წყლის ხარისხის მონიტორინგი MKR1000 და ARTIK ღრუბლის გამოყენებით: 13 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

შესავალი

ამ პროექტის მთავარი მიზანია MKR1000 და Samsung ARTIK Cloud გამოიყენოს საცურაო აუზების pH და ტემპერატურის დონის მონიტორინგი.

ჩვენ ვიყენებთ ტემპერატურის სენსორს და pH– ს ან წყალბადის სენსორის სიმძლავრეს წყლის ტუტე და მჟავიანობის გასაზომად.

ტემპერატურის გაზომვა აუცილებელია, რადგან მას შეუძლია გავლენა იქონიოს pH დონეზე. ნებისმიერი ხსნარის ტემპერატურის ზრდა გამოიწვევს მისი სიბლანტის შემცირებას და ხსნარში მისი იონების მობილობის გაზრდას. რადგანაც pH არის წყალბადის იონების კონცენტრაციის საზომი, ხსნარის ტემპერატურის ცვლილება აისახება pH– ის შემდგომი ცვლილებით (1).

ტემპერატურის ზემოქმედება ph დონეზე არის შემდეგი.

• ტემპერატურის ეფექტები, რომლებიც ამცირებენ ელექტროდის რეაქციის სიზუსტეს და სიჩქარეს.
• ცვალებადობის ტემპერატურის კოეფიციენტი გავლენას ახდენს სენსორის მიერ გაზომილ მასალაზე, იქნება ეს კალიბრაციის ბუფერი თუ ნიმუში.

წაიკითხე მეტი

რატომ გვჭირდება საცურაო აუზების დაბალანსება?

ეს იქნება ხანგრძლივი დისკუსია. თქვენ შეგიძლიათ გამოტოვოთ ეს ნაბიჯი 1:)

საცურაო აუზები, ან სულ მცირე ადამიანის ხელით მორწყვის ხვრელები ბანაობისა და ცურვისთვის-დაბრუნდით ძვ. წ. 2600 წ. მინიმუმამდე. თუმცა, ძირითადად მიკრობების პოტენციური წყაროების გამო, როგორიცაა აუზში მცურავი ხალხი, ცხოველები, როგორიცაა ძაღლები, ველური ცხოველები და ნამსხვრევები, როგორიცაა ფოთლები, ბალახი და მტვერი, აუზები ხშირად დაბინძურებულია და ამიტომაც შეიცავს მიკრობები, მათ შორის ბაქტერიები და წყალმცენარეები, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ჯანმრთელობის პრობლემები, როგორიცაა ყურის, ცხვირის და ყელის ინფექციები. საცურაო აუზები რეგულარულად ინახება ფილტრაციის, ქლორის, მთლიანი ტუტეობის, კალციუმის სიმტკიცისა და pH დონის რეგულირების მიზნით.

pH შეიძლება ჩაითვალოს როგორც წყალბადის სიმძლავრის აბრევიატურა - ან უფრო სრულად, წყალბადის იონის კონცენტრაციის ძალა. ეს არის ასევე საზომი რამდენად მჟავე/ ტუტეა აუზის წყალი. pH დონე მერყეობს 0.0 -დან 14.0 -მდე. საცურაო აუზის წყალში pH- ის იდეალური დიაპაზონი 7.2 -დან 7.8 -მდეა. PH 7.0 არის ნეიტრალური - 7.0 -ზე ქვემოთ არის მჟავე, 7.0 -ზე ზემოთ არის ტუტე. თუ pH დონე შენარჩუნებულია იმავე დონეზე, როგორც ჩვენს თვალში, რაც ჩვეულებრივ 7.2 -დან 7.4 -მდეა, თვალების დაწვის გვერდითი მოვლენები მინიმუმამდეა დაყვანილი.

როდესაც აუზი ძალიან მჟავეა, ის იწყებს ზედაპირის დაშლას, ქმნის უხეშობას, რომელიც იდეალურია აუზის წყალმცენარეების ზრდისთვის. მსგავსი შედეგი ხდება კრამიტით დახურული საცურაო აუზების დაფქვით. ლითონები ასევე კოროზირდება, რომელიც მოიცავს საცურაო აუზის აღჭურვილობას, მილების ფიტინგებს, ტუმბოს კავშირებს და სხვა. ამ ზედაპირისგან წარმოიქმნება სულფატები, დაფქვა და ლითონის კოროზიები. ეს სულფატები წყლიდან გადის საცურაო აუზის კედლებსა და იატაკზე, რაც იწვევს მახინჯ ყავისფერ და შავ ლაქებს. უფრო მეტიც, ქლორი, რომელიც გამოიყენება როგორც სადეზინფექციო საშუალება საცურაო აუზის წყალში, გააქტიურებულია, ძალიან სწრაფად იკარგება ატმოსფეროში და ამით უსარგებლო ხდება, რადგან ის კარგავს წყლის სანიტარიზაციის უნარს. დაბოლოს, მოცურავეებს თვალები და ცხვირი უწვებათ, მათი საცურაო კოსტუმები ქრებოდა და იღუპება, ხოლო მათი კანი მშრალი და ქავილი ხდება.

მეორეს მხრივ, როდესაც წყალი ძალიან ტუტეა, საცურაო აუზის წყალში არსებული კალციუმი აერთიანებს კარბონატებს და ქმნის მასშტაბებს, რაც ყველაზე მეტად ჩანს წყლის ხაზზე, სადაც ის იჭერს მტვერს და ჭუჭყს, დროთა განმავლობაში შავდება. საცურაო აუზის წყალი ასევე იწყებს დაბინდვას ან დაბინდვას, რადგან ის კარგავს თავის ნაპერწკალს. კალციუმის კარბონატს ასევე აქვს ტენდენცია დაფაროს ქვიშაზე საცურაო აუზის ფილტრში და ეფექტურად იქცეს ცემენტად. ასე რომ, თუ საცურაო აუზის ქვიშის ფილტრი ცემენტის ფილტრი გახდება, ის კარგავს აუზის წყლის ჭუჭყის შეკავების უნარს. აღსანიშნავია კიდევ ერთი ეფექტი: როდესაც pH იზრდება, ქლორის ძალა იმოქმედებს უცხო ნაწილაკებზე. მაგალითია ის, რომ 8.0 pH- ის დროს აუზს შეუძლია გამოიყენოს მხოლოდ გამოყოფილი ქლორის 20%. დაბოლოს, ტუტე აუზის წყალში, მოცურავეების თვალები და ცხვირი ასევე შეიძლება დაიწვას და მათი კანიც მშრალი და ქავილი იყოს.

იყვირე ჩემი ჯგუფის ამხანაგები ალისონი და აირა ამ გასაოცარი კვლევისთვის.

ნაბიჯი 1: შეაგროვეთ საჭირო მასალები და პროგრამული უზრუნველყოფა

1. Arduino / Genuino MKR1000
2. Arduino IDE
3. Samsung Artik Cloud ანგარიში
4. Jumper Wires
5. 3 მამრობითი Pin სათაურები
6. 170 პინიანი წვერის დაფა
7. DFRobot pH მეტრი
8. DS18B20 წყალგაუმტარი ტემპერატურის სენსორი
9. 4.7K რეზისტორი x1
10. 200 ohms რეზისტორი
11. 2x3 დიუმიანი პლასტმასის კონტეინერი
12. მამაკაცისა და ქალის აუდიო კონექტორი
13. Soldering რკინის და ტყვიის
14. მცირე შედუღების PCB

მას შემდეგ, რაც 4.7k რეზისტორი მარაგში არ არის, გამოვიყენე 2.4k x 2 = 4.8k ohms

ნაბიჯი 2: შექმენით თქვენი ARTIK ღრუბლოვანი მოწყობილობის ტიპი

დარეგისტრირდით ARTIK Cloud– ით. გადადით დეველოპერის საიტზე და შექმენით ახალი "მოწყობილობის ტიპი".

მოწყობილობები ARTIK Cloud– ში შეიძლება იყოს სენსორები, ტექნიკა, პროგრამები, სერვისები და სხვა. ჩვეულებრივ ერთი მომხმარებელი ფლობს ერთ ან მეტ მოწყობილობას, ხოლო მოწყობილობებს შეუძლიათ შეტყობინებების გაგზავნა ან მათი გამოყენება ARTIK Cloud– ში შეტყობინებების გასაგზავნად. გაიგე მეტი

შემდეგ შეიყვანეთ სასურველი ჩვენება და უნიკალური სახელი.

ნაბიჯი 3: შექმენით ახალი მანიფესტი თქვენი მოწყობილობის ტიპისთვის

თქვენი მოწყობილობის ტიპზე შექმენით ახალი მანიფესტი.

მანიფესტი, რომელიც დაკავშირებულია მოწყობილობის ტიპთან, აღწერს მონაცემთა სტრუქტურას. როდესაც აპლიკაცია ან მოწყობილობა უგზავნის შეტყობინებას ARTIK Cloud– ს, მანიფესტი იღებს სტრიქონს, როგორც მონაცემს, და გამოაქვს ნორმალიზებული ველების/მნიშვნელობების ჩამონათვალს, რომელთა შენახვაც ARTIK Cloud– ს შეუძლია. გაიგე მეტი

შეიყვანეთ ტემპერატურა მონაცემთა ველების სახით, რომელიც ავტომატურად დადგინდება ცელსიუსზე.

დაამატეთ სხვა მონაცემთა ველი და დაასახელეთ ph. გამოიყენეთ ppm ან ნაწილები თითო ნოტაციაზე.

ph ან წყალბადის სიმძლავრე გამოიყენება წყლის ტუტე და მჟავიანობის დასაბალანსებლად. ტემპერატურა შეიძლება გავლენა იქონიოს ph- ის ღირებულებაზე. ტემპერატურის ზრდა დაკავშირებულია მოლეკულური ვიბრაციების გაზრდასთან, ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წყალბადის იონები ასევე იზრდება წყალბადის ობლიგაციების წარმოქმნის შემცირებული ტენდენციის გამო, რაც იწვევს pH- ის შემცირებას. გაიგე მეტი

გამოტოვეთ მოქმედების წესები, რადგან ის არ დაგვჭირდება.

შემდეგ გააქტიურეთ თქვენი მანიფესტის ფაილი.

ნაბიჯი 4: შექმენით თქვენი აპლიკაცია

გადადით ARTIK Cloud პროგრამებზე და დააწკაპუნეთ ახალ აპლიკაციაზე.

თითოეულ პროგრამას ენიჭება უნიკალური ID ARTIK Cloud– ის მიერ. განაცხადის ID საჭიროა OAuth2 წვდომის ნიშნის მისაღებად და განაცხადის მონაცემების მოთხოვნისათვის, იმ პირობით, რომ მომხმარებელს აქვს მინიჭებული წვდომა. გაიგე მეტი

შეიყვანეთ თქვენთვის სასურველი პროგრამის სახელი და ავტორიზაციის გადამისამართების url. გაითვალისწინეთ, რომ საჭიროა ავტორიზაციის გადამისამართების url. იგი გამოიყენება ამ პროგრამის მომხმარებლების ავთენტიფიკაციისთვის, შესაბამისად, გადამისამართდება ამ url– ზე, თუ საჭიროა შესვლა. ჩვენ გამოვიყენეთ https:// localhost/8080/ნიმუშისთვის.

ახლა დააყენეთ თქვენი აპლიკაციის ნებართვა წაკითხვისა და წერისთვის, ნავიგაცია თქვენს მოწყობილობაზე, შემდეგ შენახვა.

გილოცავთ, თქვენ უკვე გაქვთ განაცხადი!

ნაბიჯი 5: დაუკავშირეთ ARTIK Cloud თქვენს მოწყობილობას

ახლა, როდესაც თქვენი უკანა ნაწილი მზად არის. მოდით გადავიდეთ თქვენს ARTIK ღრუბლოვან დიაგრამებზე თქვენი მონაცემების სანახავად.

გადადით ჩემს მოწყობილობებზე და დააწკაპუნეთ სხვა მოწყობილობის დაკავშირებაზე.

მოძებნეთ და დააწკაპუნეთ ადრე შექმნილი ახალი მოწყობილობის ტიპზე, შემდეგ დააწკაპუნეთ მოწყობილობის დაკავშირებაზე.

დააწკაპუნეთ თქვენი დაკავშირებული მოწყობილობის პარამეტრებზე მეტი ინფორმაციის საჩვენებლად.

გაითვალისწინეთ მოწყობილობის ID და ჟეტონი, რადგან დაგჭირდებათ შემდეგ ნაბიჯებზე.

მარჯვენა მხარეს, დააწკაპუნეთ თქვენი მონაცემების ნახვაზე.

მას შემდეგ, რაც თქვენი აპარატურა განახლდება, გრაფიკს ექნება მონაცემები.

შესრულებულია ARTIK Cloud კონფიგურაციისთვის.:)

ნაბიჯი 6: შეაერთეთ Temp და PH სენსორები MKR1000

აქ არის pin კავშირი:

• ტემპერატურა GND to MRK1000 GND
• გათიშეთ MKR1000 ციფრულ პინზე 1
• ტემპერატურა VCC– დან MKR1000 5V– მდე
• შეაერთეთ 4.7K რეზისტორი Temp VCC და Temp OUT
• pH GND to MRK1000 GND
• pH გამოდის MKR1000 ანალოგურ პინზე 1
• pH VCC MKR1000 5V

სურვილისამებრ: ჩვენ გამოვიყენეთ აუდიო მამრობითი და მდედრობითი კონექტორი ტემპერატურის ზონდის მოსახსნელად.

გადახედეთ სურათებს უფრო დეტალური ინსტრუქციისთვის.

ნაბიჯი 7: დააყენეთ თქვენი Arduino IDE დაფის მენეჯერი

თუ უკვე დაინსტალირებული გაქვთ MKR1000 დაფა, გთხოვთ გამოტოვოთ ეს ნაბიჯი.

გახსენით თქვენი Arduino IDE.

გადადით ინსტრუმენტები> დაფა> დაფის მენეჯერი.

შემდეგ მოძებნეთ mkr1000.

დააინსტალირეთ Arduino SAMD დაფა, მას შეუძლია ორივე ნულოვანი და MKR1000 მხარდაჭერა.

ნაბიჯი 8: დაამატეთ საჭირო ბიბლიოთეკები

იმისათვის, რომ ჩვენი სენსორები და wifi იმუშაონ, ჩვენ გვჭირდება შემდეგი ბიბლიოთეკები.

1. FlashStorage - გამოიყენება pH კალიბრაციის კომპენსაციის შესანახად
2. ArduinoThread - იგი გამოიყენება ცალკეულ თემაში სენსორების წასაკითხად.
3. ArduinoJson - ჩვენ ამას გამოვიყენებთ JSON მონაცემების გასაგზავნად ARTIK Cloud– ში
4. WiFi101 - გამოიყენება mkr1000– თან wifi კავშირის გასააქტიურებლად
5. ArduinoHttpClient - მასპინძელი API– თან დასაკავშირებლად
6. OneWire - საჭიროა ტემპერატურის სენსორის ციფრული შეყვანის წასაკითხად
7. DallasTemperature - დალასის ტემპერატურის სენსორი საჭირო ბიბლიოთეკა

ნავიგაცია ჩანახატზე> ბიბლიოთეკის ჩართვა> ბიბლიოთეკების მართვა

მოძებნეთ ეს ბიბლიოთეკები და გადმოწერეთ ისინი.

ნაბიჯი 9: ატვირთეთ Arduino კოდი

ახლა შეაერთეთ MKR1000 თქვენს კომპიუტერში/ლეპტოპში.

თქვენმა Arduino– მ ავტომატურად უნდა გამოავლინოს თქვენი MKR1000. წინააღმდეგ შემთხვევაში დაყენებულია ხელით.

ჩამოტვირთეთ პროგრამული უზრუნველყოფა ჩემს GitHub– ზე აქ

შეცვალეთ თქვენი საკუთარი ARTIK Cloud მოწყობილობის ID და ჟეტონი.

სიმებიანი მოწყობილობა ID = "სტატიის ღრუბლოვანი მოწყობილობის ID"; // განათავსეთ თქვენი მოწყობილობის ID აქ შექმნილი სახელმძღვანელოდან String deviceToken = "სტატიაში ღრუბლოვანი მოწყობილობის ნიშანი"; // განათავსეთ თქვენი მოწყობილობის ნიშანი აქ შექმნილი სამეურვეოდან

შეცვალეთ თქვენი საკუთარი wifi ssid/სახელი და პაროლი.

/** Wifi Setting **/ #განსაზღვრეთ WIFI_AP "თქვენი wifi ssid" #განსაზღვრეთ WIFI_PWD "wifi პაროლი"

შემდეგ ატვირთეთ პროგრამული უზრუნველყოფის კოდი MKR1000 და დაიწყეთ მონიტორინგი.

მე დავამატებ კოდის სხვა გაკვეთილებს.

თქვენს WiFi– ს უნდა ჰქონდეს ინტერნეტ კავშირი

დაუბრუნდით თქვენს ARTIK ღრუბელს და შეამოწმეთ გაშვებული მონაცემები.

მე ჩავრთე კალიბრაციის მეთოდი DFRobot– დან ჩემს კოდში.

თუ გსურთ თქვენი pH სენსორის დაკალიბრება, მიჰყევით მათ 1 მეთოდს აქ.

გილოცავთ! თქვენ წარმატებით დაუკავშირეთ თქვენი სენსორები ღრუბელზე !.

ნაბიჯი 10: გახადეთ პორტატული! - მოსახსნელი ტემპერატურის სენსორი

ჩვენ დაგვჭირდება ტემპერატურის სენსორის კავშირის გადაკეთება, რათა ის მოსახსნელი გახდეს.

ეს მოიცავს რეზისტორების გაყვანილობას და მოსახსნელ კონექტორს.

პირველი ჩვენ დავაყენებთ 4.7k რეზისტორს და მის კონექტორებს.

მე გამოვიყენე 2.4kohms x 2 = 2.8k omhs რადგან მარაგში არ არის. მაგრამ მაინც კარგად ვართ.

1. მოათავსეთ MKR1000 to 170 Pin Breadboard, 5V pin უნდა იყოს დაფის პირველ პინზე
2. მოათავსეთ 4.7k რეზისტორი პურის ბოლო ქინძისთავებზე ან ცარიელ ქინძისთავებზე.
3. დაუკავშირეთ რეზისტორის პირველი ბოლო 5V- ს ჯუმბერის მავთულის გამოყენებით.
4. შეაერთეთ მეორე ბოლო ცარიელ პინთან მეორე მხარეს.
5. შეაერთეთ ეს პინი ციფრულ პინთან 1.

თუ თქვენ გაქვთ სირთულეები, მიჰყევით ზემოთ მოცემულ სურათებს.

შემდეგი შეაერთეთ ჩვენი მამრობითი აუდიო კონექტორი ტემპერატურის სენსორთან

1. წითელი მავთული / VCC სპილენძის თავზე
2. მწვანე / GND შუა სპილენძამდე
3. ყვითელი / მონაცემები ქვედა სპილენძამდე

იხილეთ მე -4 ეკრანის სურათი ზემოთ.

შემდეგ შეაერთეთ ქალი აუდიო კონექტორი PCB– ზე

1. მოათავსეთ ქალი კონექტორი PCB– ში 4x5 შედუღების ხვრელით.
2. ჩადეთ 3 პინიანი სათაური ხვრელის ბოლო რიგში.
3. ჩადეთ 200 omhs და შეაერთეთ აუდიო კონექტორის წვერი, ხოლო მეორე ბოლო უახლოეს სათაურის პინზე.
4. შეაერთეთ აუდიო კონექტორის სათაურის დარჩენილი სათაური სათაურის პინზე.

იხილეთ 5, 6, 7, მე -8 ეკრანი ზემოთ. მე გამოვიყენე 200 Ohms სერიის პოზიტიური მავთულის ტემპერატურის სენსორი მოკლე ჩართვის თავიდან ასაცილებლად.

ნაბიჯი 11: გახადეთ პორტატული! - სენსორების განთავსება

მიიღეთ თქვენი 2x3 პლასტმასის კონტეინერი.

გააკეთეთ ბილიკი ხვრელი pH და Temp ზონდის სენსორების ადვილად მოხსნისთვის.

1. დახაზეთ წრე ქალი კონექტორისა და BNC კონექტორის იგივე წრეწირით.
2. დარწმუნდით, რომ ისინი არც ისე ახლოს ან შორს არიან.
3. ფრთხილად გაჭრა წრე ცხელი დანის ან ნებისმიერი საბურღი ინსტრუმენტის გამოყენებით.
4. ჩადეთ ph Meter და ქალი აუდიო კონექტორის BNC კონექტორი.
5. დაამატეთ Jumper მავთულები მდედრობითი აუდიო კონექტორების სათაურებზე
6. შეაერთეთ ისინი ისე, რომ ადვილად არ მოიხსნას.

ნაბიჯი 12: გახადეთ პორტატული - დაამატეთ MKR1000 კავშირები

შეაერთეთ pH სენსორი:

1. შეაერთეთ 3 ჯუმბერის მავთული ph მეტრი სენსორების ქალი სათაურიდან MKR1000
2. მოათავსეთ ph მეტრი VCC– დან 5V– მდე, GND– დან GND– მდე და მონაცემთა pin– ი A1– მდე

შეაერთეთ ტემპერატურის სენსორი:

განათავსეთ ტემპერატურის სენსორი VCC– დან 5V– მდე, GND– დან GND– მდე და მონაცემები Breadboard– ის დამატებით პინზე, სადაც 4.7k რეზისტორს აქვს კავშირი ციფრულ პინ 1 – თან

შეაერთეთ ბატარეა MKR1000– ით და დახურეთ კონტეინერი.

დაბოლოს, მიმაგრებულია ტემპერატურისა და pH სენსორი.

ვიოლა! გილოცავთ, თქვენ ახლა გაქვთ აუზის მონიტორინგის მოწყობილობა!

ნაბიჯი 13: საბოლოოდ! ტესტირება მოედანზე

მას შემდეგ, რაც MKR1000 იკვებება და უკავშირდება wifi- ს, ის დაიწყებს კითხვების გაგზავნას სენსორებიდან, ციფრული პინი 13 LED აციმციმდება წარმატებული გაგზავნის შემდეგ.

ჩვენ შევამოწმეთ აპარატურის სენსორი კერძო, საჯარო და სკოლის საცურაო აუზზე.

ამ რესპონდენტების ჯგუფის მონაცემების შეგროვებამ მოგვცა საშუალება გავაანალიზოთ ტექნიკის შესაძლებლობები.

MKR1000 და სენსორის ყუთზე განთავსება საშუალებას იძლევა თავიდან აიცილოს წყლის დაბინძურება.

ამით თქვენ შეგიძლიათ აკონტროლოთ თქვენი წყლის ხარისხი და მოახდინოთ მათი ნორმალიზება სასურველი ქიმიკატების განთავსებით.

ვიმედოვნებთ, რომ ეს სასწავლო სახელმძღვანელო ეხმარება ადამიანებს შექმნან საკუთარი საცურაო აუზის წყლის ხარისხის მონიტორინგის მოწყობილობა. შეიძლება გაიზარდოს ცნობიერება საცურაო აუზის წყლის ხარისხის მუდმივ დეგრადაციასთან დაკავშირებით, რადგან ადამიანები უფრო მეტად ყურადღებას ამახვილებენ იმ კეთილმოწყობაზე, რომელიც შემოთავაზებულია იმის ნაცვლად, რომ შეამოწმოს რამდენად უსაფრთხოა ისინი. ისინი ასევე აპირებენ თავიანთი წვლილის შეტანას საზოგადოებაში, რადგან შეძლებენ უზრუნველყონ წყლის ხარისხის ტესტირება უფრო ეფექტური და ეფექტური რესურსების არასაჭირო მსხვერპლის გარეშე.

მოგერიდებათ მისი გამეორება და სიამოვნებით აკეთებთ მაგარ ნივთებს!:)