Een realtime bronwatertemperatuur, geleidbaarheid en waterniveaumeter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Deze instructies beschrijven hoe u een goedkope, realtime watermeter kunt bouwen voor het bewaken van temperatuur, elektrische geleidbaarheid (EC) en waterstanden in gegraven putten. De meter is ontworpen om in een gegraven put te hangen, de watertemperatuur, EC en waterpeil één keer per dag te meten, en de gegevens via wifi of mobiele verbinding naar internet te sturen om ze direct te bekijken en te downloaden. De kosten voor de onderdelen om de meter te bouwen bedragen ongeveer € 230 voor de WiFi-versie en € 330 voor de mobiele versie. De watermeter wordt weergegeven in figuur 1. Een volledig rapport met bouwinstructies, onderdelenlijst, tips voor het bouwen en bedienen van de meter en hoe de meter in een waterput te installeren, vindt u in het bijgevoegde bestand (EC Meter Instructions.pdf). Een eerder gepubliceerde versie van deze watermeter is alleen beschikbaar voor het bewaken van waterstanden (https://www.instructables.com/id/A-Real-Time-Well-…).

De meter gebruikt drie sensoren: 1) een ultrasone sensor om de diepte tot water in de put te meten; 2) een waterdichte thermometer om de watertemperatuur te meten, en 3) een gewone tweepolige stekker voor huishoudelijk gebruik, die wordt gebruikt als een goedkope EC-sensor om de elektrische geleidbaarheid van het water te meten. De ultrasone sensor wordt rechtstreeks bevestigd aan de meterkast, die aan de bovenkant van de put hangt en de afstand meet tussen de sensor en het waterniveau in de put; de ultrasone sensor staat niet in direct contact met het water in de put. De temperatuur- en EC-sensoren moeten onder water worden ondergedompeld; deze twee sensoren zijn aan de meterkast bevestigd met een kabel die lang genoeg is om de sensoren tot onder het waterniveau te laten komen.

De sensoren zijn aangesloten op een Internet-of-Things (IoT)-apparaat dat verbinding maakt met een wifi- of mobiel netwerk en de watergegevens naar een webservice stuurt om in een grafiek te worden weergegeven. De webservice die in dit project wordt gebruikt, is ThingSpeak.com (https://thingspeak.com/), die gratis te gebruiken is voor niet-commerciële kleine projecten (minder dan 8.200 berichten/dag). Om de wifi-versie van de meter te laten werken, moet deze zich in de buurt van een wifi-netwerk bevinden. Huishoudelijke waterputten voldoen vaak aan deze voorwaarde omdat ze dicht bij een huis met wifi liggen. De meter bevat geen datalogger, maar stuurt de watergegevens naar ThingSpeak, waar ze worden opgeslagen in de cloud. Als er dus een probleem is met de gegevensoverdracht (bijvoorbeeld tijdens een internetstoring), worden de watergegevens voor die dag niet verzonden en gaan ze permanent verloren.

Het hier gepresenteerde meterontwerp is aangepast na een meter die is gemaakt voor het meten van het waterpeil in een huishoudelijke watertank en het rapporteren van het waterpeil via Twitter (https://www.instructables.com/id/Wi-Fi-Twitter-Wat…). De belangrijkste verschillen tussen het oorspronkelijke ontwerp en het hier gepresenteerde ontwerp zijn de mogelijkheid om de meter op AA-batterijen te laten werken in plaats van een bedrade voedingsadapter, de mogelijkheid om de gegevens in een tijdreeksgrafiek te bekijken in plaats van een Twitter-bericht, het gebruik van een ultrasone sensor die speciaal is ontworpen voor het meten van waterstanden en het toevoegen van temperatuur- en EC-sensoren.

De goedkope, op maat gemaakte EC-sensor, die is gemaakt met een gewone huishoudstekker, was gebaseerd op een sensorontwerp voor het meten van kunstmestconcentraties in een hydrocultuur- of aquaponics-operatie (https://hackaday.io/project/7008-fly -oorlogen-een-hacker…). De geleidbaarheidsmetingen van de EC-sensor zijn temperatuurgecompenseerd met behulp van de temperatuurgegevens van de watertemperatuursensor. De op maat gemaakte EC-sensor vertrouwt op een eenvoudig elektrisch circuit (DC-spanningsdeler) dat alleen kan worden gebruikt voor relatief snelle, discrete geleidbaarheidsmetingen (d.w.z. niet voor continue EC-metingen). Geleidbaarheidsmetingen met dit ontwerp kunnen ongeveer elke vijf seconden worden uitgevoerd. Omdat dit circuit gebruik maakt van gelijkstroom in plaats van wisselstroom, kunnen geleidbaarheidsmetingen met tussenpozen van minder dan vijf seconden ertoe leiden dat de ionen in het water gepolariseerd raken, wat kan leiden tot onnauwkeurige metingen. De op maat gemaakte EC-sensor is getest met een commerciële EC-meter (YSI EcoSense pH/EC 1030A) en bleek de geleidbaarheid te meten binnen ongeveer 10% van de commerciële meter voor oplossingen die binnen ±500 uS/cm van de kalibratiewaarde van de sensor liggen. Indien gewenst kan de goedkope, op maat gemaakte EC-sensor worden vervangen door een commerciële sonde, zoals de Atlas Scientific geleidbaarheidssonde (https://atlas-scientific.com/probes/conductivity-p…).

De watermeter in dit rapport is ontworpen en getest voor gegraven putten met een grote diameter (0,9 m binnendiameter) en ondiepe waterdiepten (minder dan 10 m onder het grondoppervlak). Het kan echter mogelijk worden gebruikt voor het meten van waterstanden in andere situaties, zoals putten voor milieumonitoring, geboorde putten en oppervlaktewaterlichamen.

Hieronder vindt u stapsgewijze instructies voor het maken van de watermeter. Het wordt aanbevolen dat de bouwer alle constructiestappen doorleest voordat hij met het bouwproces van de meter begint. Het IoT-apparaat dat in dit project wordt gebruikt, is een Particle Photon, en daarom worden in de volgende paragrafen de termen "IoT-apparaat" en "Photon" door elkaar gebruikt.

Benodigdheden

Tabel 1: Onderdelenlijst

Elektronische onderdelen:

Waterniveausensor – MaxBotix MB7389 (5m bereik)

Waterdichte digitale temperatuursensor

IoT-apparaat - Particle Photon met headers

Antenne (antenne geïnstalleerd in de meterkast) - 2,4 GHz, 6dBi, IPEX of u. FL-connector, 170 mm lang

Verlengsnoer voor het maken van de geleidbaarheidssonde – 2-polig, gemeenschappelijk buitensnoer, 5 m lengte

Draad voor het verlengen van de temperatuursonde, 4 geleiders, 5 m lengte

Draad - jumperdraad met push-on connectoren (300 mm lengte)

Batterijpakket – 4 X AA

Batterijen – 4 X AA

Sanitair en hardware onderdelen:

Pijp - ABS, 50 mm (2 inch) diameter, 125 mm lang

Bovenkap, ABS, 50 mm (2 inch), schroefdraad met pakking voor een waterdichte afdichting

Bodemkap, PVC, 50 mm (2 inch) met ¾ inch vrouwelijke NPT-schroefdraad om op sensor te passen

2 buiskoppelingen, ABS, 50 mm (2 inch) om de boven- en onderkap te verbinden met de ABS-buis

Oogbout en 2 moeren, roestvrij staal (1/4 inch) om hanger op de bovenkap te maken

Andere materialen: elektrische tape, teflontape, krimpkous, pillenflesje om EC-sensorafdekking te maken, soldeer, siliconen, lijm voor montagekoffer

Stap 1: Monteer de meterkast

Monteer de meterkast zoals weergegeven in Figuren 1 en 2 hierboven. De totale lengte van de geassembleerde meter, punt tot punt inclusief de sensor en oogbout, is ongeveer 320 mm. De ABS-buis met een diameter van 50 mm die wordt gebruikt om de meterkast te maken, moet worden afgesneden tot een lengte van ongeveer 125 mm. Hierdoor is er voldoende ruimte in de behuizing om het IoT-apparaat, het batterijpakket en een 170 mm lange interne antenne te huisvesten.

Dicht alle verbindingen af met siliconen- of ABS-lijm om de behuizing waterdicht te maken. Dit is erg belangrijk, anders kan er vocht in de behuizing komen en de interne componenten vernietigen. Een klein zakje met droogmiddel kan in de hoes worden geplaatst om vocht te absorberen.

Monteer een oogbout in de bovenkap door een gat te boren en de oogbout en moer erin te steken. Aan zowel de binnen- als de buitenkant van de behuizing moet een moer worden gebruikt om de oogbout vast te zetten. Silicon de binnenkant van de dop bij het boutgat om het waterdicht te maken.

Stap 2: Bevestig draden aan sensoren

Waterniveausensor:

Drie draden (zie afbeelding 3a) moeten aan de waterniveausensor worden gesoldeerd om deze aan de Photon te bevestigen (d.w.z. sensorpinnen GND, V+ en Pin 2). Het solderen van de draden aan de sensor kan een uitdaging zijn omdat de verbindingsgaten op de sensor klein en dicht bij elkaar zijn. Het is erg belangrijk dat de draden goed aan de sensor worden gesoldeerd, zodat er een goede, sterke fysieke en elektrische verbinding is en geen soldeerbogen tussen aangrenzende draden. Goede verlichting en een vergrootglas helpen bij het soldeerproces. Voor degenen die geen eerdere soldeerervaring hebben, wordt aanbevolen om te oefenen met solderen voordat de draden aan de sensor worden gesoldeerd. Een online tutorial over solderen is verkrijgbaar bij SparkFun Electronics (https://learn.sparkfun.com/tutorials/how-to-solder…).

Nadat de draden aan de sensor zijn gesoldeerd, kan eventuele overtollige blanke draad die uit de sensor steekt, worden afgeknipt met draadknippers tot een lengte van ongeveer 2 mm. Het wordt aanbevolen om de soldeerverbindingen te bedekken met een dikke laag siliconen. Dit geeft de aansluitingen meer stevigheid en vermindert de kans op corrosie en elektrische problemen bij de sensoraansluitingen als er vocht in de meterkast komt. Elektriciteitstape kan ook om de drie draden bij de sensoraansluiting worden gewikkeld om extra bescherming en trekontlasting te bieden, waardoor de kans wordt verkleind dat de draden bij de soldeerverbindingen breken.

De sensordraden kunnen aan het ene uiteinde push-on-type connectoren hebben (zie afbeelding 3b) om aan de Photon te bevestigen. Het gebruik van push-on connectoren maakt het gemakkelijker om de meter te monteren en te demonteren. De sensordraden dienen minimaal 270 mm lang te zijn zodat ze over de gehele lengte van de meterkast kunnen lopen. Door deze lengte kan de Photon worden aangesloten vanaf de bovenkant van de behuizing met de sensor op zijn plaats aan de onderkant van de behuizing. Houd er rekening mee dat deze aanbevolen draadlengte ervan uitgaat dat de ABS-buis die wordt gebruikt om de meterkast te maken, is afgesneden tot een lengte van 125 mm. Bevestig voorafgaand aan het doorknippen en solderen van de draden aan de sensor dat een draadlengte van 270 mm voldoende is om voorbij de bovenkant van de meterkast uit te steken, zodat de Photon kan worden aangesloten nadat de kast is gemonteerd en de sensor permanent is bevestigd aan de zaak.

De waterniveausensor kan nu aan de meterkast worden bevestigd. Het moet stevig in de bodemdop worden geschroefd, met behulp van Teflon-tape om een waterdichte afdichting te garanderen.

Temperatuursensor:

De waterdichte temperatuursensor DS18B20 heeft drie draden (Fig. 4), die meestal rood (V+), zwart (GND) en geel (data) zijn gekleurd. Deze temperatuursensoren worden meestal geleverd met een relatief korte kabel, minder dan 2 m lang, die niet lang genoeg is om de sensor het waterniveau in de put te laten bereiken. Daarom moet de sensorkabel worden verlengd met een waterdichte kabel en met een waterdichte splits aan de sensorkabel worden verbonden. Dit kan door de soldeerverbindingen te coaten met siliconen, gevolgd door krimpkous. Instructies voor het maken van een waterdichte verbinding vindt u hier: https://www.maxbotix.com/Tutorials/133.htm. De verlengkabel kan worden gemaakt met behulp van een gewone buitentelefoonverlenglijn, die vier geleiders heeft en gemakkelijk online verkrijgbaar is tegen lage kosten. De kabel moet lang genoeg zijn zodat de temperatuursensor uit de meterkast kan steken en onder water in de put kan worden ondergedompeld, inclusief een correctie voor waterpeildaling.

Om de temperatuursensor te laten werken, moet er een weerstand worden aangesloten tussen de rode (V+) en gele (data) draden van de sensor. De weerstand kan direct in de meterkast worden geïnstalleerd op de Photon-pinnen waar de draden van de temperatuursensor zijn bevestigd, zoals hieronder vermeld in Tabel 2. De weerstandswaarde is flexibel. Voor dit project werd een weerstand van 2,2 kOhm gebruikt, maar elke waarde tussen 2,2 kOhm en 4,7 kOhm zal werken. De temperatuursensor heeft ook een speciale code nodig om te werken. De temperatuursensorcode wordt later toegevoegd, zoals beschreven in Paragraaf 3.4 (Software Setup). Meer informatie over het aansluiten van een temperatuursensor op een Photon vind je in de tutorial hier:

De kabel voor de temperatuursensor moet door de meterkast worden gestoken zodat deze aan de Photon kan worden bevestigd. De kabel moet door de onderkant van de behuizing worden gestoken door een gat door de bodemkap van de behuizing te boren (Fig. 5). Hetzelfde gat kan worden gebruikt om de kabel van de geleidbaarheidssensor in te voeren, zoals beschreven in paragraaf 3.2.3. Nadat de kabel is ingebracht, moet het gat grondig worden afgedicht met siliconen om te voorkomen dat er vocht in de behuizing komt.

Geleidbaarheidssensor:

De EC-sensor die in dit project wordt gebruikt, is gemaakt van een standaard Noord-Amerikaanse Type A, 2-polige elektrische stekker die door een plastic "pillenfles" is gestoken om "muureffecten" te regelen (Fig. 6). Wandeffecten kunnen de geleidbaarheidsmetingen beïnvloeden wanneer de sensor zich binnen ongeveer 40 mm van een ander object bevindt. Door de pillenfles als beschermhoes rond de sensor toe te voegen, worden muureffecten gecontroleerd als de sensor in nauw contact staat met de zijkant van de waterput of een ander object in de put. Er wordt een gat geboord door de dop van de pillenfles om de sensorkabel in te steken en de onderkant van de pillenfles wordt afgesneden zodat het water in de fles kan stromen en in direct contact kan komen met de plugtanden.

De EC-sensor heeft twee draden, waaronder een aardedraad en een datadraad. Het maakt niet uit welke stekker je kiest om de aarde- en datadraden te zijn. Als er een voldoende lang verlengsnoer wordt gebruikt om de EC-sensor te maken, dan is de kabel lang genoeg om het waterniveau in de put te bereiken en is er geen waterdichte verbinding nodig om de sensorkabel te verlengen. Er moet een weerstand worden aangesloten tussen de datadraad van de EC-sensor en een Photon-pin om stroom te leveren. De weerstand kan direct in de meterkast worden geïnstalleerd op de Photon-pinnen waar de EC-sensordraden worden bevestigd, zoals hieronder vermeld in Tabel 2. De weerstandswaarde is flexibel. Voor dit project werd een weerstand van 1 kOhm gebruikt; elke waarde tussen 500 Ohm en 2,2 kOhm zal echter werken. Hogere weerstandswaarden zijn beter voor het meten van oplossingen met een lage geleidbaarheid. De code bij deze instructies gebruikt een weerstand van 1 kOhm; als een andere weerstand wordt gebruikt, moet de waarde van de weerstand worden aangepast in regel 133 van de code.

De kabel voor de EC-sensor moet door de meterkast worden gestoken zodat deze aan de Photon kan worden bevestigd. De kabel moet door de onderkant van de behuizing worden gestoken door een gat door de bodemkap van de behuizing te boren (Fig. 5). Hetzelfde gat kan worden gebruikt om de kabel van de temperatuursensor in te steken. Nadat de kabel is ingebracht, moet het gat grondig worden afgedicht met siliconen om te voorkomen dat er vocht in de behuizing komt.

De EC-sensor moet worden gekalibreerd met een commerciële EC-meter. De kalibratieprocedure wordt in het veld uitgevoerd, zoals beschreven in paragraaf 5.2 (Field Setup Procedure) van het bijgevoegde rapport (EC Meter Instructions.pdf). De kalibratie wordt gedaan om de celconstante voor de EC-meter te bepalen. De celconstante hangt af van de eigenschappen van de EC-sensor, waaronder het type metaal waarvan de tanden zijn gemaakt, het oppervlak van de tanden en de afstand tussen de tanden. Voor een standaard Type A-stekker zoals die in dit project wordt gebruikt, is de celconstante ongeveer 0,3. Meer informatie over de theorie en meting van geleidbaarheid is hier beschikbaar: https://support.hach.com/ci/okcsFattach/get/100253… en hier:

Stap 3: Bevestig sensoren, batterijpakket en antenne aan IoT-apparaat

Bevestig de drie sensoren, het batterijpakket en de antenne aan de Photon (Fig. 7) en plaats alle onderdelen in de meterkast. Tabel 2 geeft een lijst van de pinverbindingen die in Afbeelding 7 worden aangegeven. De sensoren en accudraden kunnen worden bevestigd door rechtstreeks op de Photon te solderen of met push-on-type connectoren die worden bevestigd aan de header-pinnen aan de onderkant van de Photon (zoals te zien in Fig. 2). Het gebruik van push-on connectoren maakt het gemakkelijker om de meter te demonteren of de Photon te vervangen als deze defect raakt. De antenneverbinding op de Photon vereist een u. FL-type connector (Fig. 7) en moet zeer stevig op de Photon worden gedrukt om de verbinding tot stand te brengen. Plaats de batterijen pas in het batterijpakket als de meter klaar is om getest te worden of in een put te worden geïnstalleerd. Er zit geen aan/uit-schakelaar in dit ontwerp, dus de meter wordt in- en uitgeschakeld door de batterijen te plaatsen en te verwijderen.

Tabel 2: Lijst met pinverbindingen op het IoT-apparaat (Particle Photon):

Foton pin D2 - aansluiten op - WL sensor pin 6, V+ (rode draad)

Foton pin D3 - aansluiten op - WL sensor pin 2, data (bruine draad)

Foton pin GND - aansluiten op - WL sensor pin 7, GND (zwarte draad)

Foton pin D5 - aansluiten op - Temp sensor, data (gele draad)

Foton pin D6 - aansluiten op - Temp sensor, V+ (rode draad)

Foton pin A4 - aansluiten op - Temp sensor, GND (zwarte draad)

Foton-pin D5 tot D6 - Temp-sensor, weerstand R1 (sluit een 2.2k-weerstand aan tussen foton-pinnen D5 en D6)

Fotonpen A0 - aansluiten op - EC-sensor, data

Fotonpen A1 - aansluiten op - EC-sensor, GND

Fotonpen A2 tot A0 - EC-sensor, weerstand R2 (sluit een weerstand van 1k aan tussen fotonpennen A0 en A2)

Foton pin VIN - aansluiten op - Battery pack, V+ (rode draad)

Foton pin GND - aansluiten op - Battery pack, GND (zwarte draad)

Photon u. FL pin - aansluiten op - Antenne

Stap 4: Software-installatie

Er zijn vijf hoofdstappen nodig om de software voor de meter in te stellen:

1. Maak een Particle-account aan die een online interface met de Photon zal bieden. Download hiervoor de Particle mobiele app op een smartphone: https://docs.particle.io/quickstart/photon/. Maak na het installeren van de app een Particle-account aan en volg de online instructies om de Photon aan het account toe te voegen. Houd er rekening mee dat eventuele extra fotonen aan hetzelfde account kunnen worden toegevoegd zonder dat u de Particle-app hoeft te downloaden en opnieuw een account hoeft aan te maken.

2. Maak een ThingSpeak-account https://thingspeak.com/login en stel een nieuw kanaal in om de waterpeilgegevens weer te geven. Een voorbeeld van een ThingSpeak-webpagina voor een watermeter wordt getoond in figuur 8, die ook hier kan worden bekeken: https://thingspeak.com/channels/316660 Instructies voor het opzetten van een ThingSpeak-kanaal vindt u op: https://docs.particle.io/tutorials/device-cloud/we… Houd er rekening mee dat extra kanalen voor andere fotonen aan hetzelfde account kunnen worden toegevoegd zonder dat u een ander ThingSpeak-account hoeft aan te maken.

3. Er is een "webhook" nodig om waterniveaugegevens van de Photon naar het ThingSpeak-kanaal door te geven. Instructies voor het opzetten van een webhook vindt u in Bijlage B van het bijgevoegde rapport (EC Meter Instructions.pdf) Als er meer dan één watermeter wordt gebouwd, moet voor elke extra Photon een nieuwe webhook met een unieke naam worden aangemaakt.

4. De webhook die in de bovenstaande stap is gemaakt, moet worden ingevoegd in de code die de Photon bedient. De code voor de wifi-versie van de waterniveaumeter staat in het bijgevoegde bestand (Code1_WiFi_Version_ECMeter.txt). Ga op een computer naar de Particle-webpagina https://thingspeak.com/login log in op het Particle-account en navigeer naar de Particle-app-interface. Kopieer de code en gebruik deze om een nieuwe app te maken in de Particle-app-interface. Voeg de naam van de hierboven gemaakte webhook in regel 154 van de code in. Om dit te doen, verwijdert u de tekst tussen de aanhalingstekens en voegt u de nieuwe webhooknaam in tussen de aanhalingstekens in regel 154, die als volgt luidt: Particle.publish("Insert_Webhook_Name_Inside_These_Quotes".

5. De code kan nu worden geverifieerd, opgeslagen en op de Photon worden geïnstalleerd. Wanneer de code is geverifieerd, wordt een fout geretourneerd met de melding "OneWire.h: No such file or directory". OneWire is de bibliotheekcode die de temperatuursensor uitvoert. Deze fout moet worden verholpen door de OneWire-code uit de Particle-bibliotheek te installeren. Ga hiervoor naar de Particle App-interface met uw code weergegeven en scrol omlaag naar het pictogram Bibliotheken aan de linkerkant van het scherm (net boven het vraagtekenpictogram). Klik op het pictogram Bibliotheken en zoek naar OneWire. Selecteer OneWire en klik op "Opnemen in project". Kies de naam van uw app uit de lijst, klik op "Bevestigen" en sla de app op. Dit voegt drie nieuwe regels toe aan de bovenkant van de code. Deze drie nieuwe regels kunnen worden verwijderd zonder de code aan te tasten. Het wordt aanbevolen dat u deze drie regels verwijdert, zodat de coderegelnummers overeenkomen met de instructies in dit document. Als de drie regels op hun plaats blijven, worden alle coderegelnummers die in dit document worden besproken, met drie regels vooruitgeschoven. Merk op dat de code wordt opgeslagen in en geïnstalleerd op de Photon vanuit de cloud. Deze code wordt gebruikt om de watermeter te bedienen wanneer deze zich in de waterput bevindt. Tijdens de installatie in het veld zullen enkele wijzigingen in de code moeten worden aangebracht om de rapportagefrequentie in te stellen op eenmaal per dag en informatie over de waterput toe te voegen (dit wordt beschreven in het bijgevoegde bestand "EC Meter Instructions.pdf" in de sectie getiteld “De meter installeren in een waterput”).

Stap 5: Test de meter

De meterconstructie en softwareconfiguratie zijn nu voltooid. Op dit punt wordt aanbevolen om de meter te testen. Er moeten twee tests worden voltooid. De eerste test wordt gebruikt om te bevestigen dat de meter waterniveaus, EC-waarden en temperatuur correct kan meten en de gegevens naar ThingSpeak kan sturen. De tweede test wordt gebruikt om te bevestigen dat het stroomverbruik van de Photon binnen het verwachte bereik ligt. Deze tweede test is handig omdat de batterijen sneller kapot gaan dan verwacht als de Photon te veel stroom verbruikt.

Voor testdoeleinden is de code ingesteld om elke twee minuten waterstanden te meten en te rapporteren. Dit is een praktische tijdsperiode om te wachten tussen metingen terwijl de meter wordt getest. Als een andere meetfrequentie gewenst is, wijzigt u de variabele met de naam MeasureTime in regel 19 van de code in de gewenste meetfrequentie. De meetfrequentie wordt ingevoerd in seconden (d.w.z. 120 seconden is gelijk aan twee minuten).

De eerste test kan op kantoor worden gedaan door de meter boven de vloer te hangen, aan te zetten en te controleren of het ThingSpeak-kanaal de afstand tussen de sensor en de vloer nauwkeurig aangeeft. In dit testscenario reflecteert de ultrasone puls van de vloer, die wordt gebruikt om het wateroppervlak in de put te simuleren. De EC- en temperatuursensoren kunnen in een bak met water met bekende temperatuur en geleidbaarheid (d.w.z. gemeten door een commerciële EC-meter) worden geplaatst om te bevestigen dat de sensoren de juiste waarden doorgeven aan het ThingSpeak-kanaal.

Voor de tweede test moet de elektrische stroom tussen het batterijpakket en de Photon worden gemeten om te bevestigen dat deze overeenkomt met de specificaties in de Photon-datasheet: https://docs.particle.io/datasheets/wi-fi/photon-d… De ervaring heeft geleerd dat deze test helpt bij het identificeren van defecte IoT-apparaten voordat ze in het veld worden ingezet. Meet de stroom door een stroommeter te plaatsen tussen de positieve V+ draad (rode draad) op het batterijpakket en de VIN-pin op de Photon. De stroom moet zowel in de bedrijfsmodus als in de diepe slaapmodus worden gemeten. Schakel hiervoor de Photon in en deze zal opstarten in de bedrijfsmodus (zoals aangegeven door de LED op de Photon die cyaan kleurt), die ongeveer 20 seconden duurt. Gebruik de stroommeter om de bedrijfsstroom gedurende deze tijd te observeren. De Photon zal dan automatisch gedurende twee minuten in de diepe slaapmodus gaan (zoals aangegeven door het doven van de LED op de Photon). Gebruik de stroommeter om de diepe slaapstroom op dit moment te observeren. De bedrijfsstroom moet tussen 80 en 100 mA liggen en de diepe slaapstroom tussen 80 en 100 µA. Als de stroom hoger is dan deze waarden, moet de Photon worden vervangen.

De meter is nu klaar om in een waterput te worden geïnstalleerd (Fig. 9). Instructies voor het installeren van de meter in een waterput, evenals bouw- en bedieningstips voor de meter, vindt u in het bijgevoegde bestand (EC Meter Instructions.pdf).

Stap 6: Hoe maak je een mobiele versie van de meter?

Een mobiele versie van de watermeter kan worden gebouwd door wijzigingen aan te brengen in de eerder beschreven onderdelenlijst, instructies en code. De mobiele versie vereist geen wifi omdat deze via een mobiel signaal verbinding maakt met internet. De kosten van de onderdelen om de mobiele versie van de meter te bouwen bedragen ongeveer € 330 (exclusief belastingen en verzendkosten), plus ongeveer € 4 per maand voor het mobiele data-abonnement dat bij het mobiele IoT-apparaat wordt geleverd.

De cellulaire meter gebruikt dezelfde onderdelen en constructiestappen als hierboven vermeld met de volgende aanpassingen:

• Vervang het WiFi IoT-apparaat (Particle Photon) door een mobiel IoT-apparaat (Particle Electron): https://store.particle.io/collections/cellular/pro… Gebruik bij het bouwen van de meter dezelfde pinverbindingen als hierboven beschreven voor de WiFi-versie van de meter in stap 3.

• Het mobiele IoT-apparaat verbruikt meer stroom dan de WiFi-versie en daarom worden twee batterijbronnen aanbevolen: een 3,7 V Li-Po-batterij, die bij het IoT-apparaat wordt geleverd, en een batterijpakket met 4 AA-batterijen. De 3.7V LiPo-batterij wordt rechtstreeks op het IoT-apparaat aangesloten met de meegeleverde connectoren. Het AA-batterijpakket wordt op dezelfde manier aan het IoT-apparaat bevestigd als hierboven beschreven voor de WiFi-versie van de meter in stap 3. Uit veldtesten is gebleken dat de mobiele versie van de meter ongeveer 9 maanden zal werken met behulp van de hierboven beschreven batterijconfiguratie. Een alternatief voor het gebruik van zowel het AA-batterijpakket als de 2000 mAh 3,7 V Li-Po-batterij is het gebruik van één 3,7 V Li-Po-batterij met een hogere capaciteit (bijvoorbeeld 4000 of 5000 mAh).

• Er moet een externe antenne op de meter worden aangesloten, zoals: https://www.amazon.ca/gp/product/B07PZFV9NK/ref=p… Zorg ervoor dat deze geschikt is voor de frequentie die wordt gebruikt door de mobiele serviceprovider waar het water meter zal worden gebruikt. De antenne die bij het mobiele IoT-apparaat wordt geleverd, is niet geschikt voor gebruik buitenshuis. De externe antenne kan worden aangesloten met een lange kabel (3 m) waarmee de antenne aan de buitenkant van de put bij de putmond kan worden bevestigd (Fig. 10). Het wordt aanbevolen om de antennekabel door de onderkant van de behuizing te steken en goed af te dichten met siliconen om binnendringen van vocht te voorkomen (Fig. 11). Een goede, waterdichte coaxiale verlengkabel voor buiten wordt aanbevolen.

• Het mobiele IoT-apparaat draait op een andere code dan de wifi-versie van de meter. De code voor de mobiele versie van de meter vindt u in het bijgevoegde bestand (Code2_Cellular_Version_ECMeter.txt).