Cách tạo bộ phát hiện amoniac: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách sử dụng cảm biến amoniac, arduino và mâm xôi để đo nồng độ amoniac và đưa ra cảnh báo nếu có rò rỉ hoặc nồng độ quá cao trong không khí!

Dự án này là dự án của trường chúng tôi, trên thực tế phòng thí nghiệm hóa học của trường chúng tôi muốn có một hệ thống để phát hiện xem nồng độ amoniac trong không khí có quá cao hay không. Trong phòng thí nghiệm có tủ hút phòng thí nghiệm hóa học, và học sinh cần phải bật các tủ hút này để hút hơi hóa chất. Nhưng nếu họ quên bật máy hút mùi, hơi độc có thể phát tán bên trong phòng thí nghiệm. Hệ thống này sẽ cho phép giáo viên chịu trách nhiệm nhận được cảnh báo nếu Amoniac (là một loại khí độc) được cảm nhận bên ngoài những chiếc mũ trùm đầu đó.

Bước 1: Vật liệu

Đối với dự án này, bạn sẽ cần:

- 2x Bộ cảm biến Amoniac MQ-137 (hoặc bao nhiêu tùy thích)

- 1x Arduino Uno (nó có một cổng nối tiếp)

- 1x Genuino Mega 2560 (hoặc các bo mạch khác có 2 cổng nối tiếp trở lên)

- 2x mô-đun Bluetooth HC-05

- 1x Raspberry Pi kiểu 3B

- 1x Pin 9V

- Dây điện, cáp và điện trở

Bước 2: Lấy dữ liệu từ cảm biến

Cảm biến được kết nối với arduino Uno.

Để nhận ra ứng dụng này, cảm biến này phải được cấp nguồn. Để làm điều này, 5V và khối lượng của thẻ arduino được sử dụng. Ngoài ra, đầu vào tương tự A0 cho phép khôi phục giá trị điện trở do cảm biến đưa ra. Hơn nữa, Arduino được cung cấp

Thật không may, những cảm biến đó không cung cấp đầu ra tuyến tính tỷ lệ với nồng độ amoniac. Những cảm biến đó được làm bằng một tế bào điện hóa, thay đổi điện trở liên quan đến nồng độ. Sức đề kháng tăng lên cùng với nồng độ.

Vấn đề thực sự của chúng là chúng được tạo ra để đo các loại khí khác nhau, và tế bào điện hóa phản ứng một cách kỳ lạ. Ví dụ, đối với cùng một mẫu amoniac lỏng, cả hai cảm biến đều cung cấp đầu ra khác nhau. Chúng cũng khá chậm.

Dù bằng cách nào, điện trở được cung cấp bởi cảm biến được chuyển đổi thành 0-5V và sau đó thành "ppm" (= phần triệu, đó là đơn vị liên quan để đo nồng độ khí) bởi arduino, sử dụng đường cong xu hướng và phương trình của nó được cung cấp trong tài liệu của các cảm biến này.

Bước 3: Gửi dữ liệu qua Bluetooth

Để đặt các cảm biến tại các vị trí khác nhau trong phòng thí nghiệm, chúng được kết nối trực tiếp với bảng Arduino được cấp nguồn bằng pin 9V. Và để giao tiếp kết quả của amoniac trong không khí với thẻ Rapsberry, các mô-đun bluetooth được sử dụng. Thẻ đầu tiên kết nối trực tiếp với bảng cảm biến được gọi là thẻ phụ.

Để sử dụng các mô-đun bluetooth, trước tiên chúng cần được định cấu hình. Với mục đích đó, hãy kết nối chân EN của mô-đun với nguồn 5V (bạn sẽ thấy đèn led nhấp nháy sau mỗi 2 giây) và nhấn nút trên mô-đun. Mã hóa từ xa một mã trống trong arduino và kết nối chân RX của mô-đun với chân TX của arduino và ngược lại. Sau đó, vào màn hình nối tiếp, chọn tốc độ Baud phù hợp (đối với chúng tôi, đó là 38400 Br) và viết AT.

Nếu màn hình nối tiếp hiển thị "Ok" thì bạn đã vào chế độ AT. Bây giờ bạn có thể đặt mô-đun là nô lệ hoặc Master. Bạn có thể tìm thấy bên dưới một bản pdf có tất cả lệnh cho chế độ AT.

Trang web sau đây hiển thị các bước bắt đầu ở chế độ AT cho mô-đun bluetooth của chúng tôi:

Mô-đun bluetooth sử dụng 4 chân của arduino, 3,3V với bộ chia điện áp, nối đất, chân TX và RX. Sử dụng chân TX và RX có nghĩa là dữ liệu được truyền qua cổng nối tiếp của thẻ.

Đừng quên rằng chân RX của mô-đun bluetooth được kết nối với chân TX của Arduino và ngược lại.

Bạn sẽ thấy cả hai đèn led của mô-đun bluetooth nhấp nháy 2 lần khoảng 2 giây một lần khi chúng được kết nối với nhau.

Cả biên lai và mã gửi đều được thực hiện trên cùng một thẻ và được đính kèm tại đây sau đó.

Bước 4: Nhận dữ liệu và chuyển đến Raspberry Pi

Phần này của dự án được thực hiện bởi arduino mega.

Thẻ này được kết nối với một mô-đun bluetooth, được định cấu hình để nhận dữ liệu và raspberry pi. Nó được gọi là Master.

Trong trường hợp này, mô-đun bluetooth sử dụng một cổng nối tiếp và dữ liệu được chuyển đến pi raspberry bằng một cổng nối tiếp khác. Đó là lý do tại sao chúng ta cần một thẻ có 2 hoặc nhiều cổng nối tiếp.

Mã gần giống như trước đây.

Bước 5: Tính năng cảnh báo và dữ liệu ghi nhật ký

Raspberry pi sẽ ghi dữ liệu sau mỗi 5 giây (ví dụ: có thể thay đổi) trong một tệp.csv và lưu nó trong dung lượng của thẻ sd.

Đồng thời, quả mâm xôi kiểm tra xem nồng độ không quá cao (ví dụ trên 10ppm, có thể thay đổi) và gửi e-mail cảnh báo nếu đúng như vậy.

Nhưng trước khi mâm xôi có thể gửi email, nó cần một chút cấu hình. Vì mục đích này, hãy truy cập tệp "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" và thay đổi các thông số theo sau thông tin cá nhân của bạn. Bạn có thể tìm một ví dụ bên dưới (code_raspberry_conf.py).

Theo như mã chính (blu_arduino_print.py), nó cần nhập một số thư viện như "serial" để hoạt động với cổng giao tiếp USB hoặc thư viện "ssmtp" để gửi email.

Đôi khi, có thể xảy ra lỗi khi gửi dữ liệu bằng Bluetooth. Thật vậy, mâm xôi chỉ có thể đọc một dòng khi có một số kết thúc bằng / n. Tuy nhiên, mâm xôi đôi khi có thể nhận một cái gì đó khác như "\ r / n" hoặc chỉ "\ n". Vì vậy, để tránh chương trình bị tắt, chúng tôi đã sử dụng lệnh Thử - Ngoại trừ.

Sau đó, nó chỉ là một loạt các điều kiện "nếu".

Bước 6: Làm các trường hợp

Thiết bị cần thiết:

- 1 hộp nối 220 * 170 * 85 mm

- 1 hộp nối 153 * 110 * 55 mm

- Màu xanh lá cây ertalon 500 * 15 * 15 mm

- Cáp điện 1,5 mét

- 2 mô-đun bluetooth

- 1 quả mâm xôi

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- Pin 9v

- 1 cáp kết nối Raspberry / Arduino

- 2 điện trở 2K ohm

- 2 điện trở 1K ohm

- Máy hàn

- Máykhoan

- Mũi khoan

- Kìm cắt

- Nhìn thấy

Chúng tôi bắt đầu từ hai hộp nối điện, trong đó các vết cắt đã được thực hiện. Đầu tiên, việc nhận diện phần tử cảm biến / bộ phát: hai hỗ trợ để sửa thẻ Genuino được làm bằng ERTALON màu xanh lá cây. Sau đó, cần phải cắt nắp để đặt cảm biến amoniac và cố định nó. Các dây cáp được kết nối từ cảm biến với thẻ Genuino. Sau đó, chúng tôi đặt mô-đun bluetooth vào hộp, hàn cáp và kết nối chúng với thẻ. Cuối cùng, nguồn điện với pin 9V đã được tích hợp và có dây. Khi cảm biến hoàn thành, chúng tôi có thể bắt đầu làm việc trên bộ thu. Đối với điều này, giống như cách trước đây, chúng tôi bắt đầu bằng cách tạo hỗ trợ cho hai thẻ điện tử (Raspberry và Arduino mega). Sau đó, chúng tôi cắt bỏ các khe cắm cho cáp và phích cắm từ Raspberry. Mô-đun bluetooth đã được cố định theo cách giống như trước đây. Sau đó, các lỗ được khoan trên đầu hộp để thông gió cho hai bảng điện tử và tránh mọi nguy cơ quá nhiệt. Để kết thúc bước này, tất cả các cáp đã được kết nối và dự án chỉ cần được cấp nguồn và thử nghiệm.

Bước 7: Cải tiến

Về mặt cải tiến, một số điểm có thể được gợi ý:

- Sự lựa chọn của cảm biến hiệu suất cao hơn. Thật vậy, họ không phát hiện nhanh sự xuất hiện của amoniac trong không khí. Thêm vào đó, một khi đã bão hòa với amoniac, chúng cần một thời gian nhất định để loại bỏ nó.

- Đã sử dụng thẻ arduino trực tiếp có mô-đun Bluetooth như được chỉ định tại cơ sở của dự án của chúng tôi. Rất tiếc, Genuino 101 không còn được bán trên thị trường Châu Âu.

- Tích hợp màn hình hiển thị trong hộp nơi đặt cảm biến để biết nồng độ một cách liên tục

- Đảm bảo việc xây dựng biểu đồ tự động từ dữ liệu được lưu trên tệp csv.