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智能自动换水水族箱(二)智能自动换水水族箱(二)

智能自动换水水族箱(二)智能自动换水水族箱(二)

智能自动换水水族箱与各组件接线关连图。

继电器

一般家用电器(如换水系统中的水底水泵),香港电压是 220V 运作,而 Arduino 输出的电压是 5V,我们怎样以 Arduino 控制它们呢?使用继电器就可以了。

继电器模组能利用小电压控制大电压,运作原理为利用电磁铁的磁力,吸引开关的切换。继电器的一端需连接至 Arduino 的数位输出(Digital Out),而另一端则连接至电器并与市电电源接通。

NO 是常开(Normal Open)的意思,代表于继电器未通电的情况下电路是断开的。当 Arduino 的相应数位输出被指定为高输出(1 or HIGH)时,继电器的开关便会使电路闭合,电器便会开始运作。相反当 Arduino 的相应数位输出被指定为低输出(0 or LOW)时,电器便会停止运作。

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继电器连接至电器的一端。把电器的火线断开,断开的两端分别连接至继电器的 COM 及 NO 接口。(注意: 因涉及大电压的使用,必须由合资格人士处理,并于接驳好后把整个装置绝缘。)

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继电器连接至 Arduino 的一端。IN 接口需连接至 Arduino 其中一个数位输出,而 DC+ 及 DC- 分别连接至 Arduino 的 5V 输出及接地(GND)接口。

超声波测距器

超声波测距器是由超声波发射器、超声波接收器和控制电路所组成。

声音在空气中的传播速度大约是每秒 340 米。要得知声音传播 1 厘米所需的时间,可用下例数式计算:

1 / 340米 = 1 / 34000 厘米 = 0.00002941118…秒

经换算后约等于 29.4 微秒,即声音传播 1 厘米需时 29.4 微秒。
由于超声波从发射到返回是两段距离,因此在计算时必须将结果除以 2 才是正确的物体距离。我们可以利用下例公式以 Arduino 编程计算出以厘米为单位的物体距离:

测量得到音波来回传播所需时间 / 2 / 29.4

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超声波测量距离的方法,是测量声音在模组与物体之间往返经过的时间。

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左方的是模组的超声波发射器,而右方的为超声波接收器。

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WEMOS D1 微控制器用作连接无线网络。

物联网程式设计

即使不在家中也能随意控制家中的一事一物,这就是物联网的强大优势,让我们的换水系统也接上网络,解决学校长假期水族箱维护的难题。

因为整个系统以 Arduino 编程,所以必须把 Arduino 微控制器接上网络。我们所使用的是能兼容 Arduino 编程的 WEMOS D1 微控制器,这个微控制器已经安装了一个能够连接无线网络的模组,只要下载 Arduino IDE 编程软件就能够为系统编写程式并连接至网络。

WEMOS D1 微控制器
Arduino IDE 编程软件

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Arduino IDE 编程软件支援Windows、macOS 及 Linux
平台。

整个系统的操控,会利用 Blynk 这个智能手机应用程式处理。它提供多种元件(Widget)用来自行设计 App 界面,透过 Blynk Cloud 端与各式硬体设备例如 Arduino、Raspberry Pi 等连结。其功能可让智能手机控制远端设备,同时也可以撷取远端设备状态显示于手机上。

于手机或平板下载了 Blynk 后,申请一个免费帐户,或以 facebook 登入。除此之外,还需下载 Blynk 函式库,利用当中的韧体程式及例子,就能以 Arduino IDE 编程透过 Blynk 控制我们的换水系统。下期会进入程式设计的部份。

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Blynk 智能手机应用程式,官方网站可下载 Android 及 iOS Apps。

Blynk
Blynk函式库

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