Sensor Aliran Air Berbiaya Rendah dan Tampilan Sekitar: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Air adalah sumber daya yang berharga. Jutaan orang tidak memiliki akses ke air minum bersih, dan sebanyak 4000 anak meninggal karena penyakit yang terkontaminasi air setiap hari. Namun, kami terus boros dengan sumber daya kami. Tujuan menyeluruh dari proyek ini adalah untuk memotivasi perilaku penggunaan air yang lebih berkelanjutan dan meningkatkan kesadaran tentang masalah air global. Ini adalah instruksi tentang cara mendeteksi aliran air secara kasar di dalam pipa dan menggerakkan tampilan sekitar. Saya menggunakan transduser piezo, beberapa LED dan arduino. Perangkat ini merupakan prototipe kasar dari apa yang pada akhirnya akan menjadi teknologi persuasif yang memotivasi perilaku berkelanjutan dan meningkatkan kesadaran tentang penggunaan air. Ini adalah proyek oleh Stacey Kuznetsov dan Eric Paulos di Living Environments Lab, di Institut Interaksi Manusia Komputer Universitas Carnegie Mellon. Diproduksi olehStacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]://www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.netVideo di bawah ini menggambarkan versi sebelumnya dari proyek ini, di mana mikrofon digunakan sebagai pengganti elemen piezo untuk mendeteksi aliran air. Anda akan mencapai kinerja yang lebih baik saat menggunakan transduser piezo, jadi instruksi ini merinci pendekatan piezo. Terima kasih khusus kepada Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison, dan Stuart Anderson atas bantuannya dengan ide dan desain proyek ini!

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

Anda akan membutuhkan:- Papan tempat memotong roti- Mikrokontroler (saya menggunakan Arduino)- Mastic- Transduser Piezo (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Beberapa LED (saya menggunakan 2 kuning, 2 merah, 2 hijau)- Tempat lilin atau wadah berukuran serupa- Kawat- Resistor 1 Mohm (atau nilai besar lainnya)- Resistor 4,7K (3)- Resistor 1K (1)- Resistor bernilai rendah (untuk LED)- Kliping Kabel- Kabel Jumper- Mastic- op amp (LM613)

Langkah 2: Bangun Sirkuit

Rangkaian ini terdiri dari penguat untuk meningkatkan sinyal dari piezo dan pembagi tegangan untuk menaikkan tegangan dasar. Ada resistor bernilai tinggi antara dua input membentuk piezo, yang bertindak sebagai resistor pull-down untuk sinyal.

Langkah 3: Uji Sirkuit

Pasang piezo ke sirkuit, dan sambungkan arduino. Pembagi tegangan mengatur tegangan dasar pada 2.5V, sehingga pembacaan dasar untuk sinyal harus sekitar 512 pada pin analog Arduino (setengah jalan antara 0 dan 1023). Tambang berfluktuasi +/-30 sekitar 520. Anda mungkin melihat beberapa fluktuasi di sekitar angka ini.

Langkah 4: Kalibrasi Sensor Anda untuk Mendeteksi Getaran

Saat keran dihidupkan, getaran pipa akan menyebabkan piezo menghasilkan arus yang berfluktuasi. Karena pembacaan dasar berkurang sekitar 520, Anda dapat menghitung amplitudo di sekitar angka ini untuk mendeteksi getaran. Ambang batas saya ditetapkan pada 130, tetapi Anda dapat menambah atau menguranginya tergantung pada jenis getaran yang ingin Anda rasakan dan sensitivitas bagian piezo khusus Anda. Untuk menguji sinyal, gunakan damar wangi untuk menempelkan piezo ke permukaan yang rata. Cobalah mengetuk atau menggaruk permukaan di lokasi yang berbeda dan intensitas yang berbeda, lihat jenis bacaan yang Anda dapatkan di Arduino. Untuk mengurangi kebisingan, saya sarankan menghitung rata-rata bergerak dari input. Ini adalah cara kasar untuk menentukan amplitudo gelombang yang menghindari positif palsu karena arus statis acak. Metode yang lebih maju seperti FFT juga dapat digunakan.// Sample Codeint sensor = 2; // Nilai inint analog =0; // Pembacaan saat ini untuk pinint analog avg; // Menjalankan rata-rata amplitudo gelombangint MIDPOINT = 520; // Base readvoid setup() { Serial.begin(9600); rata-rata = TITIK TENGAH; // atur rata-rata di titik tengah}void loop() { val = analogRead(sensor); // Hitung amplitudo gelombang jika (val > MIDPOINT) { val = val - MIDPOINT; } else { val = TITIK TENGAH - val; } // menghitung rata-rata berjalan dari amplitudo rata-rata = (rata-rata * 0,5) + (val * 0,5); if (rata-rata > 130) { // getaran terdeteksi! Serial.println("TAP"); penundaan(100); // tunda untuk memastikan port Serial tidak kelebihan beban }}

Langkah 5: Buat Tampilan Ambient

Jika sensor Anda berfungsi dengan baik, Anda dapat menambahkan tampilan sekitar untuk menampilkan informasi. LED saya dipasangkan sedemikian rupa sehingga setiap warna diterangi oleh dua LED. Untuk melakukan ini, pasang ujung 'dalam' (pendek) dari setiap warna bersama-sama, dan gunakan resistor bernilai rendah sebelum menghubungkan ke Arduino. Hubungkan kabel ground (lebih panjang) dari semua LED dan pasang ke ground pada Arduino. Setelah LED terhubung, gunakan tempat lilin untuk menampung layar. Karena tempat lilin terbuat dari aluminium, Anda mungkin ingin meletakkan isolator seperti sepotong plastik, di bagian bawah wadah sebelum memasukkan LED untuk mencegah sirkuit korslet.

Langkah 6: Gunakan Data Sensor untuk Menggerakkan Layar

Saya membutuhkan waktu sekitar 10 detik untuk mencuci tangan. Jadi, saya telah memprogram tampilan untuk menunjukkan lampu hijau selama 10 detik pertama setelah keran dinyalakan. Setelah 10 detik, LED kuning menyala. Layar berubah merah jika air tetap menyala setelah 20 detik, dan mulai berkedip lampu merah jika keran tetap menyala selama 25 detik atau lebih. Gunakan imajinasi Anda untuk membuat tampilan alternatif!

Langkah 7: Pasang Sensor dan Tampilan Ke Pipa Air

Gunakan damar wangi atau tanah liat untuk menempelkan piezo ke keran, dan lapisan damar wangi lainnya untuk mengamankan tampilan di atasnya. Anda mungkin harus menyesuaikan kembali amplitudo ambang batas atau 'MIDPOINT' dari langkah 4. Sinyal mungkin juga sedikit terpengaruh oleh suhu dari pipa.

Langkah 8: Saran Masa Depan

Anda dapat memilih untuk mengeluarkan Arduino dari baterai. Tutorial yang akan datang akan menunjukkan cara menjalankan tampilan ini dengan menarik daya langsung dari air yang mengalir itu sendiri, atau dengan memanfaatkan energi cahaya sekitar!