Monitoraggio del livello del sale dell'addolcitore d'acqua: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Gli addolcitori d'acqua funzionano utilizzando un processo chiamato scambio ionico in cui gli ioni di calcio e magnesio dell'acqua dura vengono scambiati con cloruro di sodio (sale) tramite una resina speciale. L'acqua entra in un recipiente a pressione dove si muove attraverso le perle di resina e il calcio e il magnesio vengono sostituiti dal sodio. Le perle di resina alla fine si esauriranno e non saranno più in grado di raccogliere altri minerali duri. Il processo di ricarica o rigenerazione fa passare una soluzione di acqua salata attraverso le perle di resina che staccano i minerali di durezza e li scaricano in modo innocuo nello scarico. Le perle di resina vengono lasciate rinfrescate e pronte per rendere più addolcita l'acqua.

Gli addolcitori d'acqua a scambio ionico sono disponibili in molte forme e dimensioni, ma hanno tutti una cosa in comune, un serbatoio di salamoia che deve essere riempito di sale ogni poche settimane per garantire una fornitura regolare di acqua dolce. Gli addolcitori d'acqua non sono attrezzature esattamente attraenti e quindi sono banditi in un luogo inaccessibile, il che significa che è necessaria una visita speciale per controllare il livello del sale. Il più delle volte, lo spunto per aggiungere più sale viene dai membri della famiglia che si lamentano dell'acqua dura. È necessario un sensore di livello del sale adatto e dimentica che può inviare un promemoria quando il sale è basso nell'addolcitore. In questo Instructable, viene utilizzato un sensore di portata per misurare il livello di sale nell'addolcitore d'acqua ogni poche ore e il risultato pubblicato su ThingSpeak. Quando il livello del sale si abbassa, ThingSpeak invierà un'e-mail di promemoria per riempire il serbatoio della salamoia con il sale. Tutti i componenti per questo progetto sono disponibili su eBay, come al solito, le parti più economiche provengono dall'Asia. Anche dovendo acquistare tutti i componenti, il costo totale sarà di circa US$10. Per realizzare questo progetto sono necessarie una moltitudine di abilità come la saldatura o l'utilizzo dell'IDE Arduino. Tutte queste tecniche sono trattate in altri Instructables e non vengono ripetute qui.

Forniture

Portabatterie AAVL53L0X modulo di portata BAT43 Diodo Shottky Condensatore 100nF 2 resistenze da 5k 2 resistenze da 470 Ohm Modulo adattatore seriale FT232RL Dimensioni AA Batteria al cloruro di tionile di litio Modulo microcontrollore ESP-07 Articoli vari, cavi, scatole ecc.

Passaggio 1: rilevatore di livello di sale

Un VL53L0X viene utilizzato per rilevare la superficie del sale nell'addolcitore d'acqua. Il sensore funziona inviando un impulso di luce e misurando il tempo necessario per riflettere. I migliori risultati vengono dall'utilizzo di una superficie riflettente bianca al buio, esattamente quello che abbiamo nel bidone del sale. Il sensore stesso è molto piccolo e difficile da maneggiare. In quanto tale, può essere acquistato come modulo contenente un'interfaccia I2C. Ciò rende molto più semplice la connessione con altri microcontrollori come Arduino o Raspberry Pi. Poiché le finestre del laser e del sensore sono molto piccole, viene utilizzato uno strato di pellicola trasparente per evitare che lo sporco ostruisca il dispositivo. il modulo. Ciò è stato ottenuto appoggiando il modulo durante la saldatura, con il sensore rivolto verso il basso, su un pezzo di legno per impedire che la saldatura o il filo formino urti sul lato del sensore.

Passaggio 2: Programmazione dell'ESP-07

L'intenzione era quella di rendere il monitor del livello del sale alimentato a batteria, quindi è stata scelta una versione essenziale del modulo chip ESP8266 per ridurre al minimo la corrente di standby e garantire una durata della batteria di almeno un anno. A differenza di alcune delle versioni più sofisticate che includono regolatori di tensione e un'interfaccia USB, è necessario aggiungere alcuni componenti extra all'ESP-07 essenziale utilizzato in questo progetto. Un adattatore seriale è temporaneamente collegato per far lampeggiare ESP-07 e monitorare la porta seriale durante il test. Tieni presente che l'adattatore seriale verrà rimosso una volta che saremo felici che tutto funzioni correttamente, non renderlo troppo solido. Per qualche motivo, le linee SDA e SCL dovevano essere scambiate per far funzionare il sensore, prova questo se l'intervallo è bloccato a fondo scala. Forse un capriccio della produzione cinese? Per alimentare questo progetto viene utilizzata una batteria al litio cloruro di tionile. La dimensione AA di questa batteria ha una tensione costante di 3,6 V e una capacità di 2600 mAh, ideale per alimentare ESP-07. Queste batterie possono essere trovate presso i fornitori di batterie specializzati, ma non nei normali punti vendita al dettaglio. Immagino che non osano lasciare che il pubblico in generale si liberi con una batteria del doppio del voltaggio normale!

Quando l'ESP-07 si accende, i pin fanno cose strane fino a quando non termina la routine di avvio. Come misura di sicurezza, nei collegamenti alle uscite del modulo sono inclusi dei resistori per evitare correnti dannose. Lo sketch Arduino per questo progetto è allegato nel file di testo. Come al solito, dovrai modificarlo con le tue credenziali del router e una chiave API dal tuo account ThingSpeak. Inoltre, viene utilizzato un indirizzo IP statico per accelerare il tempo di connessione WiFi e risparmiare corrente. Ciò potrebbe comportare la modifica degli indirizzi IP in modo che corrispondano alla tua rete. Nota che le virgole vengono utilizzate nell'indirizzo IP e non un punto! Su Internet è disponibile una grande quantità di informazioni sul flashing e sull'utilizzo di ESP8266 se hai bisogno di ulteriore aiuto. In sintesi, il lampeggio procede come segue:

Avvia l'IDE Arduino sul PC e assicurati che la scheda ESP8266 sia installata e selezionata Potrebbe essere necessario installare le librerie per il sensore e WiFiLoad nello sketch del monitor allegato di seguito e modificarlo come richiestoControllare la compilazione dello sketch senza erroriCollegare GPIO0 a terra tramite un resistore da 5kSlot batteria nel supportoCollegare l'adattatore USBCaricare il codice verificando che si connetta correttamenteRimuovere la batteria e quindi rimuovere la connessione GPIO0. Avviare il monitor seriale e sostituire la batteriaSi dovrebbe essere accolti con le stampe seriali dallo schizzo prima che il modulo vada in sospensione

Ridurre il tempo di ciclo a circa 20 secondi renderà il debug molto più semplice. Inoltre, a seconda del router, potrebbe essere necessario regolare il tempo di connessione per fornire un collegamento affidabile. Una volta che tutto funziona, l'adattatore USB può essere rimosso e il monitor può essere cablato per l'assistenza.

Passaggio 3: cablaggio finale

Quando pensiamo che il monitor sia configurato come ci piace, il cablaggio può essere riordinato come nella foto. Il LED di alimentazione rosso deve essere rimosso poiché si tratta di un consumo di energia durante il sonno profondo. Può essere rimosso delicatamente con un cacciavite o dissaldato. Se il segnale WiFi è basso, la portata può essere migliorata collegando un'antenna esterna. In questo caso, il link che unisce l'antenna in ceramica deve essere rimosso come il LED. Deve sempre essere collegata un'antenna esterna se l'ESP-07 viene utilizzato senza il collegamento dell'antenna in ceramica.

Passaggio 4: installazione del sensore

Il sensore deve essere montato al di sopra del livello di sale più alto nel serbatoio della salamoia. In questa installazione, il coperchio dell'addolcitore si è rivelato un luogo conveniente per posizionare il sensore. Viene praticato un piccolo foro nel coperchio in modo che il sensore possa visualizzare il livello di sale. Poiché la miscela di salamoia è molto corrosiva, viene utilizzato uno strato di pellicola trasparente per coprire il foro e proteggere il sensore. La batteria e l'ESP-07 possono anche essere montati accanto al sensore sul coperchio. C'è sempre la possibilità di collegare un'antenna esterna se la potenza del segnale WiFi risulta marginale. In questa installazione, il sensore, l'ESP-07 e la batteria sono stati appena incollato alla parte superiore del coperchio mentre l'addolcitore dell'acqua era nascosto in un armadio. Sarebbe necessaria una custodia adeguata in situazioni più esposte.

Passaggio 5: durata della batteria

Per stimare la durata della batteria, è necessario misurare la corrente in standby e la corrente quando il monitor è attivo. Ciò si è rivelato piuttosto difficile perché l'ESP-07 può facilmente bloccarsi quando si apportano modifiche come l'alterazione delle gamme dei contatori. La soluzione finale era aggiungere un resistore da 0,1 Ohm nel cavo di alimentazione e misurare la corrente con un oscilloscopio durante il periodo di attivazione. Ogni misurazione è durata 6,7 secondi con una corrente media di 77 mA. La corrente di sospensione è stata misurata mettendo un diodo e un resistore da 5k in parallelo nel cavo di alimentazione. Il diodo trasporta la corrente di riattivazione, ma la bassa corrente di standby è trasportata dal resistore. Ciò ha fornito una corrente di standby di 28,8 uA. Il tempo di sospensione nel programma è impostato su circa 1 ora tra le misurazioni. Nell'arco di un anno, il monitor utilizzerà 250 mAh in standby e 1255 mAh in modalità sveglia o 1505 mAh in totale. La batteria da 2600 mAh utilizzata in questo monitor dovrebbe durare facilmente più di un anno. La durata della batteria può essere ulteriormente estesa misurando meno frequentemente il livello di sale. Sfortunatamente il tempo di sonno dell'ESP-07 non può essere facilmente allungato di circa un'ora. Un modo per aggirare questo problema è svegliare l'ESP-07 ogni ora e poi riattivarlo immediatamente. È possibile scegliere di non riattivare il modem e il grafico mostra che questo dimezza la quantità di energia utilizzata. Misurando il livello di sale solo 4 volte al giorno, possiamo aspettarci una durata della batteria di circa 5 anni. Il codice seguente utilizza la memoria RTC ESP8266 per memorizzare quante volte il modulo è stato in modalità di sospensione profonda. In questo schizzo, ci sono 6 periodi di sonno prima di effettuare una misurazione che fornisce 7 ore tra le letture. Ovviamente questo può essere adattato alla tua applicazione. Fissare sempre saldamente la batteria in posizione, una connessione interrotta può bloccare l'ESP-07 e scaricare la batteria. La batteria dovrebbe durare diversi anni prima di essere sostituita con questi tempi di sospensione più lunghi. Anche in questo caso è meglio testare il modulo con 10 secondi di sospensione, 7 ore sono un lungo periodo di attesa per verificare se funziona…

Passaggio 6: tabella del livello di sale

I due grafici mostrano il livello di sale nell'addolcitore e la potenza del segnale WiFi, un utile strumento di risoluzione dei problemi. La rigenerazione di questo addolcitore d'acqua è controllata da un contatore ed essendo un modello a doppio serbatoio, i serbatoi possono essere commutati in qualsiasi momento della giornata. Il grafico del livello del sale indica quando è avvenuta la rigenerazione e il tempo tra le rigenerazioni dà un'idea dell'utilizzo dell'acqua. Questo monitor non solo mostra quando è necessario più sale, ma su un addolcitore misurato, può evidenziare un uso eccessivo di acqua. Il VL53L0X ha una portata fino a circa 2 m, a seconda della superficie riflettente. Altre applicazioni sono possibili come il monitoraggio dei livelli di olio o acqua in cui la profondità cambia lentamente nel tempo.

Passaggio 7: promemoria via e-mail

Le e-mail di promemoria sui bassi livelli di sale possono essere inviate da ThingSpeak. Ciò comporta l'impostazione di due app dal menu APPS, la prima è un'analisi MATLAB che comporrà e invierà un'e-mail se il livello di sale supera un limite definito. L'altra App è un TimeControl dove puoi decidere con quale frequenza controllare il livello del sale. La configurazione dell'App TimeControl è abbastanza intuitiva, in questo caso il controllo del livello del sale viene effettuato giornalmente eseguendo l'analisi MATLAB. Un'e-mail fastidiosa verrà inviata giornalmente una volta che il livello di sale raggiunge il livello basso. L'analisi MATLAB utilizzata in questo Instructable è allegata di seguito. Dovrà essere aggiornato con il tuo ID canale e ApiKey. Inoltre, il livello minimo di sale per il tuo serbatoio deve essere inserito nella dichiarazione "if". Si spera che questo fornisca dettagli sufficienti per ricevere e-mail senza dover approfondire le complessità della codifica di ThingSpeak.