Mita ya Kiwango cha Maji cha Saa halisi: Hatua 6 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Maagizo haya yanaelezea jinsi ya kujenga mita ya kiwango cha chini cha maji ya gharama nafuu, na ya matumizi katika visima vilivyochimbwa. Mita ya kiwango cha maji imeundwa kutundika ndani ya kisima kilichochimbwa, kupima kiwango cha maji mara moja kwa siku, na kutuma data kwa WiFi au unganisho la rununu kwenye ukurasa wa wavuti kwa kutazama na kupakua mara moja. Gharama kwa sehemu za kujenga mita ni takriban $ 200 kwa toleo la WiFi na Can $ 300 kwa toleo la rununu. Mita imeonyeshwa kwenye Mchoro 1. Ripoti kamili na maagizo ya ujenzi, orodha ya sehemu, vidokezo vya ujenzi na uendeshaji wa mita, na jinsi ya kufunga mita katika kisima cha maji hutolewa katika faili iliyoambatanishwa (Maagizo ya Kiwango cha Maji ya Maji.pdf). Mita za kiwango cha maji zimetumika kukuza mtandao wa kikanda, wa wakati halisi wa kina wa ufuatiliaji wa maji katika Nova Scotia, Canada: https://fletcher.novascotia.ca/DNRViewer/index.htm ……. Maagizo ya kujenga mita sawa inayopima maji kiwango cha joto, upitishaji na kiwango cha maji kinapatikana hapa:

Mita ya kiwango cha maji hutumia sensorer ya ultrasonic kupima kina kwa maji kwenye kisima. Sensor imeambatanishwa na kifaa cha Internet-of-Things (IoT) kinachounganisha na WiFi au mtandao wa rununu na kutuma data ya kiwango cha maji kwa huduma ya wavuti kuwa graphed. Huduma ya wavuti inayotumiwa katika mradi huu ni ThingSpeak.com, ambayo ni bure kutumia kwa miradi midogo isiyo ya kibiashara (chini ya ujumbe 8, 200 / siku). Ili toleo la mita ya WiFi ifanye kazi, lazima iwe karibu na mtandao wa WiFi. Visima vya maji vya ndani mara nyingi hukidhi hali hii kwa sababu ziko karibu na nyumba iliyo na WiFi. Mita haijumuishi logger ya data, badala yake hutuma data ya kiwango cha maji kwa ThingSpeak ambapo imehifadhiwa kwenye wingu. Kwa hivyo, ikiwa kuna shida ya usafirishaji wa data (kwa mfano wakati wa kukatika kwa mtandao) data ya kiwango cha maji kwa siku hiyo haisambazwa na imepotea kabisa.

Mita hiyo ilibuniwa na kupimwa kwa kipenyo kikubwa (0.9 m ndani ya kipenyo) kuchimba visima na kina kirefu cha maji (chini ya m 10 chini ya uso wa ardhi). Walakini, inaweza kutumika kupima viwango vya maji katika hali zingine, kama vile visima vya ufuatiliaji wa mazingira, visima vya kuchimba visima, na miili ya maji ya juu.

Ubunifu wa mita uliowasilishwa hapa ulibadilishwa baada ya mita ambayo ilitengenezwa kwa kupima viwango vya maji kwenye tanki la maji la ndani na kuripoti kiwango cha maji kupitia Twitter, iliyochapishwa na Tim Ousley mnamo 2015: https://www.instructables.com/id/Wi -Fi-Twitter-Wa…. Tofauti kuu kati ya muundo wa asili na muundo uliowasilishwa hapa ni uwezo wa kutumia mita kwenye betri za AA badala ya adapta ya nguvu ya waya, uwezo wa kutazama data kwenye grafu ya mfululizo wa wakati badala ya ujumbe wa Twitter, na matumizi ya sensorer ya ultrasonic ambayo imeundwa mahsusi kwa kupima viwango vya maji.

Maagizo ya hatua kwa hatua ya kujenga mita ya kiwango cha maji hutolewa hapa chini. Inashauriwa kuwa mjenzi asome hatua zote za ujenzi kabla ya kuanza mchakato wa ujenzi wa mita. Kifaa cha IoT kinachotumiwa katika mradi huu ni Particle Photon, na kwa hivyo katika sehemu zifuatazo maneno "Kifaa cha IoT" na "Photon" hutumiwa kwa kubadilishana.

Vifaa

Sehemu za elektroniki:

Sensorer - MaxBotix MB7389 (5m anuwai)

Kifaa cha IoT - Particle Photon iliyo na vichwa vya habari

Antenna (antenna ya ndani imewekwa ndani ya kesi ya mita) - 2.4 GHz, 6dBi, IPEX au kontakt u. FL, urefu wa 170 mm

Pakiti ya betri - 4 X AA

Waya - waya ya jumper na kushinikiza kwenye viunganisho (urefu wa 300 mm)

Betri - 4 X AA

Sehemu za Mabomba na Vifaa:

Bomba - ABS, 50 mm (2 inch) kipenyo, 125 mm urefu

Kofia ya juu, ABS, 50 mm (inchi 2), iliyofungwa na gasket ili kufanya muhuri usio na maji

Kofia ya chini, PVC, 50 mm (inchi 2) na uzi wa kike wa NPT wa inchi ili kutoshea kihisi

Vifungo vya bomba, ABS, 50 mm (inchi 2) kuunganisha kofia ya juu na chini kwenye bomba la ABS

Bolt ya macho na karanga 2, chuma cha pua (1/4 inchi) kutengeneza hanger kwenye kofia ya juu

Vifaa vingine: mkanda wa umeme, mkanda wa Teflon, solder, silicone, gundi kwa kesi ya kukusanyika

Hatua ya 1: Kusanya Uchunguzi wa Mita

Unganisha kesi ya mita kama inavyoonyeshwa kwenye Takwimu 1 na 2 hapo juu. Urefu wa mita iliyokusanyika, ncha kwa ncha ikiwa ni pamoja na sensorer na bolt ya macho, ni takriban 320 mm. Bomba la ABS la kipenyo cha 50 mm linalotumiwa kutengeneza kesi ya mita inapaswa kukatwa hadi takriban 125 mm kwa urefu. Hii inaruhusu nafasi ya kutosha ndani ya kesi hiyo kuweka kifaa cha IoT, kifurushi cha betri, na antenna ya ndani ya urefu wa 170 mm.

Funga viungo vyote na silicon au gundi ya ABS ili kufanya kesi iwe na maji. Hii ni muhimu sana, vinginevyo unyevu unaweza kuingia ndani ya kesi na kuharibu vifaa vya ndani. Kifurushi kidogo cha desiccant kinaweza kuwekwa ndani ya kesi hiyo ili kunyonya unyevu.

Sakinisha bolt ya jicho kwenye kofia ya juu kwa kuchimba shimo na kuingiza bolt ya macho na nati. Nati inapaswa kutumika kwa ndani na nje ya kesi ili kupata bolt ya macho. Silicon ndani ya kofia kwenye shimo la bolt ili kuifanya iwe na maji.

Hatua ya 2: Ambatisha waya kwa Sensor

Waya tatu (angalia Kielelezo 3a) lazima ziuzwe kwa sensor ili kuishikamana na Photon (i.e. pini za sensorer GND, V +, na Pin 2). Kuunganisha waya kwenye sensorer inaweza kuwa changamoto kwa sababu mashimo ya unganisho kwenye sensor ni ndogo na yanafungwa pamoja. Ni muhimu sana kwamba waya ziuzwe vizuri kwa sensa kwa hivyo kuna unganisho mzuri, wenye nguvu wa mwili na umeme na hakuna safu za solder kati ya waya zilizo karibu. Taa nzuri na lensi ya kukuza husaidia na mchakato wa kutengeneza. Kwa wale ambao hawana uzoefu wa awali wa kuuza, mazoezi mengine ya kutengeneza hupendekezwa kabla ya kuziunganisha waya kwenye sensorer. Mafunzo ya mkondoni juu ya jinsi ya kuuza hupatikana kutoka SparkFun Electronics (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder ……).

Baada ya waya kuuzwa kwa sensorer, waya yoyote iliyo wazi ambayo hutoka kwenye sensa inaweza kupunguzwa na wakata waya kwa urefu wa takriban 2 mm. Inashauriwa kuwa viungo vya solder vifunikwe na shanga nene ya silicon. Hii inapeana unganisho nguvu zaidi na inapunguza nafasi ya kutu na shida za umeme kwenye unganisho la sensa ikiwa unyevu unaingia kwenye kesi ya mita. Mkanda wa umeme pia unaweza kuzungushiwa waya tatu kwenye unganisho la sensa ili kutoa kinga ya ziada na misaada ya shida, ikipunguza nafasi ya waya kuvunjika kwenye viungo vya solder.

Waya za sensorer zinaweza kuwa na viunganishi vya aina ya kushinikiza (angalia Kielelezo 3b) upande mmoja ili kushikamana na Photon. Kutumia viunganisho vya kushinikiza hufanya iwe rahisi kukusanyika na kutenganisha mita. Waya za sensorer zinapaswa kuwa na urefu wa angalau 270 mm ili waweze kupanua urefu wote wa kesi ya mita. Urefu huu utaruhusu Photon kushikamana kutoka mwisho wa juu wa kesi na sensorer iliyoko chini mwisho wa kesi. Kumbuka kuwa urefu huu wa waya unapendekezwa kwamba bomba la ABS linalotumiwa kutengeneza kesi ya mita hukatwa kwa urefu wa 125 mm. Thibitisha mapema ya kukata na kuziunganisha waya kwa kihisi kwamba urefu wa waya wa 270 mm unatosha kupanua zaidi ya juu ya kesi ya mita ili Photon iweze kuunganishwa baada ya kesi hiyo kukusanywa na sensorer imeunganishwa kabisa kesi.

Sensor sasa inaweza kushikamana na kesi ya mita. Inapaswa kukazwa kwa nguvu ndani ya kofia ya chini, ukitumia mkanda wa Teflon kuhakikisha muhuri usio na maji.

Hatua ya 3: Ambatisha Sensorer, Ufungashaji wa Betri, na Antena kwenye Kifaa cha IoT

Ambatisha sensa, kifurushi cha betri, na antena kwenye Photon (Kielelezo 4), na weka sehemu zote kwenye kisanduku cha mita. Orodha ya viunganisho vya pini iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 4 imetolewa hapa chini. Sensorer na waya za pakiti za betri zinaweza kushikamana na kugeuza moja kwa moja kwenye Photon au na viunganishi vya aina ya kushinikiza ambavyo vinaambatanisha na pini za kichwa upande wa chini wa Photon (kama inavyoonekana kwenye Mchoro 2). Kutumia viunganishi vya kushinikiza hufanya iwe rahisi kutenganisha mita au kubadilisha Photon ikiwa inashindwa. Uunganisho wa antena kwenye Photon inahitaji kiunganishi cha aina ya u. FL (Kielelezo 4) na inahitaji kushinikizwa kwa nguvu kwenye Photon ili kufanya unganisho. Usifunge betri kwenye kifurushi cha betri hadi mita iwe tayari kupimwa au kusanikishwa kwenye kisima. Hakuna swichi ya kuwasha / kuzima iliyojumuishwa katika muundo huu, kwa hivyo mita imewashwa na kuzimwa kwa kusanikisha na kuondoa betri.

Orodha ya unganisho la pini kwenye kifaa cha IoT (Particle Photon):

Pini ya Photon D3 - unganisha kwa - Siri ya sensorer 2, data (waya wa hudhurungi)

Pini ya Photon D2 - unganisha kwa - Siri ya sensorer 6, V + (waya mwekundu)

Pini ya Photon GND - unganisha kwa - Siri ya sensorer 7, GND (waya mweusi)

Pini ya Photon VIN - unganisha na - Pakiti ya Betri, V + (waya mwekundu)

Pini ya Photon GND - unganisha na - Pakiti ya Betri, GND (waya mweusi)

Pini ya Photon u. FL - unganisha kwa - Antena

Hatua ya 4: Usanidi wa Programu

Hatua tano kuu zinahitajika kusanidi programu ya mita:

1. Unda akaunti ya Chembe ambayo itatoa kiolesura cha mkondoni na Photon. Ili kufanya hivyo, pakua programu ya rununu ya Particle kwa smartphone: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Baada ya kusanikisha programu, fungua akaunti ya Chembe na ufuate maagizo mkondoni ili kuongeza Photon kwenye akaunti. Kumbuka kuwa Photoni yoyote ya ziada inaweza kuongezwa kwenye akaunti hiyo bila hitaji la kupakua programu ya Chembe na kuunda akaunti tena.

2. Unda akaunti ya ThingSpeak https://thingspeak.com/login na usanidi kituo kipya kuonyesha data ya kiwango cha maji. Mfano wa ukurasa wa wavuti wa ThingSpeak kwa mita ya maji umeonyeshwa kwenye Kielelezo 5, ambacho kinaweza pia kutazamwa hapa: https://thingspeak.com/channel/316660. Maagizo ya kuanzisha kituo cha ThingSpeak hutolewa kwa https://docs.particle.io/tutorials/device-cloud/w… Kumbuka kuwa njia zingine za Photons zingine zinaweza kuongezwa kwenye akaunti hiyo bila hitaji la kuunda akaunti nyingine ya ThingSpeak.

3. "webhook" inahitajika ili kupitisha data ya kiwango cha maji kutoka Photon hadi kituo cha ThingSpeak. Maagizo ya kuanzisha kijitabu hutolewa kwa https://docs.particle.io/tutorials/device-cloud/w…. Ikiwa zaidi ya mita moja ya maji inajengwa, wavuti mpya yenye jina la kipekee lazima iundwe kwa kila Photon ya ziada.

4. Mtandao ambao uliundwa katika hatua iliyo hapo juu lazima uingizwe kwenye nambari inayotumia Photon. Nambari ya toleo la WiFi la mita ya kiwango cha maji hutolewa kwenye faili iliyoambatanishwa (Code1_WiFi.txt). Kwenye kompyuta, nenda kwenye ukurasa wa wavuti wa Chembe https://login.particle.io/login?redirect=https://… ingia kwenye akaunti ya Chembe, na uende kwenye kiolesura cha programu ya Chembe. Nakili nambari hiyo na uitumie kuunda programu mpya katika kiolesura cha programu ya Chembe. Ingiza jina la wavuti iliyoundwa juu ya mstari wa 87 wa nambari. Ili kufanya hivyo, futa maandishi ndani ya nukuu na ingiza jina jipya la wavuti ndani ya nukuu kwenye mstari wa 87, ambayo inasomeka kama ifuatavyo:

Particle.chapisha ("Ingiza_Webhook_Name_Inside_These_Quotes", Kamba (GWelevation, 2), PRIVATE);

5. Nambari hiyo sasa inaweza kuthibitishwa, kuokolewa, na kusanikishwa kwenye Photon. Kumbuka kuwa nambari imehifadhiwa ndani na imewekwa kwenye Photon kutoka wingu. Nambari hii itatumika kuendesha mita ya maji wakati iko kwenye kisima cha maji. Wakati wa usanikishaji wa uwanja, mabadiliko kadhaa yatahitajika kufanywa kwa nambari ili kuweka mzunguko wa kuripoti mara moja kwa siku na kuongeza habari juu ya kisima cha maji (hii imeelezewa kwenye faili iliyoambatanishwa Maagizo ya Kiwango cha Maji.pdf katika sehemu inayoitwa Kuweka mita katika Kisima cha Maji”).

Hatua ya 5: Jaribu Mita

Ujenzi wa mita na usanidi wa programu sasa umekamilika. Kwa wakati huu inashauriwa kuwa mita ipimwe. Vipimo viwili vinapaswa kukamilika. Jaribio la kwanza linatumiwa kuthibitisha kuwa mita inaweza kupima viwango vya maji kwa usahihi na kutuma data kwa ThingSpeak. Jaribio la pili linatumiwa kudhibitisha kuwa matumizi ya nguvu ya Photon yako ndani ya anuwai inayotarajiwa. Jaribio hili la pili linafaa kwa sababu betri zitashindwa mapema kuliko inavyotarajiwa ikiwa Photon inatumia nguvu nyingi.

Kwa madhumuni ya upimaji, nambari imewekwa ili kupima na kuripoti viwango vya maji kila dakika mbili. Huu ni wakati wa vitendo kusubiri kati ya vipimo wakati mita inajaribiwa. Ikiwa mzunguko tofauti wa kipimo unahitajika, badilisha ubadilishaji uitwao MeasureTime katika mstari wa 16 wa nambari kwa masafa ya kipimo unayotaka. Mzunguko wa kipimo umeingizwa kwa sekunde (yaani sekunde 120 sawa na dakika mbili).

Jaribio la kwanza linaweza kufanywa ofisini kwa kunyongwa mita juu ya sakafu, kuiwasha, na kukagua kuwa kituo cha ThingSpeak kinaripoti kwa usahihi umbali kati ya sensa na sakafu. Katika hali hii ya upimaji mapigo ya ultrasonic yanaonyesha kutoka kwenye sakafu, ambayo hutumiwa kuiga uso wa maji kwenye kisima.

Kwa jaribio la pili, mkondo wa umeme kati ya kifurushi cha betri na Photon inapaswa kupimwa ili kudhibitisha kuwa inalingana na maelezo katika jalada la Photon: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… Uzoefu umeonyesha kuwa jaribio hili husaidia kutambua vifaa vyenye kasoro vya IoT kabla ya kupelekwa uwanjani. Pima sasa kwa kuweka mita ya sasa kati ya waya chanya V + (waya mwekundu) kwenye kifurushi cha betri na pini ya VIN kwenye Photon. Ya sasa inapaswa kupimwa katika hali zote mbili za utendaji na hali ya usingizi mzito. Ili kufanya hivyo, washa Photon na itaanza katika hali ya uendeshaji (kama inavyoonyeshwa na LED kwenye Photon inayogeuza rangi ya cyan), ambayo inaendesha kwa takriban sekunde 20. Tumia mita ya sasa kuchunguza uendeshaji wa sasa wakati huu. Photon basi itaingia kwenye hali ya usingizi mzito kwa dakika mbili (kama inavyoonyeshwa na LED kwenye Photon inayozima). Tumia mita ya sasa kutazama usingizi mzito wa wakati huu. Sasa ya kufanya kazi inapaswa kuwa kati ya 80 na 100 mA, na usingizi mzito unapaswa kuwa kati ya 80 na 100 µA. Ikiwa sasa iko juu kuliko maadili haya, Photon inapaswa kubadilishwa.

Mita hiyo iko tayari kusanikishwa kwenye kisima cha maji (Kielelezo 6). Maagizo ya jinsi ya kufunga mita kwenye kisima cha maji hutolewa kwenye faili iliyoambatishwa (Maagizo ya Kiwango cha Maji ya Maagizo.pdf).

Hatua ya 6: Jinsi ya Kutengeneza Toleo la rununu la mita

Toleo la rununu la mita ya maji linaweza kujengwa kwa kufanya marekebisho kwenye orodha ya sehemu zilizoelezewa hapo awali, maagizo na nambari. Toleo la rununu halihitaji WiFi kwa sababu inaunganisha kwenye mtandao kupitia ishara ya rununu. Gharama za sehemu kujenga toleo la rununu la mita ni takriban $ 300 (bila ushuru na usafirishaji), pamoja na takriban $ 4 kwa mwezi kwa mpango wa data wa rununu unaokuja na kifaa cha IoT cha rununu.

Mita ya rununu hutumia sehemu sawa na hatua za ujenzi zilizoorodheshwa hapo juu na marekebisho yafuatayo:

• Badilisha kifaa cha WiFi IoT (Particle Photon) kwa kifaa cha IoT cha rununu (Particle Electron): https://store.particle.io/collections/cellular/pr…. Wakati wa kujenga mita, tumia viunganisho sawa vya pini vilivyoelezewa hapo juu kwa toleo la mita ya WiFi katika Hatua ya 3.

• Kifaa cha IoT cha rununu kinatumia nguvu zaidi kuliko toleo la WiFi, na kwa hivyo vyanzo viwili vya betri vinapendekezwa: betri ya Li-Po ya 3.7V, ambayo inakuja na kifaa cha IoT, na kifurushi cha betri kilicho na betri 4 za AA. Betri ya 3.7V LiPo inaambatisha moja kwa moja kwenye kifaa cha IoT na viunganisho vilivyotolewa. Kifurushi cha betri cha AA kimeambatanishwa na kifaa cha IoT kwa njia ile ile kama ilivyoelezwa hapo juu kwa toleo la mita ya WiFi katika Hatua ya 3. Upimaji wa uwanja umeonyesha kuwa toleo la rununu la mita litafanya kazi kwa takriban miezi 9 kwa kutumia usanidi wa betri ulioelezewa hapo juu.. Njia mbadala ya kutumia pakiti ya betri ya AA na 2000 mAh 3.7 V Li-Po ni kutumia betri moja ya 3.7V Li-Po yenye uwezo wa juu (k. 4000 au 5000 mAh).

• Antena ya nje lazima ishikamane na mita, kama vile: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p…. Hakikisha imepimwa kwa masafa yanayotumiwa na mtoa huduma wa rununu ambapo mita ya maji itatumika. Antena ambayo inakuja na kifaa cha IoT cha rununu haifai kwa matumizi ya nje. Antena ya nje inaweza kushikamana na kebo ndefu (3 m) inayoruhusu antena kushikamana na nje ya kisima kwenye kichwa cha kisima (Kielelezo 7). Inashauriwa kuwa kebo ya antena iingizwe chini ya kesi na ifungwe kabisa na silicon kuzuia unyevu kuingia (Mchoro 8). Kebo ya ugani ya ubora mzuri, isiyo na maji, ya nje ya coaxial inapendekezwa.

• Kifaa cha IoT cha rununu kinaendesha nambari tofauti na toleo la mita ya WiFi. Nambari ya toleo la rununu ya mita hutolewa kwenye faili iliyoambatishwa (Code2_Cellular.txt).