การตรวจจับการนำไฟฟ้าของของเหลว: เมทริกซ์โพรบน้ำ DIY
เครื่องตรวจจับน้ำท่วมเชิงพาณิชย์มีอยู่จริง แต่เป็นกล่องดำราคาแพง! ฟิสิกส์พื้นฐานของการตรวจจับของเหลวที่หกรั่วไหลไม่จำเป็นต้องมีอะไรมากไปกว่าการทำความเข้าใจว่าน้ำประปาธรรมดาสามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากมีแร่ธาตุไอออนิกขนาดเล็กละลายอยู่! DIY Water Sensor แนะนำให้วิศวกรนำสายทองแดงเปลือยที่เปิดออกแยกออกจากกันอย่างแรง แล้วติดตั้งให้ห่างกันไม่กี่มิลลิเมตรเหนือกริด pull-down ขนาดใหญ่ 10K Ohm! ทันทีที่คลื่นชีวภาพที่หลุดรอด หรือหยดน้ำจากท่อที่รั่วแตะสายไฟทั้งสองพร้อมกัน มันจะทำให้วงจรกริดสมบูรณ์ทางกายภาพในตัว ส่งการแจ้งเตือนทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญไปยัง Arduino Core ทันที!
การสร้าง Dual-Probe Voltage Divider!
หากคุณเพียงแค่จุ่มสายไฟสองเส้นลงในน้ำที่เชื่อมต่อกับ Digital Pin, Arduino อาจ short circuit หรืออาจตรวจจับความผิดปกติทางไฟฟ้าสถิตได้! คุณต้องใช้ Analog Matrix!
- ต่อสาย
VCC (5V)เข้ากับแผ่นทองแดงเปลือยยาวๆ ชิ้นหนึ่ง - วางแผ่นทองแดงเปลือยชิ้นที่สองให้ขนานกับชิ้นแรกอย่างใกล้ชิด แต่ต้องแยกออกจากกันทางกายภาพอย่างสมบูรณ์แบบ!
- ต่อสายแผ่นที่สองนั้นโดยตรงเข้ากับ Analog Input (
A0) ของ Arduino! - สำคัญมาก: คุณต้องต่อ resistor แบบแข็ง
10K-OhmจากA0ลงไปยังGNDโดยตรง! สิ่งนี้จะสร้างจุดยึด "Pull-Down" เพื่อไม่ให้ pin ทำงานผิดปกติจากการอ่านคลื่นวิทยุในอากาศ!
int sensorPin = A0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int waterLevelRaw = analogRead(sensorPin);
// When air is between the wires, reading is 0!
// When physical fluid connects them, resistance crashes, and reading skyrockets!
if (waterLevelRaw > 500) {
Serial.println("CATASTROPHIC FLOOD ALERT! THE PROBES HAVE BEEN BREACHED!");
digitalWrite(ALARM_BUZZER, HIGH);
}
delay(100);
}
การแก้ไขวิกฤต Galvanic Electrolysis!
การจ่าย Direct Current 5V อย่างรุนแรงอย่างต่อเนื่องผ่านทองแดงเปลือยที่จมอยู่ในน้ำประปาจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์ทางเคมีที่รุนแรง
- Electrolysis จะเกิดขึ้นอย่างรุนแรง! ทองแดงบริสุทธิ์จะเริ่มออกซิไดซ์และละลายกลายเป็นตะกอนพิษสีเขียวอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ ทำลายเซ็นเซอร์ของคุณจนหมดสิ้นภายในเวลาไม่ถึง 48 ชั่วโมง!
- การแก้ไขแบบผู้เชี่ยวชาญ:
แทนที่จะผูก probe แรกเข้ากับ pin
5Vให้ผูกเข้ากับ Digital Pin (เช่น Pin 7) ในโค้ด ให้ส่ง Pin 7 ไปที่HIGHอย่างรวดเร็วทันที, ดำเนินการanalogRead()ทันที, และดึง Pin 7 กลับลงมาที่LOWทันที! การจ่าย Voltage เพียง 2 milliseconds จะช่วยยับยั้ง algorithm การกัดกร่อนแบบ galvanic ได้อย่างมากและไม่มีกำหนด!
ความต้องการฮาร์ดแวร์พื้นฐานสำหรับของเหลว
- Arduino Uno/Nano (ใช้ Analog to Digital converter 10-bit ที่มีความไวสูงโดยเฉพาะ).
- 10K Ohm Carbon Resistor (จำเป็นสำหรับจุดยึด logic แบบ Pull-down).
- สายทองแดงขนาดใหญ่สองเส้น / ตะปู Galvanized หรือแผ่น perf-board หนึ่งชิ้น. (ขันให้แน่นกับ baseboard พลาสติกเพื่อให้แน่ใจว่าไม่ชนกันทางกายภาพและ short circuit!).
- Buzzer หรือ 5V LED เพื่อแจ้งเตือนให้ผู้เฝ้าระวังทราบถึงโปรโตคอลการแทรกซึมของของเหลวในทันที.