Cómo hacer un kit de detección de amoníaco: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

En este tutorial, le mostraremos cómo usar sensores de amoníaco, arduino y frambuesa para medir la concentración de amoníaco y brindar alertas si hay una fuga o una concentración demasiado alta en el aire.

Este proyecto es el proyecto de nuestra escuela, de hecho, el laboratorio químico de nuestra escuela quería un sistema para detectar si la concentración de amoníaco en el aire era demasiado alta. En el laboratorio hay una campana de laboratorio químico, y los estudiantes deben encender esas campanas para aspirar los vapores químicos. Pero si olvidan encender la campana, los vapores tóxicos pueden esparcirse dentro del laboratorio. Este sistema permitirá al maestro responsable recibir una alerta si se detecta amoníaco (que es un gas tóxico) fuera de esas campanas.

Paso 1: Materiales

Para este proyecto necesitarás:

- 2x Sensor de amoniaco MQ-137 (o tanto como quieras)

- 1x Arduino Uno (tiene un puerto serie)

- 1x Genuino Mega 2560 (u otras placas con 2 o más puertos serie)

- 2x módulos Bluetooth HC-05

- 1x Raspberry Pi modelo 3B

- 1x batería 9V

- Alambres, cables y resistencias

Paso 2: obtener datos de los sensores

Los sensores están conectados a un arduino Uno.

Para realizar esta aplicación, este sensor debe estar encendido. Para hacer esto, se utilizan los 5V y la masa de la tarjeta arduino. Además, la entrada analógica A0 permite recuperar el valor de resistencia dado por el sensor. Además, el Arduino está alimentado

Desafortunadamente, esos sensores no proporcionan una salida lineal proporcional a la concentración de amoníaco. Esos sensores están hechos de una celda electroquímica, cambiando la resistencia relacionada con la concentración. La resistencia aumenta con la concentración.

El problema real con estos es que están hechos para medir diferentes tipos de gas y la celda electroquímica reacciona de manera extraña. Por ejemplo, para la misma muestra de amoníaco líquido, ambos sensores proporcionan una salida diferente. También son bastante lentos.

De cualquier manera, la resistencia proporcionada por el sensor se convierte a 0-5 V y luego a "ppm" (= partes por millón, es una unidad relevante para medir la concentración de gas) por el arduino, usando una curva de tendencia y su ecuación se proporciona en la documentación de estos sensores.

Paso 3: envío de datos a través de Bluetooth

Para colocar los sensores en varios lugares del laboratorio, se conectan directamente a una placa Arduino alimentada por una batería de 9V. Y para comunicar los resultados del amoníaco en el aire a la tarjeta Rapsberry, se utilizan módulos bluetooth. La primera tarjeta conectada directamente a la placa del sensor se llama esclava.

Para utilizar los módulos bluetooth, primero deben configurarse. Para ello, conecte el pin EN del módulo al 5V (debería ver el led parpadeando cada 2 segundos) y presione el botón en el módulo. Telecodifica un código vacío en el arduino y conecta el pin RX del módulo al pin TX del arduino y viceversa. Después de eso, vaya al monitor en serie, elija la velocidad en baudios correcta (para nosotros, fue 38400 Br) y escriba AT.

Si el monitor en serie muestra "Ok", entonces ingresó en el modo AT. Ahora puede configurar el módulo como esclavo o maestro. Puede encontrar a continuación un pdf con todos los comandos para el modo AT.

El siguiente sitio web muestra los pasos necesarios en el modo AT para nuestro módulo bluetooth:

El módulo bluetooth usa 4 pines del arduino, 3.3V con un divisor de voltaje, tierra, los pines TX y RX. El uso de los pines TX y RX significa que los datos se transfieren a través del puerto serie de la tarjeta.

No olvide que el pin RX del módulo bluetooth está conectado al pin TX del Arduino y viceversa.

Debería ver los dos leds de los módulos bluetooth parpadeando 2 veces aproximadamente cada 2 segundos cuando están conectados entre sí.

Tanto el recibo como el código de envío se realizan en la misma tarjeta y se adjuntan a continuación.

Paso 4: recibir datos y transferirlos a la Raspberry Pi

Esta parte del proyecto la realiza el arduino mega.

Esta tarjeta está conectada a un módulo bluetooth, configurado para recibir los datos y la raspberry pi. Se llama Maestro.

En este caso, el módulo bluetooth utiliza un puerto serie y los datos se transfieren a la raspberry pi utilizando otro puerto serie. Por eso necesitamos una tarjeta con 2 o más puertos serie.

El código es casi el mismo que antes.

Paso 5: Registro de datos y función de alerta

La Raspberry Pi registrará los datos cada 5 segundos (por ejemplo, puede variar) en un archivo.csv y los guardará dentro de la capacidad de la tarjeta SD.

Al mismo tiempo, la frambuesa comprueba si la concentración no es demasiado alta (más de 10ppm por ejemplo, puede variar) y envía un correo electrónico de alerta si es el caso.

Pero antes de que la frambuesa pueda enviar el correo electrónico, necesita una pequeña configuración. Para ello, vaya al archivo "/etc/ssmtp/ssmtp.conf" y cambie los parámetros siguiendo su información personal. Puede encontrar un ejemplo a continuación (code_raspberry_conf.py).

En cuanto al código principal (blu_arduino_print.py), es necesario importar algunas bibliotecas como "serial" para trabajar con el puerto de comunicación USB o la biblioteca "ssmtp" para enviar el correo electrónico.

A veces, puede haber un error al enviar los datos por Bluetooth. De hecho, la frambuesa solo puede leer una línea cuando hay un número terminado en / n. Sin embargo, la frambuesa a veces puede recibir algo más como "\ r / n" o simplemente "\ n". Entonces, para evitar que el programa se apague, usamos el comando Try - Except.

Después, son solo un montón de condiciones "si".

Paso 6: Hacer casos

Equipo requerido:

- 1 caja de conexiones de 220 * 170 * 85 mm

- 1 caja de conexiones de 153 * 110 * 55 mm

- Ertalon verde 500 * 15 * 15 mm

- Cables eléctricos de 1,5 metros

- 2 módulos bluetooth

- 1 frambuesa

- 1 Arduino Mega

- 1 Genuino

- batería de 9v

- 1 cable de conexión Raspberry / Arduino

- 2 resistencias de 2K ohmios

- 2 resistencias de 1K ohmios

- Máquina de soldar

- Taladro

- Brocas de perforación

- Alicates de corte

- Vio

Partimos de dos cajas de conexiones eléctricas en las que se hicieron cortes. Primero, la realización del elemento sensor / emisor: dos soportes para fijar la tarjeta Genuino en ERTALON verde. Luego, fue necesario cortar la tapa para poner el sensor de amoniaco y arreglarlo. Los cables se conectaron desde el sensor a la tarjeta Genuino. Después de eso colocamos el módulo bluetooth en la caja, soldamos los cables y los conectamos con la tarjeta. Finalmente, se integró y cableó la fuente de alimentación con batería de 9V. Cuando se terminó el sensor, pudimos comenzar a trabajar en el receptor. Para ello, de la misma forma que antes, comenzamos haciendo los soportes para las dos tarjetas electrónicas (la Raspberry y la mega Arduino). Luego cortamos las ranuras para cables y enchufes de la Raspberry. El módulo bluetooth se arregló de la misma manera que antes. Luego, se perforaron los orificios en la parte superior de la caja para permitir la ventilación de las dos tarjetas electrónicas y evitar cualquier riesgo de sobrecalentamiento. Para finalizar este paso, se conectaron todos los cables y el proyecto solo necesita ser alimentado y probado.

Paso 7: mejoras

En términos de mejora, se pueden evocar varios puntos:

- La elección de un sensor de mayor rendimiento. De hecho, no detectan rápidamente la aparición de amoníaco en el aire. Agregue a esto que una vez saturados con amoníaco, necesitan un cierto tiempo para deshacerse de él.

- Usamos una tarjeta arduino que tiene directamente un módulo Bluetooth como se especifica en la base de nuestro proyecto. Desafortunadamente, Genuino 101 ya no está disponible en el mercado europeo.

- Integrar un display en la caja donde se ubica el sensor para conocer la concentración de forma continua

- Asegurar la construcción automática de un gráfico a partir de los datos almacenados en el archivo csv.