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arduinogassensor's Introduction

Projekt Sauerstoffsensor mit LC-Display und Servomotor

Use-Case

  • Inhaltsverzeichnis
  • Definition
  • Beschreibung
  • Teile
  • In-Funktions-setzung
  • Use-Cases
  • Blockschaltbild
  • Dokumentation
  • Einführung und Vorbereitung
  • Implementierung
  • Gassensor mit LCD
  • BME 680
  • HD-1440A
  • Testergebnisse
  • Ping-Test Ergebnisse
  • BME 680 Sauerstoffsensor Testergebnisse
  • HD-1440A Servomotor Testergebnisse
  • Fazit

Definition

Beschreibung

Das Projekt beinhaltet einen Sauerstoff Sensor, der den momentanen Sauerstoffgehalt der Luft misst und auf ein LC-Display wiedergibt. Der Sauerstoffsensor wird über ein LCD auf dem MKR 1010 Arduino-Chip angesteuert, respektive deren Messung angezeigt. Bei Überschreitung eines vordefinierten Wertes wird ein Fensterhebel betätigt.

Teile

•	1 MKR 1010 Arduino-Chip
•	1 LC-Display Grove-LCD RGB Backlight
•	1 BME680 Sauerstoffsensor
•	1 Servomotor: (HD-1440A)

In der Arduino IDE wird das Modul MKR 1010 ausgewählt Der O2-Sensor ist für normale Luft nicht genau. Die Empfindlichkeit wird durch den RGain-Widerstand bestimmt. Dieser Sensor kann jedoch erkennen, wenn er sich in einem mit Sauerstoff gefüllten Raum befindet.

In-Funktions-setzung

Sobald der Chip eingesteckt ist und das Programm auf den Arduino-Chip hochgeladen wurde, wird eine IP-Adresse angezeigt. Das Programm benötigt Verbindungen zu Gas-Sensor, LC-Display und Servomotor.

Use-Cases

Name:	                      - Display
Akteur:	                      - Prüfer
Trigger:	              - Display
Kurzbeschreibung:	      - Sauerstoff Abfrage
Vorbedingungen:	              - Display muss eingeschaltet sein und den Chip über ein Modul ansteuerbar.


Komponenten:	              - LCD-Anzeige, Schaltplatine und Sauerstoffsensor. 
Essenzielle Schritte:	      - 1. Intention der Systemumgebung	Reaktion des Systems
	                      - 2. LCD-Anzeige einschalten.	Aufleuchten des Bildschirms
        	              - 3. Anwählen des Moduls	Auswahl Modul
                	      - 4. Anzeigen des Sauerstoffgehalts	Sauerstoffgehalt wird abgefragt.
                          
Ausnahmefälle:	      	      - Fehler Module.	
Nachbedingung:	              - Keine	
Zeitverhalten:	              - Instantan	
Verfügbarkeit:	              - Immer (Bei Stromanschluss)	
Fragen, Kommentare:           - Keine	

Name	                      	- Fensteröffnung
Akteur	                      	- System
Trigger	                      	- Sauerstoffgehalt übersteigt vordefinierten Wert
Kurzbeschreibung	      	- Fensterhebel Öffnung
Vorbedingungen	              	- Display muss eingeschaltet sein und Fensterhebel über Chipmodul ansteuerbar.


Komponenten	              	- LCD-Anzeige, Schaltplatine, Fensterhebel und Sauerstoffsensor. 
Essenzielle Schritte	      	- 1. Intention der Systemumgebung	Reaktion des Systems
                            	- 2. LCD-Anzeige einschalten.	Aufleuchten des Bildschirms
                          		- 3. Anzeigen des Sauerstoffgehalts	Sauerstoffgehalt wird abgefragt.
                            	- 4. Sauerstoffgehalt übersteigt vordefinierten Wert 	Fensterhebel wird betätigt.
                          
Ausnahmefälle	                - Fehler oder Blockade des Hebels.	
Nachbedingung	                - Keine	
Zeitverhalten	                - Instantan	
Verfügbarkeit	                - Beim Systemzustand über vorgegebenen Wert (Bei Stromanschluss)	
Fragen, Kommentare	       	- Keine	

grafik

Blockschaltbild

  • Sauerstoffsensor BME 680
  • Servomotor HD-1440A
  • LC-Display Grove-LCD RGB Backlight
  • WiFi Arduino MKR1010 WiFi Modul

grafik

Ich habe folgende Schaltungsvorlage verwendet, um mich zu orientieren: https://www.sgxsensortech.com/content/uploads/2014/08/A1A-EC_SENSORS_AN2-Design-of-Electronics-for-EC-Sensors-V4.pdf

Dokumentation

Einführung und Vorbereitung

Die Applikation beinhaltet verschiedenste Schnittstellen, von Gassensor, LC-Display und ein Servomotor die miteinander synchronisiert werden müssen. Der Servomotor sollte angesteuert werden, wenn der Gassensor einen kritischen Wert verzeichnet, welcher ein Fensteröffnen imitieren soll.

Implementierung

Bei der Implementierung habe ich folgende Ressource verwendet, um die Architektur zu verstehen: https://www.sgxsensortech.com/content/uploads/2014/08/A1A-EC_SENSORS_AN2-Design-of-Electronics-for-EC-Sensors-V4.pdf

Gassensor mit LCD

grafik grafik grafik

BME 680

Der Port werden mittels der I2 C Schnittstelle angesteuert, um Signalkonflikte zu verhindern.

HD-1440A

Servomotor Programmcode

Servo myservo;  							// Servo-Objekt erstellen, um ein Servomotor zu steuern

int pos = 0;    							// Variable zur Speicherung der Servoposition

void setup_servo() {
 myservo.attach(3);  							// Befestigt das Servo an Pin 3 am Servoobjekt
}

void loop_servo (){
 if (ppms[array_len] > 500) {
 for (pos = 0; pos <= 180; pos += 1) { 					//geht von 0 Grad auf 180 Grad (in 1 Grad Schritte)
 myservo.write(pos);              					// Servomotor in der variablen 'POS' positioniert
	delay(15);                       					// wartet 15 ms, bis das Servo die Position erreicht hat
 }
for (pos = 180; pos >= 0; pos -= 1) { geht von 180 Grad auf 0 Grad
 myservo.write(pos);              					// Servomotor in der variablen 'POS' positioniert
   delay(15);                       					// wartet 15 ms, bis das Servo die Position erreicht hat
 }
}
  }
}

Testergebnisse

Ping-Test Ergebnisse

Android Phone: 15:24:12.766 -> BSSID: 90:17:C8:10:28:A6 15:24:12.766 -> signal strength (RSSI): -39 15:24:12.766 -> Encryption Type: 4 15:24:12.766 -> IP address: 192.168.43.250 15:24:12.766 -> Subnet mask: 255.255.255.0 15:24:12.766 -> Gateway IP: 192.168.43.1 15:24:12.766 -> MAC address: 84:0D:8E:34:C1:20

BME 680 Sauerstoffsensor Testergebnisse

15:31:17.306 -> Temperature = 26.94 *C 15:31:17.306 -> Pressure = 967.73 hPa 15:31:17.306 -> Humidity = 25.98 % 15:31:17.306 -> Gas = 114.96 KOhms 15:31:17.306 -> Approx. Altitude = 385.98 m

HD-1440A Servomotor Testergebnisse

Motor defekt, das Ansteuern macht sich durch einen Summton bemerkbar.

Fazit

Die Kombination von LC-Display, Servomotor und Sauerstoffsensor hat sich gut ergänzt. Die ersten Tests waren vielversprechend und dementsprechend habe ich das Projekt weiterverfolgt.

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