Sensor de flujo de agua de bajo costo y pantalla ambiental: 8 pasos (con imágenes)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-13 06:57

El agua es un recurso precioso. Millones de personas no tienen acceso a agua potable y hasta 4000 niños mueren a diario por enfermedades contaminadas con agua. Sin embargo, seguimos desperdiciando nuestros recursos. El objetivo general de este proyecto es motivar un comportamiento de uso del agua más sostenible y crear conciencia sobre los problemas globales del agua. Este es un instructivo sobre cómo detectar crudamente el flujo de agua en una tubería y conducir una pantalla ambiental. Estoy usando un transductor piezoeléctrico, algunos LED y un arduino. El dispositivo es un prototipo aproximado de lo que eventualmente se convertirá en una tecnología persuasiva que motiva un comportamiento sostenible y crea conciencia sobre el uso del agua. Este es un proyecto de Stacey Kuznetsov y Eric Paulos en Living Environments Lab, en Carnegie Mellon University Human Computer Interaction Institute. Producido por Stacey [email protected]://staceyk.orgEric [email protected]:// www. paulos.net/Living Environments Labhttps://www.living-environments.net El siguiente video ilustra una versión anterior de este proyecto, donde se usa un micrófono en lugar de un elemento piezoeléctrico para detectar el flujo de agua. Obtendrá un mejor rendimiento cuando utilice un transductor piezoeléctrico, por lo que este instructible detalla el enfoque piezoeléctrico. ¡Un agradecimiento especial a Briam Lim, Bryan Pendleton, Chris Harrison y Stuart Anderson por su ayuda con las ideas y el diseño de este proyecto!

Paso 1: Reúna los materiales

Necesitará: - Placa de pruebas - Microcontrolador (utilicé un Arduino) - Mastic - Transductor piezoeléctrico (https://www.radioshack.com/product/index.jsp?productId=2062402)- Algunos LED (utilicé 2 amarillos, 2 rojos, 2 verdes) - Portavelas o recipiente de tamaño similar - Cable - Resistencia de 1 Mohm (u otro valor grande) - Resistencias de 4.7K (3) - Resistencias de 1K (1) - Resistencias de bajo valor (para los LED) - Clipping Wires- Jumper Wires- Mastic- amplificador operacional (LM613)

Paso 2: construye el circuito

El circuito consta de un amplificador para aumentar la señal del piezo y un divisor de voltaje para elevar el voltaje base. Hay una resistencia de alto valor entre las dos entradas del piezo, que actúa como una resistencia desplegable para la señal.

Paso 3: prueba el circuito

Conecte el piezo al circuito y conecte el arduino. El divisor de voltaje establece el voltaje base en 2.5V, por lo que las lecturas base para la señal deben estar alrededor de 512 en el pin analógico Arduino (a mitad de camino entre 0 y 1023). El mío fluctúa +/- 30 alrededor de 520. Es posible que vea alguna fluctuación alrededor de este número.

Paso 4: calibre su sensor para detectar vibraciones

Cuando se abre el grifo, las vibraciones de la tubería harán que el piezo genere una corriente fluctuante. Dado que la lectura base disminuye alrededor de 520, puede calcular una amplitud alrededor de este número para detectar vibraciones. Mi umbral está establecido en 130, pero puede aumentarlo o disminuirlo dependiendo de los tipos de vibración que desee detectar y la sensibilidad de su pieza piezoeléctrica en particular. Para probar la señal, use masilla para unir el piezoeléctrico a una superficie plana. Intente tocar o rascar la superficie en diferentes ubicaciones y diferentes intensidades para ver qué tipo de lecturas obtiene en el Arduino. Para reducir el ruido, recomiendo calcular un promedio móvil de la entrada. Esta es una forma burda de determinar la amplitud de onda que evita falsos positivos debido a la corriente estática aleatoria. También se pueden utilizar métodos más avanzados como FFT. // Sensor Codeint de muestra = 2; // Analog inint val = 0; // Lectura actual para avg pinint analógico; // Promedio móvil de la amplitud de ondaint MIDPOINT = 520; // Configuración de vacío de lectura base () {Serial.begin (9600); avg = PUNTO MEDIO; // establecer el promedio en el punto medio} void loop () {val = analogRead (sensor); // Calcular la amplitud de onda if (val> MIDPOINT) {val = val - MIDPOINT; } else {val = PUNTO MEDIO - val; } // calcula el promedio móvil de la amplitud avg = (avg * 0.5) + (val * 0.5); if (avg> 130) {// ¡vibración detectada! Serial.println ("TAP"); retraso (100); // demora para asegurar que el puerto serial no esté sobrecargado}}

Paso 5: crea una pantalla ambiental

Si su sensor funciona correctamente, puede agregar una pantalla ambiental para mostrar la información. Mis LED están emparejados de modo que cada color esté iluminado por dos LED. Para hacer esto, conecte el cable 'in' (corto) de cada color y use una resistencia de bajo valor antes de conectarse al Arduino. Conecte el cable de tierra (más largo) de todos los LED y conéctelo a tierra en el Arduino. Una vez que los LED estén conectados, use el candelabro para albergar la pantalla. Dado que el candelabro está hecho de aluminio, es posible que desee colocar un aislante, como una pieza de plástico, en la parte inferior del recipiente antes de insertar los LED para evitar que el circuito se cortocircuite.

Paso 6: utilice los datos del sensor para controlar la pantalla

Me toma unos 10 segundos lavarme las manos. Por lo tanto, he programado la pantalla para que muestre una luz verde durante los primeros 10 segundos después de que se abre el grifo. Después de 10 segundos, los LED amarillos se encienden. La pantalla se vuelve roja si el agua permanece encendida después de 20 segundos, y comienza a parpadear la luz roja si el grifo permanece abierto durante 25 segundos o más. ¡Utilice su imaginación para crear pantallas alternativas!

Paso 7: monte el sensor y la pantalla en una tubería de agua

Use masilla o arcilla para unir el piezo al grifo, y otra capa de masilla para asegurar la pantalla en la parte superior. Puede que tenga que reajustar su amplitud de umbral o "PUNTO MEDIO" desde el paso 4. La señal también puede verse ligeramente afectada por la temperatura de la tubería.

Paso 8: Sugerencias futuras

Puede optar por apagar el Arduino con una batería. ¡Un próximo tutorial le mostrará cómo ejecutar esta pantalla extrayendo energía directamente del agua corriente o aprovechando la energía de la luz ambiental circundante!