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使用3.7v电池运行的IOT漏水检测器
发布时间:2021-01-28
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使用3.7v电池运行的IOT漏水检测器
发布时间:2021-01-28
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我在锂离子电池上运行的第一个项目是:一个IOT设备,它不仅可以检测是否有水,而且还可以将数据发送到云中。

硬件部件:

  • WEMOS D1 Mini Pro×    1个    
  • 电池护罩V1.1.0对于WEMOS D1 mini×    1个    
  • 锂离子3.7v可充电×    1个    
  • 电池座18650 x 1×    1个    
  • 定制PCB×    1个    
  • Arduino Uno    ×    1个    
  • RC蜂鸣器×    1个    

软件应用程序和在线服务:

  • Arduino IDE

手动工具和制造机:

  • Creality CR10 S5

我的朋友给我一个小挑战项目:我们必须创建一种可以检测漏水并通过Internet发送状态数据的设备。挑战包括一个约束:我必须使用WEMOS开发板。我认为该项目是使用电池的不错选择,因此我围绕电池进行了设计。我决定使用现有的电池屏蔽罩为电子电路上电。

这是我第一次使用电池构建电子项目的经验。结果有效,但是有点耗电。

首先,通过查看该项目的视频演示来检查该项目。然后,我将遍历电路,解释其工作原理。

电路

在测量不包括WEMOS的电子消耗量时,我们可以看到它消耗的电流为1.22ma,对于使用电池工作的设备而言,这还不够低,但是由于我决定使用9900mah电池,因此我希望该电路能够自动工作至少41周我认为这对我来说是可以的,因为我的第一个项目是使用电池运行。

探测器

第一部分是比较器:我连续使用的运算放大器比较点(a)和(b),并在导线接触水时做出反应。我们知道水不导电,因此我们期望在400k欧姆至3M欧姆之间,并且当检测器不接触水时,点(a)将由3.3M电阻上拉。一旦水接触到引线,它就会拉到地面,并创建一个分压器,MCP602将其与由2个100K电阻器创建的另一个分压器进行比较。结果是运算放大器的输出变为高电平。

重置

在电路的第二部分,首先有一个电容器(a),用于平滑运算放大器(MCP602)的输出。在分析示波器上的输出时,我注意到,在水接触到引线的那一刻,它可能会在稳定之前在高电平和低电平之间产生一些切换,因此设置一个小上限可使输出平滑。然后是一个耦合电容器(b),当输出(a)变为高电平时,它将产生一个峰值。重要的是不要将该值设置为高电平,因为复位必须是单个尖峰,这就是该上限的作用。然后,当产生尖峰时,它将触发将电压下拉至地的晶体管,将WEMOS复位一次(c) 并唤醒控制器。

该程序将通过在D6引脚上使用digitalRead来检查运算放大器的输出电压是否高(d),以及是否是否有水(避免错误复位)。因此,这实际上意味着导线正在接触水。

然后,该程序将信息发布到io.adafruit.com上。Adafruit是一项免费服务,允许IOT设备使用MQTT在提要上发送和读取数据。
蜂鸣器

一旦确认进水,WEMOS就会通过引脚D7(a)触发蜂鸣器。我有一个旧的RC蜂鸣器。蜂鸣器非常响亮并且使用非常简单,只需要一个高值就可以触发并自动鸣响蜂鸣器3次。然后,该程序将一个值写入WEMOS的EEPROM中,并进入深度睡眠状态,持续30秒。唤醒后,它会读取EEPROM并知道过去已检测到水,并且再次读取digitalRead引脚D6,如果水仍然很高,它将再次触发蜂鸣器并循环直到不再检测到水为止。

此步骤很重要,因为初始唤醒仅发生一次。当检测到水时,运算放大器将变为高电平并保持高电平,因此不会再次发生复位。我的程序也应该能够依赖计时器。

最后,我编程2个启动顺序

  • 充当wifi客户端并连接到云以发送数据的启动序列
  • 充当wifi热点的启动序列,因此我可以连接到该序列以配置wifi个人信息

电压监控器

就像在下一部分中看到的那样,我将一条电线直接从电池连接器焊接到了板子(a),这样程序可以读取并计算电压。我计算了分压器(b)中的2个电阻,然后仔细评估了发送到云的电压值。启动后,WEMOS读取引脚A0并评估电压。然后,该程序将计算出的值发送到云中。

云视图

如前所述,我的设备在io.adafruit.com上发送数据。Adafruit可轻松为此类项目自由使用物联网服务,而我经常使用它。

我创建的仪表板使我可以查看状态,WEMOS与MQTT服务通信的时间以及电池电压。

外壳

即使这篇文章更多关于电子产品,我也必须提到我设计外壳的方式。

首先,这是我想到的一个3D视图,当我想到一个泄漏检测仪坐在热水箱附近的混凝土上时

我设计了3点外壳。其中有不锈钢螺钉,其中之一是塑料盖的一部分。在下一个图像中,您可以看到我使用了Barrel Wire Crimp铜端子连接器与2颗螺钉接触,该2颗螺钉用作外壳的支腿。我将电线焊接到了铜连接器上,并将另一端连接到电路上。

 

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