Hur man gör ett ammoniakdetekteringssats: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

I denna handledning kommer vi att visa dig hur du använder ammoniaksensorer, arduino och hallon för att mäta ammoniakkoncentrationen och varna om det finns läckage eller för hög koncentration i luften!

Detta projekt är vårt skolprojekt, faktiskt ville skolans kemiska laboratorium ha ett system för att upptäcka om koncentrationen av ammoniak i luften var för hög. I labbet finns det en kemisk laboratoriehuv, och eleverna måste slå på huven för att suga de kemiska ångorna. Men om de glömmer att slå på huven kan giftiga ångor spridas inuti labbet. Detta system gör det möjligt för den ansvariga läraren att få en varning om ammoniak (som är en giftig gas) avkänns utanför dessa kåpor.

Steg 1: Material

För detta projekt behöver du:

- 2x Ammoniaksensor MQ-137 (eller så mycket du vill)

- 1x Arduino Uno (den har en serieport)

- 1x Genuino Mega 2560 (eller andra kort med 2 eller flera seriella portar)

- 2x HC-05 Bluetooth-moduler

- 1x Raspberry Pi modell 3B

- 1x batteri 9V

- Ledningar, kablar och motstånd

Steg 2: Hämta data från sensorerna

Sensorer är anslutna till en arduino Uno.

För att realisera denna applikation måste den här sensorn drivas. För att göra detta används 5V och massan av arduino -kortet. Dessutom gör den analoga ingången A0 det möjligt att återställa motståndsvärdet som ges av sensorn. Dessutom drivs Arduino

Tyvärr ger dessa sensorer inte en linjär utgång proportionell mot ammoniakkoncentrationen. Dessa sensorer är gjorda av en elektrokemisk cell, vilket ändrar motståndet relaterat till koncentrationen. Motståndet går upp med koncentrationen.

Det verkliga problemet med dessa är att de är gjorda för att mäta olika typer av gas, och den elektrokemiska cellen reagerar konstigt. Till exempel, för samma prov av flytande ammoniak, ger båda sensorerna olika effekt. De är också ganska långsamma.

Hur som helst omvandlas motståndet från sensorn till 0-5V och sedan till "ppm" (= delar per miljon, det är en relevant enhet för att mäta gaskoncentration) av arduino, med hjälp av en trendkurva och dess ekvation anges i dokumentationen av dessa sensorer.

Steg 3: Skicka data via Bluetooth

För att ställa in sensorerna på olika platser i laboratoriet är de direkt anslutna till ett Arduino -kort som drivs av ett 9V -batteri. Och för att kommunicera resultaten av ammoniak i luften till Rapsberry -kortet används bluetooth -moduler. Det första kortet som är anslutet direkt till sensorkortet kallas slav.

För att kunna använda Bluetooth -modulerna måste de först konfigureras. För detta ändamål, anslut EN -stiftet på modulen till 5V (du bör se lysdioden blinka varannan sekund) och tryck på knappen på modulen. Telekod en tom kod i arduinoen och anslut modulens RX -stift till arduinoens TX -stift och vice versa. Efter det, gå in i seriell bildskärm, välj rätt Baud -hastighet (för oss var det 38400 Br) och skriv AT.

Om den seriella bildskärmen visar "Ok" gick du in i AT -läget. Du kan nu ställa in modulen som slav eller Master. Du hittar nedan en pdf med alla kommandon för AT -läget.

Följande webbplats visar stegen för att gå i AT-läge för vår bluetooth-modul:

Bluetooth -modulen använder 4 stift av arduino, 3.3V med en spänningsdelare, jord, TX och RX stiften. Användning av TX- och RX -stiften innebär att data överförs med kortets seriella port.

Glöm inte att stiftet RX på Bluetooth -modulen är anslutet till TX -stiftet på Arduino och vice versa.

Du bör se båda lysdioderna i Bluetooth -modulerna blinka 2 gånger varannan sekund när de är anslutna till varandra.

Både kvittot och sändningskoden realiseras på samma kort och bifogas här efter.

Steg 4: Ta emot data och överföra till Raspberry Pi

Denna del av projektet görs av arduino mega.

Detta kort är anslutet till en bluetooth -modul, konfigurerad för att ta emot data och hallon pi. Det heter Master.

I det här fallet använder Bluetooth -modulen en serieport och data överförs till hallon pi med en annan seriell port. Det är därför vi behöver ett kort med 2 eller fler seriell port.

Koden är nästan densamma som tidigare.

Steg 5: Loggningsdata och varningsfunktion

Raspberry pi loggar data var 5: e sekund (kan till exempel variera) i en.csv -fil och sparar den inom SD -kortets kapacitet.

Samtidigt kontrollerar hallon om koncentrationen inte är för hög (över 10 s / min kan variera) och skicka ett varningsmeddelande om så är fallet.

Men innan hallon kan skicka e -postmeddelandet behöver det lite konfiguration. För detta ändamål, gå till filen "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" och ändra parametrarna efter din personliga information. Du hittar ett exempel nedan (code_raspberry_conf.py).

När det gäller huvudkoden (blu_arduino_print.py) måste den importera några bibliotek som "seriell" för att fungera med USB -kommunikationsporten eller biblioteket "ssmtp" för att skicka e -postmeddelandet.

Ibland kan det uppstå ett fel när data skickas via Bluetooth. Faktum är att hallon bara kan läsa en rad när det finns ett nummer som avslutas med / n. Emellertid kan hallon ibland ta emot något annat som "\ r / n" eller bara "\ n". Så, för att undvika att programmet stängs av, använde vi kommandot Try - Except.

Efter det är det bara ett gäng "om" villkor.

Steg 6: Skapa fall

Nödvändig utrustning:

- 1 kopplingsdosa på 220*170*85 mm

- 1 kopplingsdosa på 153*110*55 mm

- Grön ertalon 500*15*15 mm

- 1,5 meter elkablar

- 2 Bluetooth -moduler

- 1 hallon

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- 9v batteri

- 1 hallon / Arduino anslutningskabel

- 2 motstånd på 2K ohm

- 2 motstånd på 1K ohm

- Lödmaskin

- Borrmaskin

- Borrbitar

- Skärtång

- Fick syn på

Vi började med två elektriska kopplingsdosor där nedskärningar gjordes. Först förverkligandet av sensorn/sändarelementet: två stöd för att fixa Genuino -kortet i grönt ERTALON. Sedan var det nödvändigt att klippa av locket för att sätta ammoniaksensorn och fixa det. Kablarna anslöts från sensorn till Genuino -kortet. Efter det satte vi bluetooth -modulen på lådan, lödde kablarna och kopplade dem med kortet. Slutligen var strömförsörjningen med ett 9V batteri integrerad och kabelansluten. När sensorn var klar kunde vi börja arbeta med mottagaren. För detta, på samma sätt som tidigare, började vi med att göra stöd för de två elektroniska korten (Raspberry och Arduino mega). Sedan skär vi ut facken för kablar och kontakter från hallon. Bluetooth -modulen fixades på samma sätt som tidigare. Därefter borrades hålen ovanpå lådan för att möjliggöra ventilation för de två elektroniska brädorna och för att undvika risk för överhettning. För att slutföra detta steg var alla kablar anslutna och projektet behöver bara drivas och testas.

Steg 7: Förbättringar

När det gäller förbättring kan flera punkter framkallas:

- Valet av mer effektiv sensor. De upptäcker faktiskt inte snabbt utseendet av ammoniak i luften. Lägg till detta att när de är mättade med ammoniak behöver de en viss tid för att bli av med det.

- Använde ett arduino -kort direkt med en Bluetooth -modul enligt specifikationen i vårt projekt. Tyvärr är Genuino 101 inte längre tillgänglig på den europeiska marknaden.

- Integrera en display i rutan där sensorn är placerad för att känna till koncentrationen på ett kontinuerligt sätt

- Se till att en graf skapas automatiskt från data som lagras i csv -filen.