Бодит цагийн худгийн усны түвшин хэмжигч: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Эдгээр заавар нь ухсан худагт ашиглахын тулд хямд үнээр, бодит цагийн усны түвшинг хэрхэн хэмжих талаар тайлбарласан болно. Усны түвшинг хэмжигч нь ухсан худгийн дотор өлгөх, усны түвшинг өдөрт нэг удаа хэмжих, өгөгдлийг WiFi эсвэл үүрэн холболтоор вэб хуудсанд илгээх, шууд үзэх, татаж авах зориулалттай. Тоолуур хийх хэсгүүдийн өртөг нь WiFi хувилбарын хувьд ойролцоогоор 200 доллар, үүрэн хувилбарын хувьд 300 доллар болно. Тоолуурыг Зураг 1 -д үзүүлэв. Барилгын зааварчилгаа, эд ангиудын жагсаалт, тоолуурыг бүтээх, ажиллуулах зөвлөмж, усны худагт тоолуурыг хэрхэн суурилуулах тухай бүрэн тайланг хавсаргасан файлд оруулсан болно (Усны түвшин хэмжигч заавар.pdf). Усны түвшний тоолуурыг Канадын Нова Скотиа мужид усны түвшинг хянах бүс нутгийн бодит цагийн сүлжээг бий болгоход ашигласан болно. температур, цахилгаан дамжуулах чанар, усны түвшинг эндээс авах боломжтой:

Усны түвшний тоолуур нь хэт авианы мэдрэгч ашиглан худаг дахь усны гүнийг хэмждэг. Мэдрэгч нь Wi-Fi эсвэл үүрэн сүлжээнд холбогдож, усны түвшний өгөгдлийг вэб үйлчилгээ рүү илгээдэг Интернетийн зүйл (IoT) төхөөрөмжид хавсаргасан болно. Энэхүү төсөлд ашигладаг вэб үйлчилгээ нь ThingSpeak.com бөгөөд арилжааны бус жижиг төслүүдэд ашиглахад үнэ төлбөргүй байдаг (өдөрт 8, 200 мессежээс бага). Тоолуурын WiFi хувилбарыг ажиллуулахын тулд үүнийг WiFi сүлжээнд ойрхон байрлуулах ёстой. Дотоодын усны худаг нь WiFi -тэй байшингийн ойролцоо байрладаг тул энэ нөхцлийг хангадаг. Тоолуур нь өгөгдөл бүртгэгчийг оруулаагүй бөгөөд үүний дотор усны түвшний мэдээллийг ThingSpeak руу илгээдэг. Тиймээс, хэрэв мэдээлэл дамжуулах асуудал гарвал (жишээлбэл, интернет тасарсан үед) тухайн өдрийн усны түвшний мэдээлэл дамжуулагдаагүй бөгөөд бүрмөсөн алга болдог.

Тоолуурыг том диаметртэй (дотоод диаметр нь 0.9 м) усны гүехэн гүнтэй (газрын гадаргаас 10 м -ээс доош) худаг гаргахад зориулан туршиж, туршсан болно. Гэсэн хэдий ч үүнийг байгаль орчны хяналтын худаг, өрөмдсөн худаг, гадаргын усны биет гэх мэт бусад нөхцөлд усны түвшинг хэмжихэд ашиглаж болно.

Энд танилцуулсан тоолуурын загварыг 2015 онд Tim Ousley -ээс нийтэлсэн ахуйн усны савны усны түвшинг хэмжих, усны түвшинг твиттерээр мэдээлэх зориулалттай тоолуурын дараа өөрчилсөн болно: https://www.instructables.com/id/Wi -Fi-Twitter-Wa…. Анхны загвар ба энд танилцуулсан дизайны гол ялгаа нь тоолуурыг утастай цахилгаан адаптерийн оронд AA батерейгаар ажиллуулах, өгөгдлийг твиттер зурвасын оронд цагийн цуврал графикаар харах чадвар, хэрэглээ юм. усны түвшинг хэмжихэд тусгайлан зориулагдсан хэт авианы мэдрэгч.

Усны түвшний тоолуурыг бий болгох алхам алхмаар зааварчилгааг доор өгөв. Тоолуур барих процессыг эхлүүлэхийн өмнө барилгачин бүх барилгын үе шатыг уншихыг зөвлөж байна. Энэхүү төсөлд ашигласан IoT төхөөрөмж нь бөөмийн фотон тул дараагийн хэсэгт "IoT төхөөрөмж" ба "фотон" гэсэн нэр томъёог хооронд нь сольж ашигладаг.

Хангамж

Цахим эд анги:

Мэдрэгч - MaxBotix MB7389 (5 метрийн зайтай)

IoT төхөөрөмж - Толгой бүхий Particle Photon

Антен (тоолуурын хайрцагт суурилуулсан дотоод антенн) - 2.4 GHz, 6dBi, IPEX эсвэл u. FL холбогч, 170 мм урт

Зайны багц - 4 X AA

Утас - 300 мм урт холбогчтой холбогч утас

Батерей - 4 X AA

Сантехник ба тоног төхөөрөмжийн эд ангиуд:

Хоолой - ABS, 50 мм (2 инч) диаметртэй, 125 мм урт

Дээд таг, ABS, 50 мм (2 инч), ус үл нэвтрэх битүүмжлэл хийхийн тулд жийргэвчтэй урсгалтай

Доод таг, PVC, 50 мм (2 инч) ¾ инчийн эмэгтэй NPT утас бүхий мэдрэгчтэй

2 Хоолойн холбогч, ABS, 50 мм (2 инч) дээд ба доод тагийг ABS хоолойд холбох

Нүдний боолт ба 2 самар, зэвэрдэггүй ган (1/4 инч) дээд таг дээр өлгүүр хийх

Бусад материал: цахилгаан соронзон хальс, тефлон соронзон хальс, гагнуур, силикон, хайрцаг угсрах цавуу

Алхам 1: Тоолуурын хайрцгийг угсарна уу

Тоолуурын хайрцгийг дээрх 1 ба 2 -р зурагт үзүүлсэн шиг угсарна. Мэдрэгч ба нүдний боолтыг багтаасан угсарсан тоолуурын нийт урт нь ойролцоогоор 320 мм байна. Тоолуурын хайрцгийг хийхэд ашигладаг 50 мм диаметртэй ABS хоолойг ойролцоогоор 125 мм урттай хэрчинэ. Энэ нь IoT төхөөрөмж, батерейны багц, 170 мм урттай дотоод антенны багтаамжийг хадгалах боломжтой болно.

Бүрхүүлийг ус нэвтэрдэггүй болгохын тулд бүх үеийг цахиур эсвэл ABS цавуугаар битүүмжилнэ. Энэ нь маш чухал юм, эс тэгвээс чийг нь хайрцаг дотор орж, дотоод эд ангиудыг сүйтгэж болзошгүй юм. Чийгийг шингээхийн тулд хатаагч жижиг хайрцгийг хайрцагны дотор байрлуулж болно.

Нүх өрөмдөж, нүдний боолт, самар оруулах замаар дээд таганд нүдний боолт суурилуулна. Нүдний боолтыг бэхлэхийн тулд хайрцагны дотор болон гадна талд самар ашиглах ёстой. Ус үл нэвтрүүлэхийн тулд боолтны нүхэнд тагны дотор талын цахиурыг хийнэ.

Алхам 2: Утсыг мэдрэгч рүү холбоно уу

Фотон дээр холбохын тулд гурван утсыг (Зураг 3а -г үзнэ үү) мэдрэгч рүү гагнах ёстой (өөрөөр хэлбэл GND, V+, Pin 2 мэдрэгч тээглүүр). Мэдрэгчийн холболтын нүхнүүд жижиг бөгөөд хоорондоо ойрхон байдаг тул утсыг мэдрэгч рүү гагнах нь хэцүү байдаг. Утсыг мэдрэгч рүү зөв гагнах нь маш чухал бөгөөд ингэснээр сайн, хүчтэй физик болон цахилгаан холболт байх бөгөөд зэргэлдээх утаснуудын хооронд гагнуурын нум байхгүй болно. Сайн гэрэлтүүлэг, томруулдаг линз нь гагнуурын процесст тусалдаг. Өмнө нь гагнах туршлагагүй хүмүүсийн хувьд утсыг мэдрэгч рүү гагнахаасаа өмнө гагнах дадлага хийхийг зөвлөж байна. Хэрхэн гагнах тухай онлайн хичээлийг SparkFun Electronics дээрээс авах боломжтой (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder…).

Утсыг мэдрэгч рүү гагнаж дууссаны дараа мэдрэгчээс гарч байгаа илүүдэл нүцгэн утсыг ойролцоогоор 2 мм урттай утсан таслагчаар хайчилж болно. Гагнуурын үеийг зузаан цахиураар бүрэхийг зөвлөж байна. Энэ нь холболтыг илүү хүчирхэг болгож, тоолуурын хайрцагт чийг орох тохиолдолд мэдрэгчийн холболтонд зэврэлт, цахилгааны асуудал үүсэх магадлалыг бууруулдаг. Цахилгаан соронзон хальсыг мэдрэгчийн холболт дээр гурван утсаар ороож, нэмэлт хамгаалалт, омог тайлах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр утаснууд нь гагнуурын холболт дээр тасрах магадлалыг бууруулдаг.

Мэдрэгчийн утаснууд нь нэг талд нь түлхэх хэлбэрийн холбогчтой байж болно (Зураг 3б-ийг үзнэ үү). Түлхэх холбогчийг ашиглах нь тоолуурыг угсрах, задлахад хялбар болгодог. Мэдрэгчийн утас нь дор хаяж 270 мм байх ёстой бөгөөд ингэснээр тоолуурын хайрцгийг бүхэлд нь уртасгаж болно. Энэхүү урт нь Photon -ийг хайрцагны дээд үзүүрээс доод талын төгсгөлд мэдрэгч байрлуулах боломжийг олгоно. Энэхүү санал болгож буй утасны урт нь тоолуурын хайрцгийг хийхэд ашигладаг ABS хоолойг 125 мм урттай зүссэн гэж үздэг болохыг анхаарна уу. 270 мм -ийн урттай утас нь тоолуурын хайрцгийн дээд талаас цааш сунахад хангалттай гэдгийг утсыг хайчлах, гагнахаас өмнө баталгаажуулж, уг хайрцгийг угсарч, мэдрэгчийг тогтмол холбосны дараа Фотоныг холбох боломжтой болно. тохиолдол.

Мэдрэгчийг одоо тоолуурын хайрцагт хавсаргаж болно. Энэ нь ус үл нэвтрэх битүүмжлэлийг хангахын тулд тефлон соронзон хальс ашиглан ёроолын таг руу шургуулна.

Алхам 3: Мэдрэгч, батерейны багц, антенныг IoT төхөөрөмжид холбоно уу

Мэдрэгч, батерейны багц, антенныг Photon -д холбож (Зураг 4), бүх хэсгийг тоолуурын хайрцагт оруулна уу. Зураг 4 -т заасан зүү холболтуудын жагсаалтыг доор үзүүлэв. Мэдрэгч ба батерейны утсыг шууд Photon руу гагнах эсвэл Photon-ийн доод талд байрлах толгойн зүү дээр бэхлэх түлхэх холбогчоор бэхлэх боломжтой (Зураг 2-т харуулав). Түлхэх холбогчийг ашиглах нь тоолуурыг задлах эсвэл хэрэв ажиллахгүй бол Photon-ийг солиход хялбар болгодог. Photon дээрх антенны холболт нь u. FL төрлийн холбогч шаарддаг (Зураг 4) бөгөөд холболтыг хийхийн тулд Photon дээр маш хүчтэй дарах хэрэгтэй. Тоолуурыг турших буюу худагт суулгахад бэлэн болтол батерейг батерейнд бүү суулгаарай. Энэхүү загварт асаах/унтраах унтраалга байхгүй тул батерейг суурилуулж, салгаснаар тоолуурыг асааж, унтраана.

IoT төхөөрөмж дээрх зүү холболтын жагсаалт (Particle Photon):

Photon pin D3 - холбох - Мэдрэгчийн зүү 2, өгөгдөл (хүрэн утас)

Photon pin D2 - холбох - Мэдрэгчийн зүү 6, V+ (улаан утас)

Photon pin GND - холбох - Sensor pin 7, GND (хар утас)

Photon pin VIN - холбогдох - Батерейны багц, V+ (улаан утас)

Photon pin GND - холбогдох - Батерейны багц, GND (хар утас)

Photon u. FL зүү - Антен руу холбогдох

Алхам 4: Програм хангамжийн тохиргоо

Тоолуурын програм хангамжийг тохируулахын тулд таван үндсэн алхам шаардлагатай.

1. Photon -той онлайн интерфэйсийг хангах Бөөмийн данс үүсгэнэ үү. Үүнийг хийхийн тулд Particle гар утасны програмыг ухаалаг гар утсанд татаж аваарай: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Аппликешныг суулгасны дараа Particle данс үүсгээд онлайн зааварчилгааг дагана уу. Particle програмыг татаж аваад дахин данс үүсгэх шаардлагагүйгээр нэмэлт фотонуудыг нэг дансанд нэмж болно гэдгийг анхаарна уу.

2. ThingSpeak https://thingspeak.com/login данс үүсгээд усны түвшний өгөгдлийг харуулах шинэ суваг үүсгэнэ үү. Усны тоолуурт зориулсан ThingSpeak вэб хуудасны жишээг Зураг 5 -т үзүүлэв, үүнийг эндээс үзэх боломжтой: https://thingspeak.com/channels/316660. ThingSpeak суваг тохируулах зааврыг https://docs.particle.io/tutorials/device-cloud/w вэбсайтаас үзнэ үү. Бусад ThronSpeak акаунт үүсгэх шаардлагагүйгээр бусад фотоны нэмэлт сувгийг нэг дансанд нэмж болно гэдгийг анхаарна уу..

3. Фотоноос усны түвшний мэдээллийг ThingSpeak суваг руу дамжуулахын тулд "webhook" шаардлагатай. Webhook тохируулах зааврыг https://docs.particle.io/tutorials/device-cloud/w… хаягаар оруулав. Хэрэв нэгээс олон усны тоолуур барьж байгаа бол нэмэлт Photon бүрт өвөрмөц нэртэй шинэ вэб хуукийг бий болгох ёстой.

4. Дээрх алхам дээр бүтээгдсэн webhook -ийг Photon -ийг ажиллуулдаг кодонд оруулах ёстой. Усны түвшин хэмжигчийн WiFi хувилбарын кодыг хавсаргасан файлд оруулсан болно (Code1_WiFi.txt). Компьютер дээр Particle вэб хуудас руу орж, Particle данс руу нэвтэрч орно уу. Кодыг хуулж аваад Particle програмын интерфейс дээр шинэ програм үүсгэхэд ашиглана уу. Дээрх вэб хуукийн нэрийг кодын 87 -р мөрөнд оруулна уу. Үүнийг хийхийн тулд ишлэл доторх текстийг устгаад 87 -р мөрийн ишлэл дотор шинэ webhook нэрийг оруулна уу.

Particle.publish ("Insert_Webhook_Name_Inside_These_Quotes", String (GWelevation, 2), ХУВИЙН);

5. Одоо кодыг баталгаажуулж, хадгалаад Photon дээр суулгаж болно. Кодыг үүлнээс Photon дээр хадгалж суулгадаг болохыг анхаарна уу. Энэхүү кодыг усны тоолуурыг усны худагт байх үед ажиллуулахад ашиглах болно. Хээрийн суурилуулалтын явцад тайлагнах давтамжийг өдөрт нэг удаа тохируулж, усны худгийн талаар мэдээлэл оруулахын тулд кодод зарим өөрчлөлт оруулах шаардлагатай болно (үүнийг хавсаргасан "Усны түвшин хэмжигч Instructions.pdf" файлын "хэсэгт" хэсэгт тайлбарласан болно. Тоолуурыг усны худагт суурилуулах ").

Алхам 5: Тоолуурыг туршиж үзээрэй

Тоолуурын бүтэц, програм хангамжийн тохиргоо дууссан. Энэ үед тоолуурыг туршиж үзэхийг зөвлөж байна. Хоёр туршилтыг бөглөх ёстой. Эхний туршилтыг тоолуур нь усны түвшинг зөв хэмжиж, мэдээллийг ThingSpeak руу илгээх боломжтой гэдгийг батлахад ашигладаг. Хоёр дахь туршилтыг Photon -ийн эрчим хүчний хэрэглээ хүлээгдэж буй хязгаарт байгааг батлахад ашигладаг. Фотон хэт их хүч хэрэглэж байгаа тохиолдолд батерей нь хүлээгдэж байснаас хурдан бүтэлгүйтэх тул энэ хоёрдахь туршилт нь ашигтай болно.

Туршилтын зорилгоор кодыг усны түвшинг хоёр минут тутамд хэмжиж, тайлагнахаар тохируулсан болно. Энэ бол тоолуурыг туршиж байх үед хэмжих хооронд хүлээх практик хугацаа юм. Хэрэв өөр хэмжих давтамж шаардлагатай бол кодын 16 -р мөрөнд MeasureTime гэж нэрлэгддэг хувьсагчийг хүссэн хэмжих давтамж болгон өөрчилнө үү. Хэмжилтийн давтамжийг секундээр оруулна (өөрөөр хэлбэл 120 секунд нь хоёр минуттай тэнцэнэ).

Тоолуурыг шалнаас дээш өлгөх, асаах, ThingSpeak суваг нь мэдрэгч болон шал хоорондын зайг үнэн зөв мэдээлсэн эсэхийг шалгах замаар эхний туршилтыг оффис дээр хийж болно. Энэхүү туршилтын хувилбарт хэт авианы импульс нь шалан дээрээс тусдаг бөгөөд энэ нь худгийн усны гадаргууг дуурайхад ашигладаг.

Хоёрдахь туршилтын хувьд батерейны багц ба Photon хоёрын хоорондох цахилгаан гүйдлийг хэмжих шаардлагатай бөгөөд энэ нь Photon мэдээллийн хүснэгтийн техникийн үзүүлэлтүүдтэй нийцэж байгаа эсэхийг баталгаажуулах ёстой: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… Туршлагаас үзэхэд энэхүү туршилт нь гэмтэлтэй IoT төхөөрөмжийг газар дээр нь байршуулахаас өмнө тодорхойлоход тусалдаг. Батерей дээрх эерэг V+ утас (улаан утас) ба Фотон дээрх VIN зүү хоёрын хооронд гүйдлийн тоолуур байрлуулж гүйдлийг хэмжинэ. Гүйдлийг ажлын горим болон гүн унтах горимд хэмжих ёстой. Үүнийг хийхийн тулд Photon -ийг асаагаарай, энэ нь ойролцоогоор 20 секундын турш ажилладаг (Photon дээрх цэнхэр өнгийг эргүүлж буй LED -ээр харуулсны дагуу) ажиллаж эхлэх болно. Энэ үед ажиллаж байгаа гүйдлийг ажиглахын тулд одоогийн тоолуурыг ашиглана уу. Фотон дараа нь автоматаар хоёр минутын турш гүн унтах горимд шилжих болно (Фотон дээрх LED -ээр унтрах болно). Одоогийн тоолуур ашиглан гүн нойрны урсгалыг ажиглаарай. Ашиглалтын гүйдэл нь 80-100 мА хооронд байх ёстой бөгөөд гүн унтах гүйдэл нь 80-100 мкА хооронд байх ёстой. Хэрэв гүйдэл эдгээр утгаас өндөр байвал фотоныг солих шаардлагатай.

Одоо тоолуурыг усны худагт суулгахад бэлэн боллоо (Зураг 6). Тоолуурыг усны худагт хэрхэн яаж суулгах тухай зааврыг хавсаргасан файлд өгсөн болно (Усны түвшин хэмжигч заавар.pdf).

Алхам 6: Тоолуурын үүрэн хувилбарыг хэрхэн яаж хийх вэ

Усны тоолуурын үүрэн хувилбарыг өмнө тайлбарласан хэсгүүдийн жагсаалт, заавар, кодод өөрчлөлт оруулах замаар хийж болно. Үүрэн хувилбар нь үүрэн дохиогоор интернетэд холбогддог тул WiFi ашиглах шаардлагагүй. Тоолуурын үүрэн хувилбарыг бүтээх эд ангиудын өртөг нь ойролцоогоор 300 доллар (татвар, тээвэрлэлтийг оруулаагүй) бөгөөд үүнээс гадна үүрэн IoT төхөөрөмжтэй хамт ирдэг үүрэн холбооны төлөвлөгөөний хувьд ойролцоогоор 4 доллар болно.

Үүрэн тоолуур нь дээр дурдсан ижил хэсгүүд болон барилгын үе шатуудыг дараах өөрчлөлтүүдээр ашигладаг.

• WiFi IoT төхөөрөмжийг (Particle Photon) үүрэн IoT төхөөрөмжөөр (Particle Electron) орлуулна уу: https://store.particle.io/collections/cellular/pr…. Тоолуурыг бүтээхдээ 3 -р алхам дээрх тоолуурын WiFi хувилбарт дээр дурдсан ижил холболтыг ашиглана уу.

• Үүрэн IoT төхөөрөмж нь WiFi хувилбараас илүү их хүч зарцуулдаг тул зайны хоёр эх үүсвэрийг ашиглахыг зөвлөж байна: 3.7V Li-Po зай, IoT төхөөрөмжтэй хамт, 4 АА батерейтай. 3.7V LiPo батерей нь өгсөн холбогчийг ашиглан IoT төхөөрөмжид шууд холбогддог. AA батерейны багцыг IoT төхөөрөмжид дээр дурдсантай адилаар тоолуурын WiFi хувилбарт 3 -р алхам дээр хавсаргасан болно. Хээрийн туршилт нь тоолуурын үүрэн хувилбар нь дээр дурдсан батерейны тохиргоог ашиглан ойролцоогоор 9 сарын турш ажиллах болно.. AA батерейны багц болон 2000 мАч 3.7 Вт Li-Po батерейг ашиглахаас өөр сонголт бол илүү өндөр хүчин чадалтай 3.7V Li-Po батерейг ашиглах явдал юм (жишээ нь 4000 эсвэл 5000 мАч).

• Гадна антеныг тоолуурт холбох ёстой, тухайлбал: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p…. Усны тоолуурыг ашиглах үүрэн холбооны үйлчилгээ үзүүлэгчийн ашигладаг давтамжаар үнэлэгдсэн эсэхийг шалгаарай. Үүрэн IoT төхөөрөмжтэй хамт ирдэг антенн нь гадаа ашиглахад тохиромжгүй байдаг. Гаднах антенныг урт (3 м) кабелиар холбож, антенныг худгийн гадна талд худгийн гадна талд холбох боломжтой (Зураг 7). Чийг нэвтэрч орохгүйн тулд антенны кабелийг хайрцгийн ёроолоор оруулж, цахиураар сайтар битүүмжлэхийг зөвлөж байна (Зураг 8). Чанартай, ус нэвтэрдэггүй, гадаа коаксиаль өргөтгөл кабель ашиглахыг зөвлөж байна.

• Үүрэн IoT төхөөрөмж нь тоолуурын WiFi хувилбараас өөр код дээр ажилладаг. Тоолуурын үүрэн хувилбарын кодыг хавсаргасан файлд оруулсан болно (Code2_Cellular.txt).