Đồng hồ đo nhiệt độ nước, độ dẫn điện & mực nước giếng thời gian thực: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Các hướng dẫn này mô tả cách xây dựng đồng hồ nước thời gian thực, chi phí thấp để theo dõi nhiệt độ, Độ dẫn điện (EC) và mực nước trong giếng đào. Đồng hồ được thiết kế để treo bên trong giếng đào, đo nhiệt độ nước, EC và mực nước mỗi ngày một lần, đồng thời gửi dữ liệu bằng kết nối WiFi hoặc di động tới Internet để xem và tải xuống ngay lập tức. Chi phí cho các bộ phận để xây dựng đồng hồ là khoảng $ 230 Can cho phiên bản WiFi và Can $ 330 cho phiên bản di động. Đồng hồ đo nước được thể hiện trong Hình 1. Một báo cáo đầy đủ với hướng dẫn xây dựng, danh sách các bộ phận, mẹo xây dựng và vận hành đồng hồ, và cách lắp đặt đồng hồ trong giếng nước được cung cấp trong tệp đính kèm (EC Meter Hướng dẫn.pdf). Phiên bản đã xuất bản trước đây của đồng hồ nước này chỉ có sẵn để theo dõi mực nước (https://www.instructables.com/id/A-Real-Time-Well-…).

Máy đo sử dụng ba cảm biến: 1) một cảm biến siêu âm để đo độ sâu của nước trong giếng; 2) nhiệt kế không thấm nước để đo nhiệt độ nước và 3) phích cắm hai chấu thông dụng trong gia đình, được sử dụng làm cảm biến EC giá rẻ để đo độ dẫn điện của nước. Cảm biến siêu âm được gắn trực tiếp vào vỏ đồng hồ treo ở đầu giếng và đo khoảng cách giữa cảm biến và mực nước trong giếng; cảm biến siêu âm không tiếp xúc trực tiếp với nước trong giếng. Cảm biến nhiệt độ và EC phải được ngâm dưới nước; hai cảm biến này được gắn vào vỏ đồng hồ bằng một sợi cáp đủ dài để cho phép các cảm biến kéo dài dưới mực nước.

Các cảm biến được gắn vào thiết bị Internet-of-Things (IoT) kết nối với mạng Wi-Fi hoặc mạng di động và gửi dữ liệu nước tới một dịch vụ web để được vẽ biểu đồ. Dịch vụ web được sử dụng trong dự án này là ThingSpeak.com (https://thingspeak.com/), được sử dụng miễn phí cho các dự án nhỏ phi thương mại (ít hơn 8, 200 tin nhắn / ngày). Để phiên bản WiFi của đồng hồ hoạt động, nó phải được đặt gần mạng WiFi. Các giếng nước sinh hoạt thường gặp tình trạng này do nằm gần nhà có WiFi. Đồng hồ không bao gồm bộ ghi dữ liệu, thay vào đó nó sẽ gửi dữ liệu nước đến ThingSpeak, nơi nó được lưu trữ trên đám mây. Do đó, nếu có sự cố về đường truyền dữ liệu (ví dụ: khi mất Internet), dữ liệu nước của ngày hôm đó sẽ không được truyền và bị mất vĩnh viễn.

Thiết kế đồng hồ được trình bày ở đây đã được sửa đổi sau khi một đồng hồ được chế tạo để đo mực nước trong bể chứa nước sinh hoạt và báo cáo mực nước qua Twitter (https://www.instructables.com/id/Wi-Fi-Twitter-Wat…). Sự khác biệt chính giữa thiết kế ban đầu và thiết kế được trình bày ở đây là khả năng vận hành đồng hồ trên pin AA thay vì bộ chuyển đổi điện có dây, khả năng xem dữ liệu trong biểu đồ chuỗi thời gian thay vì tin nhắn Twitter, việc sử dụng một cảm biến siêu âm được thiết kế đặc biệt để đo mực nước và bổ sung cảm biến nhiệt độ và EC.

Cảm biến EC tùy chỉnh, chi phí thấp, được sản xuất bằng phích cắm thông dụng trong gia đình, dựa trên thiết kế cảm biến để đo nồng độ phân bón trong hoạt động thủy canh hoặc aquaponics (https://hackaday.io/project/7008-fly -wars-a-hacker…). Các phép đo độ dẫn điện từ cảm biến EC được bù nhiệt độ bằng cách sử dụng dữ liệu nhiệt độ do cảm biến nhiệt độ nước cung cấp. Cảm biến EC được chế tạo tùy chỉnh dựa trên một mạch điện đơn giản (bộ chia điện áp DC) chỉ có thể được sử dụng cho các phép đo độ dẫn tương đối nhanh, rời rạc (tức là không cho phép đo EC liên tục). Các phép đo độ dẫn điện với thiết kế này có thể được thực hiện khoảng năm giây một lần. Bởi vì mạch này sử dụng dòng điện một chiều thay vì dòng điện xoay chiều, việc đo độ dẫn điện ở khoảng thời gian ít hơn năm giây có thể khiến các ion trong nước bị phân cực, dẫn đến kết quả đọc không chính xác. Cảm biến EC được chế tạo tùy chỉnh đã được thử nghiệm với máy đo EC thương mại (YSI EcoSense pH / EC 1030A) và được phát hiện để đo độ dẫn điện trong phạm vi xấp xỉ 10% của máy đo thương mại cho các dung dịch nằm trong phạm vi ± 500 uS / cm so với giá trị hiệu chuẩn của cảm biến. Nếu muốn, cảm biến EC tùy chỉnh chi phí thấp có thể được thay thế bằng một đầu dò thương mại, chẳng hạn như đầu dò độ dẫn điện Atlas Scientific (https://atlas-scientific.com/probes/conductivity-p…).

Đồng hồ đo nước trong báo cáo này được thiết kế và thử nghiệm cho các giếng đào có đường kính lớn (đường kính trong 0,9 m) có độ sâu mực nước nông (dưới mặt đất dưới 10 m). Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng để đo mực nước trong các tình huống khác, chẳng hạn như giếng quan trắc môi trường, giếng khoan và các vực nước mặt.

Dưới đây là hướng dẫn từng bước để thi công đồng hồ nước. Người xây dựng nên đọc qua tất cả các bước xây dựng trước khi bắt đầu quá trình xây dựng đồng hồ. Thiết bị IoT được sử dụng trong dự án này là Photon dạng hạt, và do đó trong các phần sau, thuật ngữ “thiết bị IoT” và “Photon” được sử dụng thay thế cho nhau.

Quân nhu

Bảng 1: Danh sách các bộ phận

Phần điện tử:

Cảm biến mực nước - MaxBotix MB7389 (phạm vi 5m)

Cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số không thấm nước

Thiết bị IoT - Photon dạng hạt với tiêu đề

Ăng-ten (ăng-ten được lắp bên trong hộp đồng hồ) - đầu nối 2,4 GHz, 6dBi, IPEX hoặc u. FL, dài 170 mm

Dây nối dài để làm đầu dò độ dẫn điện - 2 ngạnh, dây thông dụng ngoài trời, chiều dài 5 m

Dây dùng để kéo dài đầu dò nhiệt độ, 4 ruột dẫn, chiều dài 5 m

Dây - dây nhảy với đầu nối đẩy (chiều dài 300 mm)

Bộ pin - 4 X AA

Pin - 4 X AA

Hệ thống ống nước và các bộ phận phần cứng:

Ống - ABS, đường kính 50 mm (2 inch), dài 125 mm

Nắp trên, ABS, 50 mm (2 inch), có ren với miếng đệm để làm kín nước

Nắp đáy, PVC, 50 mm (2 inch) với ren NPT nữ ¾ inch để vừa với cảm biến

2 Bộ ghép ống, ABS, 50 mm (2 inch) để kết nối nắp trên và dưới với ống ABS

Chốt mắt và 2 đai ốc, thép không gỉ (1/4 inch) để làm móc treo trên nắp trên

Các vật liệu khác: băng dính điện, băng Teflon, co nhiệt, chai thuốc để làm vỏ cảm biến EC, hàn, silicone, keo để lắp ráp vỏ

Bước 1: Lắp ráp vỏ đồng hồ

Lắp ráp vỏ đồng hồ như trong Hình 1 và Hình 2 ở trên. Tổng chiều dài của đồng hồ đã lắp ráp, từ đầu đến đầu bao gồm cả cảm biến và chốt mắt, là khoảng 320 mm. Ống ABS có đường kính 50 mm được sử dụng để làm vỏ đồng hồ phải được cắt theo chiều dài khoảng 125 mm. Điều này cho phép đủ không gian bên trong vỏ để chứa thiết bị IoT, bộ pin và ăng-ten bên trong dài 170 mm.

Bịt tất cả các mối nối bằng keo silicon hoặc ABS để làm cho vỏ máy kín nước. Điều này rất quan trọng, nếu không hơi ẩm có thể xâm nhập vào bên trong thùng máy và phá hủy các thành phần bên trong. Có thể đặt một gói hút ẩm nhỏ bên trong thùng máy để hút ẩm.

Lắp chốt mắt vào nắp trên bằng cách khoan một lỗ và lắp chốt và đai ốc vào. Nên sử dụng đai ốc ở cả bên trong và bên ngoài vỏ để giữ chặt chốt mắt. Silicon bên trong nắp ở lỗ bu lông để làm cho nó kín nước.

Bước 2: Gắn dây vào cảm biến

Cảm biến mực nước:

Ba dây (xem Hình 3a) phải được hàn vào cảm biến mực nước để gắn nó vào Photon (tức là các chân cảm biến GND, V + và Chân 2). Việc hàn dây vào cảm biến có thể khó khăn vì các lỗ kết nối trên cảm biến nhỏ và gần nhau. Điều rất quan trọng là các dây được hàn đúng cách với cảm biến để có một kết nối vật lý và điện tốt, mạnh mẽ và không có vòng cung hàn giữa các dây liền kề. Ánh sáng tốt và một ống kính lúp giúp quá trình hàn. Đối với những người chưa có kinh nghiệm hàn trước đó, nên thực hiện một số phương pháp hàn trước khi hàn dây vào cảm biến. Hướng dẫn trực tuyến về cách hàn có sẵn từ SparkFun Electronics (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder…).

Sau khi các dây được hàn vào cảm biến, bất kỳ dây trần thừa nào nhô ra khỏi cảm biến đều có thể được cắt bằng máy cắt dây có chiều dài khoảng 2 mm. Khuyến nghị rằng các mối nối hàn được bao phủ bởi một hạt silicon dày. Điều này giúp các kết nối bền hơn và giảm nguy cơ bị ăn mòn và các sự cố điện ở các kết nối cảm biến nếu hơi ẩm lọt vào vỏ đồng hồ. Băng dính điện cũng có thể được quấn quanh ba dây ở kết nối cảm biến để cung cấp thêm khả năng bảo vệ và giảm căng thẳng, giảm khả năng dây bị đứt tại các mối hàn.

Các dây cảm biến có thể có đầu nối kiểu đẩy (xem Hình 3b) ở một đầu để gắn vào Photon. Sử dụng các đầu nối đẩy giúp việc lắp ráp và tháo rời máy đo dễ dàng hơn. Các dây cảm biến phải dài ít nhất 270 mm để chúng có thể kéo dài toàn bộ chiều dài của vỏ đồng hồ. Chiều dài này sẽ cho phép kết nối Photon từ đầu trên cùng của vỏ với cảm biến ở vị trí cuối dưới cùng của vỏ. Lưu ý rằng chiều dài dây được khuyến nghị này giả định rằng ống ABS được sử dụng để làm vỏ đồng hồ được cắt theo chiều dài 125 mm. Xác nhận trước khi cắt và hàn dây với cảm biến rằng chiều dài dây 270 mm là đủ để kéo dài ra ngoài đỉnh của hộp đồng hồ để có thể kết nối Photon sau khi đã lắp ráp vỏ và cảm biến được gắn vĩnh viễn vào trường hợp.

Cảm biến mực nước hiện có thể được gắn vào vỏ đồng hồ. Nó nên được vặn chặt vào nắp dưới cùng, sử dụng băng Teflon để đảm bảo kín nước.

Cảm biến nhiệt độ:

Cảm biến nhiệt độ chống nước DS18B20 có ba dây (Hình 4), thường có màu đỏ (V +), đen (GND) và vàng (dữ liệu). Các cảm biến nhiệt độ này thường đi kèm với một dây cáp tương đối ngắn, dài chưa đến 2 m, không đủ dài để cho phép cảm biến chạm đến mực nước trong giếng. Do đó, cáp cảm biến phải được kéo dài bằng cáp chống thấm nước và nối với cáp cảm biến bằng mối nối chống thấm. Điều này có thể được thực hiện bằng cách phủ silicon lên các kết nối hàn, sau đó là co nhiệt. Hướng dẫn làm mối nối chống thấm được cung cấp tại đây: https://www.maxbotix.com/Tutorials/133.htm. Cáp mở rộng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đường dây điện thoại mở rộng ngoài trời thông thường, có bốn dây dẫn và có sẵn để mua trực tuyến với chi phí thấp. Cáp phải đủ dài để cảm biến nhiệt độ có thể kéo dài ra khỏi vỏ đồng hồ và được ngâm dưới nước trong giếng, bao gồm cả khả năng giảm mực nước.

Để cảm biến nhiệt độ hoạt động, một điện trở phải được kết nối giữa dây màu đỏ (V +) và màu vàng (dữ liệu) của cảm biến. Điện trở có thể được lắp đặt bên trong hộp đồng hồ trực tiếp trên các chân Photon nơi gắn các dây cảm biến nhiệt độ, như được liệt kê dưới đây trong Bảng 2. Giá trị điện trở là linh hoạt. Đối với dự án này, một điện trở 2,2 kOhm đã được sử dụng, tuy nhiên, bất kỳ giá trị nào giữa 2,2 kOhm và 4,7 kOhm sẽ hoạt động. Cảm biến nhiệt độ cũng yêu cầu một mã đặc biệt để hoạt động. Mã cảm biến nhiệt độ sẽ được bổ sung sau, như được mô tả trong Phần 3.4 (Thiết lập phần mềm). Bạn có thể tìm thêm thông tin về cách kết nối cảm biến nhiệt độ với Photon trong hướng dẫn tại đây:

Cáp cho cảm biến nhiệt độ phải được luồn qua vỏ đồng hồ để nó có thể gắn vào Photon. Cáp phải được luồn qua đáy hộp bằng cách khoan một lỗ qua nắp đáy hộp (Hình 5). Có thể sử dụng cùng một lỗ để luồn cáp cảm biến độ dẫn điện, như được mô tả trong Phần 3.2.3. Sau khi luồn cáp vào, lỗ phải được bịt kín bằng silicon để ngăn hơi ẩm xâm nhập vào vỏ.

Cảm biến độ dẫn điện:

Cảm biến EC được sử dụng trong dự án này được làm từ phích cắm điện loại A tiêu chuẩn của Bắc Mỹ, 2 ngạnh cắm qua một “lọ thuốc” bằng nhựa để điều khiển “hiệu ứng tường” (Hình 6). Hiệu ứng tường có thể ảnh hưởng đến kết quả đo độ dẫn điện khi cảm biến cách vật thể khác khoảng 40 mm. Việc thêm chai thuốc làm vỏ bảo vệ xung quanh cảm biến sẽ kiểm soát hiệu ứng tường nếu cảm biến tiếp xúc gần với thành giếng nước hoặc một vật thể khác trong giếng. Một lỗ được khoan qua nắp lọ thuốc để luồn dây cáp cảm biến và phần đáy lọ thuốc được khoét lỗ để nước có thể chảy vào lọ và tiếp xúc trực tiếp với ngạnh phích cắm.

Cảm biến EC có hai dây, bao gồm dây nối đất và dây dữ liệu. Không quan trọng bạn chọn chân cắm nào để làm dây nối đất và dây dữ liệu. Nếu sử dụng dây nối đủ dài để làm cảm biến EC thì cáp sẽ đủ dài để chạm đến mực nước trong giếng và không cần mối nối chống thấm nước để kéo dài cáp cảm biến. Một điện trở phải được kết nối giữa dây dữ liệu của cảm biến EC và chân Photon để cung cấp điện. Điện trở có thể được lắp đặt bên trong hộp đồng hồ trực tiếp trên các chân Photon nơi gắn các dây cảm biến EC, như được liệt kê dưới đây trong Bảng 2. Giá trị điện trở là linh hoạt. Đối với dự án này, một điện trở 1 kOhm đã được sử dụng; tuy nhiên, bất kỳ giá trị nào từ 500 Ohm đến 2,2 kOhm sẽ hoạt động. Giá trị điện trở cao hơn sẽ tốt hơn để đo các giải pháp có độ dẫn điện thấp. Mã đi kèm với các hướng dẫn này sử dụng điện trở 1 kOhm; nếu một điện trở khác được sử dụng, giá trị của điện trở phải được điều chỉnh ở dòng 133 của mã.

Cáp cho cảm biến EC phải được luồn qua vỏ đồng hồ để nó có thể gắn vào Photon. Cáp phải được luồn qua đáy hộp bằng cách khoan một lỗ qua nắp đáy hộp (Hình 5). Lỗ tương tự có thể được sử dụng để luồn cáp cảm biến nhiệt độ. Sau khi luồn cáp vào, lỗ phải được bịt kín bằng silicon để ngăn hơi ẩm xâm nhập vào vỏ.

Cảm biến EC phải được hiệu chuẩn bằng máy đo EC thương mại. Quy trình hiệu chuẩn được thực hiện tại hiện trường, như được mô tả trong Phần 5.2 (Quy trình thiết lập hiện trường) của báo cáo đính kèm (Hướng dẫn máy đo EC.pdf). Hiệu chuẩn được thực hiện để xác định hằng số tế bào cho máy đo EC. Hằng số tế bào phụ thuộc vào các đặc tính của cảm biến EC, bao gồm loại kim loại mà ngạnh được làm, diện tích bề mặt của ngạnh và khoảng cách giữa các ngạnh. Đối với phích cắm Loại A tiêu chuẩn như phích cắm được sử dụng trong dự án này, hằng số ô xấp xỉ 0,3. Thông tin thêm về lý thuyết và phép đo độ dẫn điện có sẵn tại đây: https://support.hach.com/ci/okcsFattach/get/100253… và tại đây:

Bước 3: Gắn bộ cảm biến, bộ pin và ăng-ten vào thiết bị IoT

Gắn ba cảm biến, bộ pin và ăng-ten vào Photon (Hình 7) và lắp tất cả các bộ phận vào hộp đồng hồ. Bảng 2 cung cấp danh sách các kết nối chân được chỉ ra trong Hình 7. Các cảm biến và dây gói pin có thể được gắn bằng cách hàn trực tiếp vào Photon hoặc với các đầu nối kiểu đẩy gắn vào các chân tiêu đề ở mặt dưới của Photon (như trong Hình 2). Sử dụng các đầu nối đẩy giúp dễ dàng tháo rời máy đo hoặc thay thế Photon nếu nó bị lỗi. Kết nối ăng-ten trên Photon yêu cầu đầu nối loại u. FL (Hình 7) và cần được đẩy rất chắc chắn vào Photon để tạo kết nối. Không lắp pin vào bộ pin cho đến khi đồng hồ sẵn sàng được kiểm tra hoặc lắp vào giếng. Không có công tắc bật / tắt bao gồm trong thiết kế này, vì vậy đồng hồ được bật và tắt bằng cách lắp và tháo pin.

Bảng 2: Danh sách các kết nối chân trên thiết bị IoT (Photon hạt):

Chân photon D2 - kết nối với - chân cảm biến WL 6, V + (dây đỏ)

Chân photon D3 - kết nối với - chân cảm biến WL 2, dữ liệu (dây nâu)

Chân photon GND - kết nối với - Chân cảm biến WL 7, GND (dây đen)

Chân photon D5 - kết nối với - Cảm biến nhiệt độ, dữ liệu (dây màu vàng)

Chân photon D6 - kết nối với - Cảm biến nhiệt độ, V + (dây đỏ)

Chân photon A4 - kết nối với - Cảm biến nhiệt độ, GND (dây đen)

Chân Photon D5 đến D6 - Cảm biến nhiệt độ, điện trở R1 (kết nối điện trở 2,2k giữa các chân Photon D5 và D6)

Chân photon A0 - kết nối với - cảm biến EC, dữ liệu

Chân photon A1 - kết nối với - cảm biến EC, GND

Chân Photon A2 đến A0 - Cảm biến EC, điện trở R2 (kết nối điện trở 1k giữa các chân Photon A0 và A2)

Pin Photon VIN - kết nối với - Bộ pin, V + (dây màu đỏ)

Pin Photon GND - kết nối với - Bộ pin, GND (dây đen)

Pin photon u. FL - kết nối với - Antenna

Bước 4: Thiết lập phần mềm

Cần có 5 bước chính để thiết lập phần mềm cho máy đo:

1. Tạo tài khoản Particle sẽ cung cấp giao diện trực tuyến với Photon. Để thực hiện việc này, hãy tải ứng dụng di động Particle xuống điện thoại thông minh: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Sau khi cài đặt ứng dụng, hãy tạo tài khoản Particle và làm theo hướng dẫn trực tuyến để thêm Photon vào tài khoản. Lưu ý rằng bạn có thể thêm bất kỳ photon bổ sung nào vào cùng một tài khoản mà không cần tải xuống ứng dụng Particle và tạo lại tài khoản.

2. Tạo tài khoản ThingSpeak https://thingspeak.com/login và thiết lập một kênh mới để hiển thị dữ liệu mực nước. Ví dụ về trang web ThingSpeak cho đồng hồ nước được thể hiện trong Hình 8, bạn cũng có thể xem tại đây: https://thingspeak.com/channels/316660 Hướng dẫn thiết lập kênh ThingSpeak được cung cấp tại: https:// docs.particle.io / tutorial / device-cloud / we… Lưu ý rằng các kênh bổ sung cho các Photon khác có thể được thêm vào cùng một tài khoản mà không cần tạo tài khoản ThingSpeak khác.

3. Cần có “webhook” để truyền dữ liệu mực nước từ Photon đến kênh ThingSpeak. Hướng dẫn thiết lập webhook được cung cấp trong Phụ lục B của báo cáo đính kèm (EC Meter Guide.pdf) Nếu đang chế tạo nhiều hơn một đồng hồ đo nước, một webhook mới có tên duy nhất phải được tạo cho mỗi Photon bổ sung.

4. Webhook được tạo ở bước trên phải được chèn vào mã vận hành Photon. Mã cho phiên bản WiFi của đồng hồ đo mực nước được cung cấp trong tệp đính kèm (Code1_WiFi_Version_ECMeter.txt). Trên máy tính, hãy truy cập trang web của Particle https://thingspeak.com/login, đăng nhập vào tài khoản Particle và điều hướng đến giao diện ứng dụng Particle. Sao chép mã và sử dụng nó để tạo một ứng dụng mới trong giao diện ứng dụng Particle. Chèn tên của webhook đã tạo ở trên vào dòng 154 của mã. Để thực hiện việc này, hãy xóa văn bản bên trong dấu ngoặc kép và chèn tên webhook mới vào bên trong dấu ngoặc kép ở dòng 154, có nội dung như sau: Particle.publish ("Insert_Webhook_Name_Inside_These_Quotes".

5. Mã hiện có thể được xác minh, lưu và cài đặt vào Photon. Khi mã được xác minh, nó sẽ trả về lỗi có nội dung “OneWire.h: Không có tệp hoặc thư mục nào như vậy”. OneWire là mã thư viện chạy cảm biến nhiệt độ. Lỗi này phải được khắc phục bằng cách cài đặt mã OneWire từ thư viện Particle. Để thực hiện việc này, hãy chuyển đến giao diện Particle App với mã của bạn được hiển thị và cuộn xuống biểu tượng Libraries ở bên trái màn hình (nằm ngay phía trên biểu tượng dấu hỏi). Nhấp vào biểu tượng Thư viện và tìm kiếm OneWire. Chọn OneWire và nhấp vào “Bao gồm trong dự án”. Chọn tên ứng dụng của bạn từ danh sách, nhấp vào “Xác nhận” và sau đó lưu ứng dụng. Thao tác này sẽ thêm ba dòng mới vào đầu mã. Ba dòng mới này có thể bị xóa mà không ảnh hưởng đến mã. Bạn nên xóa ba dòng này để số dòng mã khớp với hướng dẫn trong tài liệu này. Nếu ba dòng được giữ nguyên, thì tất cả các số dòng mã được thảo luận trong tài liệu này sẽ được nâng cao thêm ba dòng. Lưu ý rằng mã được lưu trữ và cài đặt trên Photon từ đám mây. Mã này sẽ được sử dụng để vận hành đồng hồ nước khi nó ở trong giếng nước. Trong quá trình cài đặt tại hiện trường, một số thay đổi sẽ cần được thực hiện đối với mã để đặt tần suất báo cáo thành một lần một ngày và thêm thông tin về giếng nước (điều này được mô tả trong tệp đính kèm "Hướng dẫn Máy đo EC.pdf" trong phần có tên “Lắp đặt đồng hồ trong giếng nước”).

Bước 5: Kiểm tra đồng hồ

Việc xây dựng đồng hồ và thiết lập phần mềm hiện đã hoàn tất. Tại thời điểm này, bạn nên kiểm tra đồng hồ. Hai bài kiểm tra nên được hoàn thành. Thử nghiệm đầu tiên được sử dụng để xác nhận rằng đồng hồ có thể đo chính xác mực nước, giá trị EC và nhiệt độ và gửi dữ liệu đến ThingSpeak. Thử nghiệm thứ hai được sử dụng để xác nhận rằng công suất tiêu thụ của Photon nằm trong phạm vi dự kiến. Thử nghiệm thứ hai này rất hữu ích vì pin sẽ hỏng sớm hơn dự kiến nếu Photon sử dụng quá nhiều năng lượng.

Đối với mục đích thử nghiệm, mã được đặt để đo và báo cáo mực nước hai phút một lần. Đây là khoảng thời gian thực tế để chờ giữa các lần đo trong khi máy đo đang được kiểm tra. Nếu muốn có một tần số đo khác, hãy thay đổi biến có tên là MeasureTime ở dòng 19 của mã thành tần số đo mong muốn. Tần số đo được nhập bằng giây (tức là 120 giây bằng hai phút).

Thử nghiệm đầu tiên có thể được thực hiện trong văn phòng bằng cách treo đồng hồ lên trên sàn, bật nó lên và kiểm tra xem kênh ThingSpeak có báo cáo chính xác khoảng cách giữa cảm biến và sàn nhà hay không. Trong kịch bản thử nghiệm này, xung siêu âm phản xạ từ sàn, được sử dụng để mô phỏng bề mặt nước trong giếng. Cảm biến EC và nhiệt độ có thể được đặt trong một thùng chứa nước có nhiệt độ và độ dẫn điện đã biết (tức là được đo bằng máy đo EC thương mại) để xác nhận các cảm biến báo cáo các giá trị chính xác cho kênh ThingSpeak.

Đối với thử nghiệm thứ hai, dòng điện giữa bộ pin và Photon phải được đo để xác nhận rằng nó khớp với các thông số kỹ thuật trong biểu dữ liệu Photon: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… Kinh nghiệm cho thấy rằng thử nghiệm này giúp xác định các thiết bị IoT bị lỗi trước khi chúng được triển khai tại hiện trường. Đo dòng điện bằng cách đặt một đồng hồ đo dòng điện giữa dây V + dương (dây đỏ) trên bộ pin và chân VIN trên Photon. Dòng điện nên được đo ở cả chế độ hoạt động và chế độ ngủ sâu. Để làm điều này, hãy bật Photon và nó sẽ khởi động ở chế độ hoạt động (như được chỉ ra bởi đèn LED trên Photon chuyển sang màu lục lam), chạy trong khoảng 20 giây. Sử dụng đồng hồ đo dòng điện để quan sát dòng điện hoạt động trong thời gian này. Photon sau đó sẽ tự động chuyển sang chế độ ngủ sâu trong hai phút (như được chỉ báo bằng đèn LED trên Photon đang tắt). Sử dụng đồng hồ đo dòng điện để quan sát dòng điện ngủ sâu tại thời điểm này. Dòng hoạt động phải từ 80 đến 100 mA và dòng điện khi ngủ sâu phải từ 80 đến 100 µA. Nếu dòng điện cao hơn các giá trị này, Photon nên được thay thế.

Đồng hồ hiện đã sẵn sàng để lắp đặt trong giếng nước (Hình 9). Hướng dẫn về cách lắp đặt đồng hồ trong giếng nước, cũng như các mẹo xây dựng và vận hành đồng hồ, được cung cấp trong tệp đính kèm (EC Meter Guide.pdf).

Bước 6: Cách tạo phiên bản di động của đồng hồ

Phiên bản di động của đồng hồ nước có thể được xây dựng bằng cách thực hiện các sửa đổi đối với danh sách bộ phận, hướng dẫn và mã được mô tả trước đó. Phiên bản di động không yêu cầu WiFi vì nó kết nối với Internet qua tín hiệu di động. Chi phí cho các bộ phận để xây dựng phiên bản di động của đồng hồ là khoảng 330 đô la Can (không bao gồm thuế và vận chuyển), cộng với khoảng 4 đô la Mỹ mỗi tháng cho gói dữ liệu di động đi kèm với thiết bị IoT di động.

Máy đo di động sử dụng cùng các bộ phận và các bước cấu tạo được liệt kê ở trên với các sửa đổi sau:

• Thay thế thiết bị WiFi IoT (Particle Photon) bằng thiết bị IoT di động (Particle Electron): https://store.particle.io/collections/cellular/pro… Khi xây dựng đồng hồ, hãy sử dụng cùng các kết nối pin được mô tả ở trên cho Phiên bản WiFi của đồng hồ ở Bước 3.

• Thiết bị IoT di động sử dụng nhiều năng lượng hơn so với phiên bản WiFi và do đó nên sử dụng hai nguồn pin: pin Li-Po 3.7V đi kèm với thiết bị IoT và một bộ pin có 4 pin AA. Pin LiPo 3.7V gắn trực tiếp vào thiết bị IoT bằng các đầu nối được cung cấp. Bộ pin AA được gắn vào thiết bị IoT theo cách tương tự như mô tả ở trên cho phiên bản WiFi của đồng hồ ở Bước 3. Thử nghiệm thực địa cho thấy rằng phiên bản di động của đồng hồ sẽ hoạt động trong khoảng 9 tháng bằng cách sử dụng thiết lập pin được mô tả ở trên. Một giải pháp thay thế cho việc sử dụng cả pin AA và pin 2000 mAh 3.7 V Li-Po là sử dụng một pin Li-Po 3.7V có dung lượng cao hơn (ví dụ: 4000 hoặc 5000 mAh).

• Ăng ten bên ngoài phải được gắn vào đồng hồ, chẳng hạn như: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p… Đảm bảo nó được xếp hạng cho tần số được sử dụng bởi nhà cung cấp dịch vụ di động nơi có nước mét sẽ được sử dụng. Ăng-ten đi kèm với thiết bị IoT di động không thích hợp để sử dụng ngoài trời. Ăng-ten bên ngoài có thể được kết nối với một sợi cáp dài (3 m) cho phép ăng-ten được gắn vào bên ngoài giếng ở đầu giếng (Hình 10). Bạn nên luồn cáp ăng ten qua đáy vỏ và được bịt kín kỹ lưỡng bằng silicon để ngăn hơi ẩm xâm nhập (Hình 11). Nên sử dụng cáp kéo dài đồng trục ngoài trời, không thấm nước, chất lượng tốt.

• Thiết bị IoT di động chạy trên mã khác với phiên bản WiFi của đồng hồ. Mã cho phiên bản di động của đồng hồ được cung cấp trong tệp đính kèm (Code2_Cellular_Version_ECMeter.txt).