Lågkostnadsvattenflödessensor och omgivande display: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

Vatten är en värdefull resurs. Miljontals människor har inte tillgång till rent dricksvatten, och så många som 4000 barn dör av vattenförorenade sjukdomar varje dag. Men vi fortsätter att vara slöseri med våra resurser. Det övergripande målet med detta projekt är att motivera ett mer hållbart beteende för vattenanvändning och öka medvetenheten om globala vattenfrågor. Detta är en instruktion om hur man grovt detekterar vattenflöde i ett rör och driver en omgivande display. Jag använder en piezo -givare, några lysdioder och en arduino. Enheten är en grov prototyp av vad som så småningom kommer att bli en övertygande teknik som motiverar hållbart beteende och ökar medvetenheten om vattenanvändning. Detta är ett projekt av Stacey Kuznetsov och Eric Paulos vid Living Environments Lab, vid Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Producerat avStacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net Videon nedan illustrerar en tidigare version av detta projekt, där en mikrofon används istället för ett piezo-element för att detektera vattenflöde. Du kommer att uppnå bättre prestanda när du använder en piezo -givare, så den här instruerbara informationen om piezo -tillvägagångssättet. Ett särskilt tack till Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison och Stuart Anderson för hjälp med idéer och design av detta projekt!

Steg 1: Samla material

Du behöver:- Brödbräda- Mikrokontroller (jag använde en Arduino)- Mastik- Piezo-givare (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Några lysdioder (jag använde 2 gula, 2 röda, 2 gröna)- Ljushållare eller behållare av liknande storlek- Wire- 1 Mohm (eller annat stort värde) motstånd- 4,7K motstånd (3)- 1K resistorer (1)- Lågvärdesresistorer (för lysdioderna)- Klipptrådar- Jumper Wires- Mastik- förstärkare (LM613)

Steg 2: Bygg kretsen

Kretsen består av en förstärkare för att öka signalen från piezon och en spänningsdelare för att lyfta grundspänningen. Det finns ett högvärdesmotstånd mellan de två ingångarna som bildar piezoen, som fungerar som ett neddragningsmotstånd för signalen.

Steg 3: Testa kretsen

Fäst piezon i kretsen och anslut arduino. Spänningsdelaren sätter basspänningen på 2,5V, så basavläsningarna för signalen ska vara runt 512 på Arduino analoga stift (halvvägs mellan 0 och 1023). Min varierar +/- 30 runt 520. Du kan se några fluktuationer kring detta nummer.

Steg 4: Kalibrera din sensor för att upptäcka vibrationer

När kranen slås på kommer rörets vibrationer att orsaka piezos fluktuerande ström. Eftersom basavläsningen avtar runt 520 kan du beräkna en amplitud kring detta nummer för att detektera vibrationer. Min tröskel är inställd på 130, men du kan öka eller minska detta beroende på vilka typer av vibrationer du vill känna och känsligheten för just ditt piezostycke. För att testa signalen, använd mastik för att fästa piezo på en plan yta. Prova att knacka eller repa på ytan på olika platser och olika intensiteter se vilken typ av avläsningar du får på Arduino. För att minska brus rekommenderar jag att du beräknar ett glidande medelvärde för ingången. Detta är ett rått sätt att bestämma vågamplituden som undviker falska positiva på grund av slumpmässig statisk ström. Mer avancerade metoder som FFT kan också användas.// Sample Codeint sensor = 2; // Analog inint val = 0; // Nuvarande avläsning för analog pinint avg; // Rinnande medelvärde för vågamplitudint MIDPOINT = 520; // Grundläsning av void -inställning () {Serial.begin (9600); avg = MELLANPUNKT; // ange medelvärde vid mittpunkt} void loop () {val = analogRead (sensor); // Beräkna vågförstärkning om (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } Annat {val = MIDPOINT - val; } // beräkna löpande medelvärde för amplituden avg = (avg * 0,5) + (val * 0,5); om (genomsnitt> 130) {// vibration upptäckt! Serial.println ("TAP"); fördröjning (100); // fördröjning för att säkerställa att seriell port inte överbelastas}}

Steg 5: Skapa en omgivande display

Om din sensor fungerar korrekt kan du lägga till en omgivande display för att visa informationen. Mina lysdioder är ihopkopplade så att varje färg lyser av två lysdioder. För att göra detta, fäst "in" (kort) ledningen för varje färg tillsammans och använd ett lågt värde motstånd innan du ansluter till Arduino. Anslut jordledningen (längre) för alla lysdioder och fäst den på jord på Arduino. När lysdioderna är anslutna, använd ljusstaken för att hysa displayen. Eftersom ljushållaren är tillverkad av aluminium, kan du lägga en isolator, t.ex. en plastbit, på botten av behållaren innan du sätter i lysdioderna för att förhindra att kretsen kortas ut.

Steg 6: Använd sensordata för att driva displayen

Det tar mig cirka 10 sekunder att tvätta händerna. Således har jag programmerat displayen för att visa grönt ljus under de första 10 sekunderna efter att kranen har slagits på. Efter 10 sekunder tänds den gula lysdioden. Displayen blir röd om vattnet förblir på efter 20 sekunder och börjar blinka med den röda lampan om kranen fortsätter att gå i 25 sekunder eller mer. Använd din fantasi för att skapa alternativa skärmar!

Steg 7: Montera sensorn och displayen på ett vattenrör

Använd mastik eller lera för att fästa piezo på kranen och ett annat lager av mastik för att säkra displayen ovanpå. Du kan behöva justera din tröskelamplitud eller 'MIDPOINT' från steg 4. Signalen kan också påverkas något av temperaturen av röret.

Steg 8: Framtida förslag

Du kan välja att driva Arduino från ett batteri. En kommande handledning visar hur du kör den här skärmen genom att dra ström direkt från själva rinnande vatten, eller genom att utnyttja omgivande ljusenergi!