Vattenavhärdare Saltnivåmätare: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Vattenmjukgörare arbetar med en process som kallas jonbyte där kalcium- och magnesiumjoner från hårt vatten utbyts med natriumklorid (salt) via ett speciellt harts. Vattnet går in i ett tryckkärl där det rör sig genom hartskulorna, och kalcium och magnesium ersätts med natrium. Hartskulorna kommer så småningom att bli uttömda och inte kunna ta upp några hårda mineraler. Laddnings- eller regenereringsprocessen passerar en saltvattenlösning genom hartskulorna som lossnar hårdhetsmineralerna och spolar dem ofarligt till avloppet. Hartskulorna lämnas uppfräschade och redo att göra mer mjukat vatten.

Jonbytesvattenmjukgörare finns i många former och storlekar men alla har en sak gemensamt: en saltlösningstank som behöver fyllas med salt med några veckors mellanrum för att garantera en regelbunden tillförsel av mjukt vatten. Vattenmjukgörare är inte precis attraktiva utrustningar och därför förvisas de till någon otillgänglig plats, vilket innebär att ett särskilt besök krävs för att kontrollera saltnivån. Oftare än inte kommer ledtråden för att tillsätta mer salt från hushållsmedlemmar som tar tag i hårt vatten. En passande och glöm saltnivåsensor krävs som kan skicka en påminnelse när saltet är lågt i mjukgöraren. I denna instruktionsbok används en räckviddssensor för att mäta saltnivån i vattenavhärdaren varannan timme och resultatet publiceras på ThingSpeak. När saltnivån blir låg skickar ThingSpeak ett påminnelsemail för att fylla saltlake -tanken med salt. Alla komponenter för detta projekt är tillgängliga på eBay, som vanligt kommer de billigaste delarna från Asien. Även om du måste köpa alla komponenter kommer den totala kostnaden att vara cirka US $ 10. En mängd färdigheter som lödning eller användning av Arduino IDE behövs för att göra detta projekt. Alla dessa tekniker omfattas av andra instruktioner och upprepas inte här.

Tillbehör

AA batterihållareVL53L0X intervallmodul BAT43 Shottky-diod 100nF kondensator 2 x 5k motstånd 2 x 470 Ohm motstånd FT232RL seriell adapter modul AA storlek Litium Thionyl Chloride Battery ESP-07 mikrokontrollmodul Diverse, tråd, låda etc.

Steg 1: Saltnivådetektor

En VL53L0X används för att känna av saltytan i vattenavhärdaren. Sensorn fungerar genom att skicka ut en ljuspuls och mäta den tid det tar att reflektera tillbaka. Bästa resultat kommer från att använda en vit reflekterande yta i mörkret, precis vad vi har i saltbehållaren. Sensorn i sig är mycket liten och svår att hantera. Som sådan kan den köpas som en modul som innehåller ett I2C -gränssnitt. Detta gör det mycket lättare att ansluta till andra mikrokontroller som Arduino eller Raspberry Pi. Eftersom laser- och sensorfönstren är mycket små används ett lager plastfilm för att stoppa eventuell smuts som blockerar enheten. Modulen måste ligga platt överst på vattenavhärdaren så att ledningar eller lödning inte ska sticka ut på sensorsidan modulen. Detta uppnåddes genom att vila modulen under lödning, sensorn nedåt, på en träbit för att stoppa lödning eller trådbildande gupp på givarsidan.

Steg 2: Programmering av ESP-07

Avsikten var att göra saltnivåmonitorn batteridriven och därför valdes en version med bara ben av ESP8266-chipmodulen för att minimera standbyström och ge minst ett års batteritid. Till skillnad från några av de mer sofistikerade versionerna som inkluderar spänningsregulatorer och ett USB-gränssnitt, måste några extra komponenter läggas till de bara benen ESP-07 som används i detta projekt. En seriell adapter är tillfälligt ansluten för att blinka ESP-07 och övervaka serieporten under testningen. Tänk på att serieadaptern kommer att tas bort när vi är glada att allt fungerar korrekt, gör det inte för fast. Av någon anledning behövde SDA- och SCL -linjerna bytas för att få sensorn att fungera, prova detta om intervallet fastnar i full skala. Kanske en egendom av kinesisk tillverkning? Ett litiumionylkloridbatteri används för att driva detta projekt. AA-storlek på detta batteri har en konstant spänning på 3,6V och 2600 mAh kapacitet, perfekt för att driva ESP-07. Dessa batterier finns hos specialiserade batterileverantörer men inte i de vanliga butikerna. Jag antar att de inte vågar släppa ut allmänheten på ett batteri med dubbelt så mycket som normal spänning!

När ESP-07 startar gör stiften konstiga saker tills den är klar med startrutinen. Som en säkerhetsåtgärd ingår motstånd i anslutningarna till modulutgångarna för att förhindra skadliga strömmar. Arduino -skissen för detta projekt bifogas i textfilen. Som vanligt måste du redigera den med dina egna routeruppgifter och en API -nyckel från ditt ThingSpeak -konto. Dessutom används en statisk IP -adress för att påskynda WiFi -anslutningstiden och spara ström. Detta kan innebära att IP -adresserna ändras så att de matchar ditt nätverk. Observera kommatecken används i IP -adressen och inte en punkt! Det finns en enorm mängd information på internet om att blinka och använda ESP8266 om du behöver mer hjälp. Sammanfattningsvis fortsätter blinkningen enligt följande:

Starta Arduino IDE på datorn och se till att ESP8266 -kortet är installerat och valt Du kan behöva installera bibliotek för sensorn och WiFi Ladda i bildskärmen som bifogas nedan och ändra efter behov Kontrollera skisskompileringen utan fel Anslut GPIO0 till marken via ett 5k -motstånd Slot batteri i hållaren Anslut USB -adaptern Ladda upp koden och kontrollera att den ansluter korrekt Ta bort batteriet och ta sedan bort GPIO0 -anslutningen. Starta seriell bildskärm och byt ut batteriet Du bör hälsas med serieutskrifter från skissen innan modulen går i viloläge

Att minska cykeltiden till cirka 20 sekunder kommer att göra felsökning mycket enklare. Beroende på din router kan anslutningstiden behöva justeras för att ge en pålitlig länk. När allt fungerar kan USB -adaptern tas bort och monitorn kan kopplas upp för service.

Steg 3: Slutlig kabeldragning

När vi tror att bildskärmen är konfigurerad som vi vill ha den kan ledningarna städas som på bilden. Den röda lysdioden bör tas bort eftersom detta är ett strömavbrott under djup sömn. Det kan försiktigt pingas av med en skruvmejsel eller ej lödas. Om WiFi -signalen är på den låga sidan kan räckvidden förbättras genom att ansluta en extern antenn. I detta fall måste länken som förenar den keramiska antennen tas bort som lysdioden. Det måste alltid vara en extern antenn ansluten om ESP-07 används utan den keramiska antennlänken.

Steg 4: Installation av sensor

Sensorn behöver monteras över den högsta saltnivån i saltlake -tanken. I denna installation visade sig locket på vattenavhärdaren vara en bekväm plats att placera sensorn. Ett litet hål borras i locket så att sensorn kan se saltnivån. Eftersom saltlake -blandningen är mycket frätande används ett lager av plastfolie för att täcka hålet och skydda sensorn. Batteriet och ESP-07 kan också monteras bredvid sensorn på locket. Det finns alltid möjlighet att ansluta en extern antenn om WiFi-signalstyrkan visar sig marginell. I denna installation var sensorn, ESP-07 och batteriet bara limmad på toppen av locket när vattenavhärdaren var undanstoppad i ett skåp. Ett korrekt fall skulle behövas i mer utsatta situationer.

Steg 5: Batterilivslängd

För att uppskatta batteriets livslängd måste vi mäta standby -ström och ström när monitorn är vaken. Detta visade sig vara ganska svårt eftersom ESP-07 lätt kan låsas när man gör ändringar som att ändra mätaravstånd. Den slutliga lösningen var att lägga till ett 0,1 Ohm motstånd i strömkabeln och mäta strömmen med ett omfång under vakningstiden. Varje mätning varade 6,7 sekunder med en genomsnittlig ström på 77mA. Sovström mättes genom att sätta en diod och 5k motstånd parallellt i strömkabeln. Dioden bär väckströmmen men den låga standbyströmmen bärs av motståndet. Detta gav en standby -ström på 28,8 uA. Sömntiden i programmet är inställd på cirka 1 timme mellan mätningarna. Över ett år kommer monitorn att använda 250 mAh i vänteläge och 1255 mAh vaken eller totalt 1505 mAh. Batteriet på 2600 mAh som används i den här bildskärmen ska enkelt vara över ett år. Batteriets livslängd kan förlängas ytterligare genom att mäta saltnivån mindre ofta. Tyvärr kan sömntiden för ESP-07 inte enkelt göras längre än cirka en timme. En väg runt detta problem är att väcka ESP-07 varje timme för att sedan somna om igen omedelbart. Det finns ett val att inte väcka modemet och diagrammet visar att detta halverar mängden ström som används. Genom att mäta saltnivån bara 4 gånger om dagen kan vi förvänta oss en batterilivslängd på cirka 5 år. Koden nedan använder ESP8266 RTC -minne för att lagra hur många gånger modulen har varit i djup sömn. I den här skissen finns det 6 sömnperioder innan du gör en mätning som ger 7 timmar mellan avläsningarna. Naturligtvis kan detta finjusteras till din ansökan. Klicka alltid fast batteriet ordentligt, en avbruten anslutning kan låsa ESP-07 och tömma batteriet. Batteriet ska räcka flera år innan det byts ut mot dessa längre sömntider. Återigen är det bäst att testa modulen med 10 sekunders sömn, 7 timmar är lång tid att vänta för att kontrollera om den fungerar …

Steg 6: Saltnivådiagram

De två diagrammen visar saltnivån i vattenavhärdaren och WiFi -signalstyrkan, ett användbart felsökningsverktyg. Regenerering av denna vattenavhärdare är mätarstyrd och tankarna kan bytas när som helst på dygnet. Saltnivådiagrammet indikerar när regenerering skedde och tiden mellan regenereringen ger en uppfattning om vattenanvändning. Denna monitor visar inte bara när mer salt behövs utan på en uppmätt mjukgörare, den kan markera överdriven vattenanvändning. VL53L0X har en räckvidd på upp till cirka 2 m, beroende på den reflekterande ytan. Andra applikationer är möjliga som övervakning av olje- eller vattentanknivåer där djupet ändras långsamt över tiden.

Steg 7: E -postpåminnelse

Påminnelsemail om låga saltnivåer kan skickas från ThingSpeak. Detta innebär att du installerar två appar från APPS -menyn, den första är en MATLAB -analys som kommer att skriva och skicka ett e -postmeddelande om saltnivån överskrider en definierad gräns. Den andra appen är en TimeControl där du kan bestämma hur ofta du vill kontrollera saltnivån. Inställningen av TimeControl -appen är ganska intuitiv, i detta fall kontrolleras saltnivån dagligen genom att köra MATLAB -analysen. Ett tjatande e -postmeddelande kommer att skickas dagligen när saltnivån når den låga nivån. MATLAB -analysen som används i denna instruktion bifogas nedan. Det kommer att behöva uppdateras med ditt eget kanal -ID och ApiKey. Minsta saltnivå för din tank måste också infogas i 'if' -uttalandet. Förhoppningsvis ger detta tillräckligt med detaljer för att ta emot e -postmeddelanden utan att behöva fördjupa sig i det komplicerade med ThingSpeak -kodning.