Tiết kiệm nước và tiền với Màn hình nước của vòi hoa sen: 15 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Cái nào sử dụng nhiều nước hơn - bồn tắm hay vòi hoa sen?

Gần đây tôi đã suy nghĩ về câu hỏi này và tôi nhận ra rằng tôi thực sự không biết lượng nước được sử dụng khi tôi tắm. Tôi biết khi tôi đang tắm, đôi khi tâm trí tôi vẩn vơ, suy nghĩ về một ý tưởng dự án mới hay ho hoặc cố gắng quyết định ăn gì cho bữa sáng, trong khi nước chỉ chảy xuống cống. Sẽ dễ dàng hơn rất nhiều để giảm lượng nước tiêu thụ nếu tôi thực sự biết mình đang sử dụng bao nhiêu lít mỗi lần!

Tôi đã nghiên cứu một chút và phát hiện ra rằng các loại vòi sen khác nhau có thể sử dụng ở bất kỳ đâu từ 9,5 lít (2,5 gallon) mỗi phút đến dưới 6 lít (1,6 gallon) mỗi phút, nếu bạn đã lắp đặt bộ hạn chế lưu lượng. Một vòi hoa sen rất cũ có thể sử dụng nhiều nước hơn.

Tôi quyết định thiết kế và chế tạo một thiết bị hiển thị tổng lượng nước được sử dụng trên mỗi vòi sen, chi phí của nước và tốc độ dòng chảy. Tôi đã lắp đặt thiết bị này được vài tuần và việc đọc trực tiếp lượng nước đang được sử dụng thực sự tiện dụng.

Trong phần Có thể hướng dẫn này, tôi sẽ giải thích cách tôi tạo ra nó. Tất nhiên, bạn không cần phải làm theo các bước của tôi một cách chính xác! Luôn luôn tốt nếu bạn tận dụng những bộ phận mà bạn có. Tôi đã bao gồm các liên kết đến tất cả các phần tôi đã sử dụng hoặc một phần tương đương sẽ hoạt động.

Quân nhu

(Tất cả giá bằng USD)

• Cảm biến dòng chảy - $ 3,87
• Màn hình LCD - $ 2,29
• Arduino Nano - $ 1,59
• Bộ chuyển đổi Boost - $ 1,88
• Bộ sạc LiPo - 1,89 USD
• Công tắc chuyển đổi chống nước - $ 0,93 (Không phải là công tắc chính xác mà tôi đã sử dụng, nhưng nó sẽ hoạt động)
• Nút bấm không thấm nước - $ 1,64
• Standoffs, Vít & Đai ốc M3 - $ 6,99
• 2X Jack 3.5mm cái - 2,86 đô la Mỹ.
• Đầu cắm 3.5mm đực - $ 1,48
• Lắp ráp cáp 3,5 mm 3 '- $ 3,57
• Lắp ráp cáp USB - $ 1,74
• Khớp nối 1/2 "NPS Nữ với Nữ - $ 1,88
• Pin LiPo 500mAh 3.7V - 3,91 USD

Công cụ & Nguồn cung cấp Thông thường

• Hàn sắt & hàn
• Dây điện
• Máy cắt dây
• Dụng cụ cắt dây
• Băng keo hai mặt
• Tua vít Phillips
• Máy in 3D (Tùy chọn)

Bước 1: Chống thấm

Khó khăn nhất của dự án này là làm cho toàn bộ thứ không thấm nước. Vì nó sẽ trú ngụ trong vòi hoa sen, nó phải có khả năng tồn tại ở độ ẩm khắc nghiệt và thỉnh thoảng có nước bắn. Khoảng 75% tổng thời gian dành cho dự án này là tìm hiểu phần này.

Theo cách tôi thấy, có hai sự lựa chọn: thiết kế một bao vây in 3D tùy chỉnh hoặc cố gắng làm cho nó hoạt động với một bao vây có sẵn. Vì gần đây tôi đã có máy in 3D của riêng mình, nên tôi quyết định chọn tùy chọn đầu tiên.

Nếu bạn không có quyền truy cập vào máy in 3D, thì đây là một số loại vỏ ngoài giá rẻ mà tôi đã tìm thấy rằng chúng được khẳng định là không thấm nước và có thể sẽ hoạt động. Xin lưu ý rằng tôi chưa mua một trong hai loại thùng này nên tôi không đảm bảo rằng tất cả các thành phần sẽ phù hợp bên trong!

Banggood - Hộp 100x68x50mm có nắp trong suốt - $ 5,35

Digikey - Hộp 130x80x70mm có nắp trong suốt - $ 11,65

Đối với thời điểm này trở đi, khi tôi đề cập đến bao vây, tôi đang nói về cái được in 3D của mình.

Bước 2: Bao vây in 3D tùy chỉnh của tôi

Sau khi làm việc trong Fusion 360 trong vài giờ, tôi đã nghĩ ra vỏ bọc này. Nó có ba rãnh cắt hình tròn để phù hợp với hai giắc cắm 3,5 mm nữ và một công tắc bật tắt. Nắp có một lỗ 16mm cho nút bấm tạm thời và một đường cắt hình chữ nhật cho màn hình, cũng như bốn lỗ lắp để giữ màn hình tại chỗ. Nắp là một phần riêng biệt và có một môi giúp ngăn hơi ẩm xâm nhập qua đường may. Bốn lỗ trên các góc của hộp để giữ nắp với các đường viền 30mm. Tất cả các lỗ vít có đường kính 3mm, vừa vặn với vít M3.

Bạn có thể tải xuống các tệp STL từ trang Thingiverse của tôi. Nó có thể được in mà không cần bất kỳ bè hoặc giá đỡ nào, nhưng tôi đã sử dụng giá đỡ chỉ để an toàn. Tôi cũng đã sử dụng 100% infill. Vì các bức tường quá mỏng, việc giảm tỷ lệ phần trăm in không thực sự thay đổi tổng thời gian in hoặc tổng chất liệu, vì vậy tôi chỉ giữ nó ở mức 100%.

Để làm cho màn hình có thể nhìn thấy, nó có thể nhô ra qua một vết cắt trên nắp của vỏ bọc hoặc được đặt sau một cửa sổ trong suốt. Vì màn hình không nên tiếp xúc với hơi ẩm, chúng tôi bị mắc kẹt với tùy chọn thứ hai. Thật không may, in 3D với dây tóc trong suốt vẫn còn sơ khai, vì vậy chúng ta sẽ phải sáng tạo một chút.

Giải pháp của tôi là tạo ra một vết cắt hình chữ nhật trên nắp, và dán một miếng nhựa trong suốt từ một số bao bì rau củ. Kỹ thuật này có thể được sử dụng ngay cả khi bạn không sử dụng bao vây tùy chỉnh của tôi; chỉ cần cắt hình chữ nhật bằng dao tiện ích hoặc dao Dremel. Tất nhiên, nếu bạn đang sử dụng một bao vây có nắp trong suốt thì điều này hoàn toàn không cần thiết.

Nguồn tốt nhất cho nhựa trong suốt mà tôi tìm thấy là bao bì sản xuất. Thông thường rau bina hoặc các loại rau ăn lá khác được đựng trong các hộp nhựa lớn trong suốt. Trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng bao bì từ "hạt tiêu".

Tôi muốn phần nhô ra là 5mm để có nhiều diện tích bề mặt để dán, vì vậy tôi đã cắt một hình chữ nhật 27x77mm bằng nhựa trong. Tôi đã phải cắt bớt các góc một chút để các ốc vít vừa khít. Tôi phun một đường siêu keo quanh chu vi của vết cắt, và sau đó đặt miếng nhựa trong lên trên. Tôi đã thêm một chút keo siêu dày xung quanh mép chỉ để đảm bảo rằng nó đã được niêm phong.

Mẹo chuyên nghiệp: Đặt phần trước một chiếc quạt nhỏ trong khi keo đang khô. Khi superglue khô đi, nó có xu hướng để lại một lớp cặn trắng thấp hèn phía sau, điều mà chúng tôi chắc chắn không muốn trên cửa sổ trong suốt của chúng tôi. Tôi đã sử dụng một chiếc quạt cũ 12V từ nguồn điện máy tính. Tôi để keo trong 12 giờ để đảm bảo rằng nó đã khô hoàn toàn.

Bước 3: Gắn màn hình LCD

Khi cửa sổ trong suốt đã khô, màn hình LCD có thể được lắp vào. Màn hình LCD là màn hình hiển thị ký tự 16x2 siêu phổ biến, với "ba lô" I²C được hàn sẵn ở mặt sau. Tôi thực sự khuyên bạn nên sử dụng màn hình này với giao diện I²C. Việc đấu dây tất cả các đường song song khá khó chịu và tiềm ẩn nhiều nguy cơ mắc lỗi hơn - phiên bản I²C chỉ có hai dây cho nguồn và hai dây cho tín hiệu.

Tôi đã sử dụng bốn chân đế 10mm để gắn màn hình. Mỗi standoffs có một sợi đực ở một đầu và một sợi cái ở đầu kia. Tôi luồn chỉ nam qua các lỗ trên màn hình LCD và thắt chặt một đai ốc M3 vào mỗi lỗ. Sau đó, tôi sử dụng bốn vít M3 để cố định các đầu cái của chân đế qua nắp của hộp. Tôi nhận được gói giá đỡ này có những cái 10mm để gắn màn hình LCD và những cái dài hơn để giữ nắp vào đế. Thêm vào đó, có vít và đai ốc M3, vì vậy bạn không cần phải mua thêm bất kỳ phần cứng nào.

Hãy chắc chắn rằng các đai ốc rất chặt chẽ để khi bạn vặn chặt các ốc vít, chân đế không bị quay. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng bạn không vặn quá chặt các vít, nếu không nắp nhựa có thể bị biến dạng và không đóng kín đúng cách.

Hàng 16 chân tiêu đề trên màn hình LCD phải ở trên cùng - hãy đảm bảo rằng bạn không lắp ngược màn hình LCD!

Bước 4: Gắn nút tạm thời

Tôi quyết định sử dụng nút chrome trông có vẻ ốm yếu này trên bảng điều khiển phía trước. Tôi đã sử dụng chúng trong các dự án trước đây và tôi thực sự thích cách chúng trông. Chúng được cho là không thấm nước và đi kèm với một vòng cao su để ngăn hơi ẩm xâm nhập vào vỏ qua các sợi.

Bước này khá đơn giản. Tháo đai ốc, nhưng vẫn giữ vòng cao su trên. Chèn nút qua lỗ trên nắp và siết chặt đai ốc từ mặt sau. Tránh siết quá chặt đai ốc, nếu không vòng cao su sẽ bị nghiền nát và không phục vụ được mục đích của nó.

Bước 5: Nguồn và mạch sạc

Bây giờ chúng ta sẽ đặt các thành phần năng lượng pin lại với nhau. Điều này bao gồm pin, công tắc chính, bảng giám sát / sạc pin và bộ chuyển đổi tăng cường.

Pin tôi sử dụng là pin lithium ion đơn 3.7V 1500 mAh. Cái cụ thể mà tôi đã sử dụng được lấy từ một bộ điều khiển Playstation bị hỏng. Bất kỳ pin Li-Ion hoặc LiPo đơn cell nào cũng sẽ hoạt động, miễn là nó vừa với vỏ của bạn. Loại pin này có xu hướng rất mỏng và phẳng, vì vậy bạn có thể sử dụng loại pin lớn gấp đôi của tôi mà không gặp bất kỳ vấn đề gì. Một ô 18650 sẽ hoạt động, nhưng nó sẽ không vừa với vỏ bọc tùy chỉnh của tôi, vì vậy bạn sẽ cần thiết kế của riêng mình hoặc sử dụng một vỏ ngoài kệ. Nếu có thể, tôi khuyên bạn nên sử dụng pin tận dụng (như tôi đã làm) vì pin vận chuyển thường đắt!

Trước tiên, pin phải được hàn vào bảng sạc TP4056. Nếu muốn, bạn có thể hàn đầu nối JST RCY vào pin và bộ sạc để thuận tiện (tôi đã làm điều này), nhưng nó không cần thiết. Đảm bảo quan sát đúng cực như được chỉ ra bởi các dấu hiệu trên bảng bộ sạc, vì bảng không được bảo vệ khỏi cực tính ngược của pin!

Tiếp theo, hàn một dây từ đầu ra tích cực của bộ sạc (nằm bên cạnh dây pin dương) với đầu vào tích cực trên bộ chuyển đổi tăng cường. Sau đó, hàn một dây từ đầu ra âm (nằm bên cạnh dây pin âm) vào chân chung (giữa) của công tắc bật tắt chính. Cuối cùng, hàn một dây từ chốt thường mở của công tắc với đầu vào âm của bộ chuyển đổi tăng cường. Nếu bạn kết nối đồng hồ vạn năng với đầu ra của bộ chuyển đổi tăng áp và bật công tắc chính, điện áp sẽ được hiển thị.

Vì Arduino, màn hình LCD và cảm biến dòng chảy của chúng tôi đều cần 5V, chúng tôi phải đặt đầu ra của bộ chuyển đổi tăng cường thành 5V. Điều này đạt được bằng cách xoay núm trên chiết áp bằng một tuốc nơ vít nhỏ. Khi bật công tắc chính, pin được kết nối và đồng hồ vạn năng được nối với đầu ra của bộ chuyển đổi tăng áp, từ từ xoay chiết áp cho đến khi đầu ra đọc 5V. Sẽ rất khó để có được số đọc chính xác là 5.000V nhưng hãy nhắm đến hiệu điện thế từ 4,9V đến 5,1V.

Vì vỏ máy tùy chỉnh của tôi được giữ chặt bằng một số ốc vít, chúng tôi không muốn phải mở vỏ mỗi khi cần sạc. Tôi đã sử dụng giắc cắm tai nghe 3,5 mm cho việc này. Đầu nối chính xác mà tôi đã sử dụng là đầu nối này của Digikey (đó là kích thước của các phần cắt trong hộp của tôi), nhưng đầu nối này từ Banggood cũng sẽ hoạt động.

Đầu tiên, tôi đã lắp đầu nối vào lỗ dưới cùng của vỏ máy. Vì thiết bị này sẽ bị rút phích cắm hầu hết thời gian, và do đó dễ bị ẩm xâm nhập, tốt nhất nên lắp nó ở phía dưới để ngăn nước nhỏ giọt vào bên trong. Sau khi lắp vòng đệm và siết chặt đai ốc, tôi hàn hai dây vào các mấu "đầu" và "tay áo" trên đầu nối. Sơ đồ chân của trình kết nối được hiển thị trong một trong những hình ảnh được chú thích của tôi. Tôi hàn đầu còn lại của dây "tay áo" với đầu vào âm trên bộ sạc, bên cạnh cổng micro USB. Cuối cùng, tôi hàn dây "tip" vào miếng đệm + 5V, ở phía bên kia của cổng USB. Cổng USB trên bộ sạc sẽ không được sử dụng, vì sẽ khó làm cho cổng USB thâm nhập vào vỏ mà không cho hơi ẩm vào.

Bước 6: Cáp sạc

Vì chúng tôi đang sử dụng giắc cắm âm thanh 3,5 mm làm cổng sạc, nên chúng tôi cần tạo một cáp bộ chuyển đổi có đầu cắm 3,5 mm đực ở một đầu và đầu cắm USB A ở đầu kia. Điều này sẽ cho phép chúng tôi sử dụng bất kỳ bộ sạc thiết bị di động chung nào (chẳng hạn như bộ sạc iPhone) để sạc thiết bị này.

Bạn có thể mua một bộ lắp ráp cáp USB với đầu nối USB A ở một đầu và dây đóng hộp ở đầu kia, nhưng nếu bạn giống tôi, bạn có thể có hàng tá cáp USB ngẫu nhiên nằm xung quanh mà bạn không cần. Thay vì mua một bộ lắp ráp cáp USB, tôi chỉ có một cáp micro USB sang USB A mà tôi không cần và cắt đầu nối micro USB ra.

Tiếp theo, tôi lột chiếc áo khoác màu trắng ra khỏi dây cáp để chỉ để lộ hai sợi dây bên trong: một dây đỏ và một dây đen. Một số cáp USB sẽ có bốn dây: đỏ, đen, xanh lá cây và trắng. Màu xanh lá cây và màu trắng là để truyền dữ liệu và có thể được bỏ qua. Chỉ loại bỏ lớp cách điện khỏi dây màu đỏ và đen.

Tiếp theo, bạn sẽ cần một phích cắm 3.5mm đực. Tôi đã sử dụng cái này từ Banggood. Hàn dây màu đỏ từ cáp USB vào mấu giữa (là đầu của đầu nối) và dây màu đen vào mấu tay áo dài. Xem ảnh của tôi để làm rõ.

Tôi khuyên bạn nên luôn cắm phích cắm 3,5mm trước khi cắm USB, vì quá trình cắm cáp có thể khiến phích cắm ngắn qua ổ cắm kim loại.

Bước 7: Giới thiệu về cảm biến dòng chảy

Tôi đã mua cảm biến lưu lượng này từ Banggood với giá 3,87 đô la. Trước khi sử dụng nó, tôi quyết định điều tra xem nó hoạt động như thế nào.

Thiết kế đơn giản và khéo léo một cách đáng ngạc nhiên. Các thiết bị điện tử được làm kín hoàn toàn khỏi nước. Có một cánh quạt quay tự do quay chậm hơn hoặc nhanh hơn tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy. Tại một điểm trên cánh quạt là một nam châm. Bên ngoài cảm biến là một ngăn nhỏ chứa một PCB nhỏ với hai thành phần: điện trở và cảm biến hiệu ứng hội trường. Mỗi khi nam châm đi ngang qua cảm biến hiệu ứng Hall, nó sẽ chuyển đổi giữa mức cao và mức thấp. Nói cách khác, nó chuyển đổi giữa 5V và 0V mỗi khi cánh quạt quay.

Để đọc cảm biến, chúng tôi áp dụng + 5V cho dây đỏ, âm cho dây đen, và đọc tín hiệu kỹ thuật số từ dây vàng. Trong ảnh máy hiện sóng của tôi, bạn có thể thấy tín hiệu thay đổi như thế nào khi luồng được bật. Lúc đầu, tín hiệu liên tục bằng không vôn. Khi dòng chảy bắt đầu, tần số của các xung nhanh chóng tăng lên bằng tốc độ và đạt đến trạng thái ổn định.

Theo biểu dữ liệu, cảm biến xuất ra 450 xung mỗi lít. Điều này sẽ rất quan trọng sau này khi chúng ta viết phần mềm.

Bước 8: Đấu dây cảm biến dòng chảy

Cảm biến lưu lượng đi kèm với đầu nối JST-XH 3 chân. Điều này không lý tưởng vì dây quá ngắn và đầu nối có các tiếp điểm bị hở có thể dễ dàng bị đoản mạch do các giọt nước lạc. Tôi đã đặt hàng cụm cáp cắm âm thanh 3,5 mm này từ Digikey. Nó dài 3 ', là độ dài hoàn hảo, và nó có dây đóng hộp, giúp dễ hàn. Tôi không khuyên bạn nên cố gắng sử dụng dây tai nghe cũ, vì chúng có xu hướng có dây tráng men rất mỏng, gần như không thể hàn được.

Cảm biến lưu lượng có một nắp nhựa, được giữ bằng hai vít Phillips. Chỉ cần tháo các vít này và kéo bảng mạch ra. Nó không được giữ bằng bất kỳ loại keo nào, nó chỉ được giữ cố định bằng nắp nhựa. Tiếp theo, làm khô ba dây bằng cách đốt nóng chúng bằng mỏ hàn và nhấc chúng ra, từng dây một.

Tiếp theo, hàn cáp âm thanh 3,5 mm vào các miếng đệm. Tôi đề nghị kết hợp màu sắc theo cách tôi đã làm. Cấu hình này có + 5V trên đầu, tín hiệu trên vòng và tiếp đất trên tay áo. Đây là cấu hình tương tự được sử dụng cho cổng sạc, từ bước 6. Nếu bạn vô tình cắm sạc vào cổng cảm biến hoặc ngược lại, sẽ không có bất kỳ thiệt hại nào cho thiết bị.

Bước 9: Cài đặt cảm biến dòng chảy

Cho đến thời điểm này, tất cả công việc của chúng tôi đều diễn ra trong xưởng. Nhưng bây giờ, đã đến lúc đi vào phòng tắm!

Đầu tiên, tôi tháo đầu vòi hoa sen. Điều này tiết lộ một đoạn ống ngắn nhô ra khỏi tường, với ren nam NPS 1/2 . Thật tiện lợi, cảm biến lưu lượng của chúng tôi có cùng kích thước ren chính xác! Vấn đề duy nhất là cảm biến có ren nam ở cả hai đầu, vì vậy chúng tôi sẽ cần ghép nữ với nữ.

Tại cửa hàng kim khí địa phương của tôi, có các khớp nối 1/2 bằng đồng thau, sắt và PVC. Loại PVC rẻ nhất, vì vậy tôi đã mua loại đó. Mặc dù theo nhận thức sâu sắc, những chiếc đồng thau hoặc thép sẽ trông đẹp hơn.

Khi bạn đã có khớp nối, chỉ cần vặn cảm biến lưu lượng vào khớp nối, sau đó vặn đầu kia của khớp nối vào đường ống. Cảm biến lưu lượng có một mũi tên để chỉ ra hướng dự định của dòng chảy. Đảm bảo rằng bạn không cài đặt ngược lại, nếu không các phép đo có thể không chính xác. Cuối cùng, vặn đầu vòi hoa sen vào phần cuối của cảm biến lưu lượng.

Tất nhiên, tôi giả sử vòi hoa sen của bạn sử dụng luồng NPS 1/2 , như của tôi đã làm. Nếu không đúng như vậy, bạn sẽ cần phải mua thêm bộ điều hợp.

Mẹo chuyên nghiệp: Thêm một số băng keo của thợ sửa ống nước Teflon vào tất cả các sợi trước khi vặn các miếng lại với nhau để ngăn rò rỉ. Tôi không có bất kỳ thứ gì trong tay, nhưng tôi đang có kế hoạch thêm cái này trong tương lai gần.

Bước 10: Arduino & Perfboard

Vì chúng ta sẽ phải đi dây rất nhiều, nên bạn nên kiếm một miếng ván đục lỗ để làm cho mọi thứ gọn gàng hơn một chút. Tôi cắt một hình chữ nhật bằng tấm đục lỗ khoảng 1 "x 2". Tiếp theo, tôi đặt Arduino Nano của mình ở giữa bảng và đánh dấu nơi các chân tiêu đề đi qua. Sau đó, tôi cắt hai chiều dài của tiêu đề nữ, mỗi chiều dài 15 ghim. Tôi đã hàn những thứ này vào bảng đục lỗ nơi tôi đã đánh dấu trước đó. Điều này sẽ cho phép chúng tôi xóa Arduino để lập trình.

Mẹo chuyên nghiệp: Đánh dấu hướng của cổng USB của Arduino để bạn luôn cắm nó vào bảng điều khiển theo cùng một cách.

Bước 11: Kết nối mọi thứ

Bây giờ là lúc để hàn mọi thứ lại với nhau! Tôi đã bao gồm một sơ đồ nối dây hoàn chỉnh, bạn có thể làm theo hoặc xem các bước bằng văn bản của tôi bên dưới nếu bạn thích cách tiếp cận có hướng dẫn hơn.

Đầu tiên, tôi cắt một số chân cắm đầu đực và hàn chúng vào bảng điều khiển trên đường ray + 5V và mặt đất. Sau đó, tôi hàn thêm hai chân tiêu đề kết nối với chân A4 và A5 trên Arduino. Các tiêu đề này sẽ cho phép chúng tôi kết nối màn hình LCD bằng cách sử dụng jumper từ nữ sang nữ.

Tiếp theo, tôi hàn một cặp dây từ đầu ra của bộ chuyển đổi tăng cường đến + 5V và đường ray nối đất. Điều này sẽ cung cấp năng lượng cho Arduino, màn hình LCD và cảm biến dòng chảy.

Sau đó, tôi cắt hai dây và kết nối chúng với các đầu cuối của nút bấm. Tôi hàn một dây vào thanh nối đất và dây kia vào chân số 3.

Phần cuối cùng để hàn là cảm biến lưu lượng. Vì chúng tôi đã gắn phích cắm 3,5mm vào cảm biến, chúng tôi chỉ cần hàn một giắc cắm 3,5mm. Đầu tiên, tôi hàn ba dây - một vào mỗi tab trên giắc cắm. Sau đó, tôi lắp giắc cắm qua vỏ và cố định nó bằng đai ốc. Cuối cùng, tôi hàn ống tay áo với đất, đầu vào + 5V và vòng vào chân kỹ thuật số 2.

Tôi đã chọn sử dụng chân kỹ thuật số 2 và 3 cho nút và cảm biến dòng chảy vì chúng là chân ngắt phần cứng. Điều này sẽ giúp bạn viết mã dễ dàng hơn nhiều.

Bây giờ chúng tôi đã hoàn thành quá trình hàn, nhưng chúng tôi vẫn cần nối màn hình LCD. Vì chúng tôi hàn các tiêu đề nên chúng tôi chỉ cần bốn cầu nhảy từ nữ đến nữ. Kết nối chân "Vcc" với + 5V, chân "Gnd" với đất, chân "SCL" với A5 và chân "SDA" với A4. Để màn hình LCD vừa với vỏ, chúng ta cần phải uốn cong các chân tiêu đề về phía sau. Uốn các ghim qua lại nhiều lần sẽ làm mỏi kim loại và khiến các ghim bị gãy, vì vậy tôi khuyên bạn chỉ nên uốn chúng một lần và làm như vậy một cách cẩn thận.

Bây giờ hệ thống dây điện đã hoàn thành!

Bước 12: Lập trình

Bây giờ phần cứng đã được kết nối, chúng ta có thể lập trình Arduino.

Tôi muốn chương trình có các tính năng sau:

• Trên dòng đầu tiên, hiển thị số lượng cập nhật nhanh chóng của tổng số lít
• Trên dòng thứ hai, hiển thị tổng chi phí nước hoặc tốc độ dòng chảy
• Khi vòi hoa sen đang chạy, nút nhấn chuyển đổi giữa hiển thị chi phí hoặc tốc độ dòng chảy
• Khi vòi hoa sen không chạy, nút nhấn sẽ xóa tất cả dữ liệu và đặt lại màn hình
• Cảm biến nên được đọc bằng cách sử dụng quy trình ngắt để tránh các phương pháp bỏ phiếu thô
• Khi cập nhật màn hình, chúng ta chỉ nên cập nhật các giá trị đã thay đổi, thay vì ghi đè lên toàn bộ màn hình mỗi lần (điều này sẽ gây ra hiện tượng nhấp nháy đáng chú ý)

Chương trình tuân theo một cấu trúc đơn giản. Bằng cách sử dụng hàm millis (), chúng ta có thể tạo ra các độ trễ không thực sự cản trở việc thực thi chương trình. Xem hướng dẫn này để biết ví dụ về nhấp nháy đèn LED mà không sử dụng hàm delay ().

Hàm millis () trả về số mili giây kể từ khi Arduino được bật. Bằng cách tạo một biến "beforeMillis" và trừ đi Millis () - beforeMillis (), chúng ta có thể thấy thời gian đã trôi qua kể từ khi beforeMillis được cập nhật.

Nếu chúng ta muốn điều gì đó xảy ra một lần mỗi giây, chúng ta có thể sử dụng khối mã sau:

if ((millis () - beforeMillis)> = 1000) {

beforeMillis = millis (); toggleLED (); }

Điều này sẽ kiểm tra xem sự khác biệt giữa mili () (thời gian hiện tại) và trước đó (lần trước) lớn hơn hoặc bằng 1000 mili giây. Nếu đúng như vậy, điều đầu tiên chúng ta làm là đặt BeforeMillis bằng thời gian hiện tại. Sau đó, chúng tôi thực hiện bất kỳ bước bổ sung nào chúng tôi muốn. Trong ví dụ này, chúng tôi đang bật đèn LED. Sau đó, chúng ta thoát khỏi khối mã này và hoàn thành phần còn lại của hàm loop (), trước khi quay lại phần bắt đầu và lặp lại tất cả lần nữa.

Lợi ích của việc sử dụng phương thức này so với hàm delay () đơn giản là delay () tạo ra khoảng cách thời gian giữa các lệnh, nhưng không tính đến thời gian cần thiết để thực thi các lệnh khác trong hàm loop (). Nếu bạn đang làm việc gì đó mất nhiều thời gian hơn là chỉ nhấp nháy đèn LED, chẳng hạn như cập nhật màn hình LCD, thì thời gian đó không phải là không đáng kể và sau một vài chu kỳ, nó sẽ cộng lại. Nếu bạn đang cập nhật màn hình LCD trên đồng hồ, nó sẽ nhanh chóng trở nên không chính xác và tụt hậu.

Vì vậy, bây giờ chúng ta đã hiểu cấu trúc tổng thể của chương trình, đã đến lúc chèn các hướng dẫn. Thay vì giải thích từng dòng mã ở đây, tôi khuyên bạn trước tiên nên đọc qua sơ đồ đính kèm, sơ đồ này cung cấp cái nhìn tổng quan cấp cao về những gì chương trình thực hiện.

Khi bạn đã xem sơ đồ, hãy xem mã Arduino đính kèm. Tôi đã nhận xét hầu hết mọi dòng để làm rõ những gì mỗi dòng đang làm.

Có một số phần trong mã mà bạn có thể muốn thay đổi. Quan trọng nhất là chi phí cho mỗi lít. Ở thành phố của tôi, nước có giá 0,2523 ¢ mỗi lít. Tìm dòng sau và thay đổi giá trị đó để phù hợp với chi phí nơi bạn sống:

const float COST_PER_LITRE = 0,2523; // giá mỗi lít, tính bằng xu, từ trang web của thành phố

Nếu bạn thích sử dụng gallon hơn lít, hãy thay đổi tất cả các dòng "LCD.print ()" tham chiếu đến "L" hoặc "L / s" thành "G" hoặc "G / s". Sau đó xóa dòng sau:

const float CHUYỂN ĐỔI = 450.0; // giữ nó không ghi chú trong lít

… Và bỏ ghi chú dòng này:

const float CONVERSION = 1703.0; // bỏ ghi chú điều này và xóa dòng trên cho gallon

Có một điều kỳ lạ nữa mà bạn có thể nhận thấy trong mã của tôi. Bộ ký tự mặc định không bao gồm ký tự "¢" và tôi không muốn sử dụng đô la, vì chi phí sẽ hiển thị là "0,01 đô la" hoặc ít hơn trong phần lớn thời gian. Vì vậy, tôi buộc phải tạo ra một nhân vật tùy chỉnh. Mảng byte sau được sử dụng để biểu diễn ký hiệu này:

byte cent_sign = {B00100, B00100, B01111, B10100, B10100, B01111, B00100, B00100};

Sau khi tạo mảng này, ký tự đặc biệt phải được "tạo" và lưu trữ.

lcd.createChar (0, cent_sign);

Sau khi hoàn tất, để in ký tự tùy chỉnh, chúng tôi sử dụng dòng sau:

lcd.write (byte (0)); // in dấu xu (¢)

Màn hình LCD có thể có tối đa 8 ký tự tùy chỉnh. Thông tin thêm về điều này là ở đây. Tôi cũng đã xem qua công cụ trực tuyến hữu ích này cho phép bạn vẽ ký tự tùy chỉnh bằng giao diện đồ họa và nó sẽ tự động tạo mảng byte tùy chỉnh.

Bước 13: Đóng nắp

Cuối cùng, chúng ta đã gần hoàn thành!

Đã đến lúc nhét tất cả các thiết bị điện tử vào trong hộp và hy vọng nắp sẽ đóng lại. Nhưng trước tiên, chúng ta cần gắn các giá đỡ 30mm. Gói standoffs tôi mua không bao gồm cái nào dài như vậy, nhưng nó có những cái 20mm và 10mm có thể gắn lại với nhau. Tôi vặn bốn chân đế vào các lỗ ở dưới cùng của thùng loa bằng bốn vít M3 (xem hình ảnh 1 & 2). Đảm bảo thắt chặt những thứ này một cách chắc chắn, nhưng không quá chặt nếu không bạn có nguy cơ làm vỡ vỏ nhựa.

Bây giờ chúng ta có thể lắp tất cả các thiết bị điện tử bên trong. Tôi đã gắn bộ sạc và bộ chuyển đổi tăng áp vào nắp bằng băng dính hai mặt, như trong hình thứ ba. Sau đó, tôi quấn một số băng dính điện xung quanh kim loại tiếp xúc trên hai giắc cắm 3,5 mm, chỉ để đảm bảo không có gì bị chập khi tiếp xúc với các đầu nối.

Tôi đã có thể làm cho Arduino phù hợp bằng cách đặt nó ở bên cạnh, ở góc dưới cùng bên trái, với cổng USB của nó hướng về bên phải. Tôi đã sử dụng thêm băng dính hai mặt để cố định pin vào đáy hộp bên dưới màn hình LCD.

Cuối cùng, khi mọi thứ bị kẹt ít nhiều vào hộp, nắp có thể được vặn xuống bằng bốn vít M3 nữa.

Bước 14: Kiểm tra

Đầu tiên cắm đầu nối 3,5mm từ cảm biến lưu lượng. Tôi khuyên bạn nên làm điều này trước khi thiết bị được bật, vì phích cắm có thể tạo ra kết nối không mong muốn khi nó đang được cắm vào.

Tiếp theo, bật công tắc nguồn chính. Trong khi không có nước chảy, nút bảng điều khiển phía trước không nên làm bất cứ điều gì ngoài việc xóa tổng và xóa màn hình. Vì tổng số sẽ bằng 0 theo mặc định, nên nút này sẽ không hoạt động gì cả.

Nếu bạn bật vòi hoa sen, tổng số sẽ bắt đầu tăng lên. Theo mặc định, chi phí được hiển thị. Nếu bạn nhấn nút bảng điều khiển phía trước, tốc độ dòng chảy sẽ được hiển thị ở dòng dưới cùng. Nhấn nút bảng điều khiển phía trước sẽ chuyển đổi giữa hiển thị tốc độ dòng chảy và hiển thị chi phí, miễn là vòi hoa sen đang chạy. Sau khi vòi hoa sen dừng, nhấn nút bảng điều khiển phía trước sẽ đặt lại các phép đo và xóa màn hình.

Gắn

Cách bạn chọn để gắn thiết bị phụ thuộc vào cách bố trí của vòi hoa sen của bạn. Một số vòi hoa sen có thể có một gờ đủ gần với đầu vòi sen để bạn có thể chỉ cần đặt thiết bị ở đó. Trong phòng tắm của tôi, tôi có một cái giỏ gắn với các giác hút mà tôi đã đặt thiết bị bên trong. Nếu bạn không có gờ hoặc giỏ sang trọng, bạn có thể thử giữ thiết bị vào tường bằng cốc hút hai mặt. Điều này sẽ chỉ hoạt động nếu bạn đang sử dụng vỏ ngoài có sẵn có lớp nền mịn hoặc bạn đã in hộp tùy chỉnh của tôi trên máy in có tấm dựng bằng thủy tinh. Nếu vỏ bọc của bạn có lớp nền thô (giống như của tôi), bạn có thể thử sử dụng một số băng keo hai mặt, mặc dù điều này có thể để lại một số cặn trên vách tắm của bạn nếu bạn cố gắng tháo thiết bị.

Xử lý sự cố

Màn hình đang bật, nhưng đèn nền tắt - hãy đảm bảo rằng dây nối được lắp trên hai chân ở bên cạnh của mô-đun I ² C

Màn hình trống, có đèn nền bật - kiểm tra xem địa chỉ I ² C có đúng không bằng cách chạy máy quét I²C

Màn hình bật, nhưng các giá trị vẫn bằng 0 - kiểm tra xem có tín hiệu đến từ cảm biến bằng cách đo điện áp trên chân 2. Nếu không có tín hiệu, hãy kiểm tra xem cảm biến đã được kết nối đúng cách chưa.

Màn hình trống với đèn nền tắt - kiểm tra xem đèn LED nguồn trên Arduino đã bật chưa và kiểm tra xem màn hình có nguồn điện không

Màn hình bật trong thời gian ngắn, sau đó mọi thứ dừng lại - có thể bạn đã đặt điện áp từ bộ chuyển đổi tăng cường quá cao (các thành phần không thể xử lý quá 5V)

Thiết bị hoạt động, nhưng các giá trị bị sai - hãy đảm bảo cảm biến lưu lượng bạn đang sử dụng có cùng hệ số chuyển đổi là 450 xung mỗi lít. Các cảm biến khác nhau có thể có các giá trị khác nhau.

Bước 15: Bây giờ bắt đầu tiết kiệm nước

Cải tiến

Phiên bản hiện tại của phần mềm hoạt động đủ tốt, nhưng cuối cùng tôi muốn thêm khả năng có những người dùng khác nhau (thành viên gia đình, bạn cùng nhà, v.v.) Thiết bị sẽ lưu trữ số liệu thống kê của mỗi người (tổng lượng nước và tổng số lần tắm) vào hiển thị mức sử dụng nước trung bình cho mỗi người. Điều này có thể khuyến khích mọi người cạnh tranh để sử dụng ít nước nhất.

Cũng sẽ rất thú vị nếu có một cách xuất dữ liệu để xem trong một bảng tính, để nó có thể được vẽ biểu đồ. Sau đó, bạn có thể xem những thời điểm nào trong năm mọi người có mưa rào thường xuyên hơn và lâu hơn.

Tất cả các tính năng này đều yêu cầu sử dụng EEPROM - bộ nhớ không bay hơi tích hợp của Arduino. Điều này sẽ cho phép dữ liệu được giữ lại ngay cả sau khi thiết bị đã tắt.

Một tính năng hữu ích khác là chỉ báo pin. Hiện tại, dấu hiệu duy nhất cho thấy thiết bị cần được sạc lại là khi bảng quản lý pin cắt nguồn. Sẽ dễ dàng kết nối thêm một đầu vào tương tự để đo điện áp pin. Bộ chia điện áp thậm chí không cần thiết vì điện áp pin luôn nhỏ hơn 5V.

Một số trong số những ý tưởng này chỉ dựa vào tính năng leo thang, đó là lý do tại sao tôi không phát triển phần mềm thêm nữa.

Phần còn lại là tùy thuộc vào bạn!

Giải nhất cuộc thi Cảm biến