsadfærd og øge bevidstheden om globale vandspørgsmål. Dette er en instruktion om, hvordan man groft kan opdage vandgennemstrømning i et rør og drive et omgivende display. Jeg bruger en piezo -transducer, nogle LED'er og en arduino. Enheden er en grov prototype af, hvad der i sidste ende vil blive en overbevisende teknologi, der motiverer bæredygtig adfærd og øger bevidstheden om vandforbrug. Dette er et projekt af Stacey Kuznetsov og Eric Paulos ved Living Environments Lab, ved Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Produceret afStacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net Videoen herunder illustrerer en tidligere version af dette projekt, hvor en mikrofon bruges i stedet for et piezo-element til at detektere vandgennemstrømning. Du opnår bedre ydeevne, når du bruger en piezo -transducer, så denne instruerbare beskriver piezo -tilgangen. Særlig tak til Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison og Stuart Anderson for hjælp til ideer og design af dette projekt!

Trin 1: Saml materialer

Du skal bruge:- Brødbræt- Mikrocontroller (jeg brugte en Arduino)- Mastik- Piezo-transducer (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Et par lysdioder (jeg brugte 2 gule, 2 røde, 2 grønne)- Lysestager eller en beholder af lignende størrelse- Wire- 1 Mohm (eller anden stor værdi) modstand- 4,7K modstande (3)- 1K modstande (1)- Lavværdige modstande (til LED'erne)- Clipping Wires- Jumper Wires- Mastic- op amp (LM613)

Trin 2: Byg kredsløbet

Kredsløbet består af en forstærker til at øge signalet fra piezoen og en spændingsdeler til at løfte basisspændingen. Der er en højværdsmodstand mellem de to indgange, der danner piezoen, som fungerer som en pull-down-modstand for signalet.

Trin 3: Test kredsløbet

Fastgør piezo til kredsløbet, og tilslut arduinoen. Spændingsdeleren indstiller basisspændingen til 2,5V, så baseaflæsningerne for signalet skal være omkring 512 på den analoge Arduino -pin (halvvejs mellem 0 og 1023). Mine svinger +/- 30 omkring 520. Du kan muligvis se nogle udsving omkring dette tal.

Trin 4: Kalibrer din sensor for at registrere vibrationer

Når hanen åbnes, vil rørets vibrationer få piezoen til at generere en svingende strøm. Da baselæsningen aftager omkring 520, kan du beregne en amplitude omkring dette tal for at registrere vibrationer. Min tærskel er indstillet til 130, men du kan øge eller reducere dette afhængigt af de typer vibrationer, du vil mærke og følsomheden for dit særlige piezostykke. For at teste signalet skal du bruge mastik til at fastgøre piezo til en flad overflade. Prøv at trykke eller kradse på overfladen forskellige steder og forskellige intensiteter se, hvilken type aflæsninger du får på Arduino. For at reducere støj anbefaler jeg at beregne et glidende gennemsnit af input. Dette er en rå måde at bestemme bølgeamplitude på, der undgår falske positiver på grund af tilfældig statisk strøm. Mere avancerede metoder såsom FFT kan også bruges.// Sample Codeint sensor = 2; // Analog inint val = 0; // Aktuel læsning for analog pinint avg; // Løbende gennemsnit af bølgeamplitudeint MIDPOINT = 520; // Opsætning af basislæsningsrum () {Serial.begin (9600); avg = MIDDELPUNKT; // sæt gennemsnittet ved midtpunkt} hulrum () {val = analogRead (sensor); // Compute wave amplittue if (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } ellers {val = MIDTPOINT - val; } // beregne løbende gennemsnit fra amplitut avg = (gns. * 0,5) + (val * 0,5); hvis (gennemsnit> 130) {// vibration registreret! Serial.println ("TAP"); forsinkelse (100); // forsinkelse for at sikre, at den serielle port ikke er overbelastet}}

Trin 5: Opret en omgivende skærm

Hvis din sensor fungerer korrekt, kan du tilføje et omgivende display for at vise oplysningerne. Mine lysdioder er parret, så hver farve lyser af to lysdioder. For at gøre dette skal du vedhæfte 'in' (kort) ledningen for hver farve sammen og bruge en lavværdsmodstand, før du opretter forbindelse til Arduino. Tilslut jord (længere) ledning for alle LED'er og fastgør til jord på Arduino. Når LED'erne er tilsluttet, skal du bruge lysestagen til at huse skærmen. Da lysestagen er lavet af aluminium, kan det være en god idé at lægge en isolator, f.eks. Et stykke plast, på bunden af beholderen, før LED'erne indsættes for at forhindre, at kredsløbet kortsluttes.

Trin 6: Brug sensordata til at drive skærmen

Det tager mig cirka 10 sekunder at vaske mine hænder. Således har jeg programmeret displayet til at vise grønt lys i de første 10 sekunder, efter at hanen er tændt. Efter 10 sekunder tændes den gule LED. Displayet bliver rødt, hvis der stadig er vand på efter 20 sekunder, og begynder at blinke med det røde lys, hvis hanen forbliver i gang i 25 sekunder eller mere. Brug din fantasi til at oprette alternative displays!

Trin 7: Monter sensoren og displayet på et vandrør

Brug mastik eller ler til at fastgøre piezoen til hanen og et andet lag mastiks for at sikre displayet ovenpå. Du skal muligvis justere din tærskelamplitude eller 'MIDPOINT' fra trin 4. Signalet kan også være lidt påvirket af temperaturen af røret.

Trin 8: Fremtidige forslag

Du kan vælge at køre Arduino fra et batteri. En kommende vejledning viser dig, hvordan du kører denne skærm ved at trække strøm direkte fra selve rindende vand eller ved at udnytte omgivende lysenergi!