Умная ёмкость

Актуальность

Каждый из нас хоть раз в жизни, возвращаясь с работы или учёбы, заходил в магазин и пытался вспомнить, какие продукты закончились, и что надо купить. Поиск решения данной проблемы привёл к мысли о создании системы хранения на базе пищевых ёмкостей, контейнеров для продуктов, банок для сыпучих продуктов, которые могли бы измерять свою массу содержимого и отправлять показания на телефон.

В современном мире все сферы нашей жизни переходят в цифровое поле, и невозможно представить нашу обыденность без умных устройств, которые окружают нас повсеместно. Одной из таких сфер является хранение продуктовых или любых других запасов. У многих людей часто возникает потребность знать в любом месте и в любое время, сколько запасов у него осталось. Проект «Умная ёмкость» создан для того, чтобы решить эту проблему.

Цель

Создать ёмкость, которая передаёт в режиме реального времени показание массы своего содержимого на телефон через приложение ThingSpeak.

Задачи

1. Изучить устройство тензодатчика.
2. Разработать ёмкость, измеряющую вес своего содержимого.
3. Написать программный код для определения калибровочных коэффициентов и отправки данных в приложение.
4. Провести исследование по выявлению зависимости случайной погрешности ёмкости с учётом нагрузки.
5. Протестировать полученное устройство на практике.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер и смартфон с установленным на них программным обеспечением (Arduino IDE, среда ThingSpeak)
• Тензодатчик
• Плата NodeMCU Wi-Fi ESP8266
• Микросхема HX711

Описание

Работа над проектом состояла из следующих этапов.

1. Были выбраны тензодатчик и необходимая плата для обработки показаний.
2. Создан тестовый макет будущей ёмкости.

С помощью двух обрезков от ламината и винтов датчик был закреплён в рабочем положении. Дальше в соответствии со схемами подключения были припаяны провода к микросхеме и плате. После проверки всех соединений плата была подключена к компьютеру, и начался процесс написания кода.

3. Написан код для запуска работы тестового макета.

Был написан код для подбора калибровочного коэффициента тензодатчика. Для этого из набора прецизионных мер веса был взят «эталон» массой 200 г, в зависимости от показаний датчика изменялся калибровочный коэффициент для достижения правильных показаний. Подобрав калибровочный коэффициент, автор приступил к написанию кода, который должен передавать показания веса с учётом коэффициента в приложение ThingSpeak.

4. Макет перенесён в конечный корпус.

С помощью двух обрезков от ламината и винтов датчик был закреплён в рабочем положении. Дальше в соответствии со схемами подключения были припаяны провода к микросхеме и к плате. После проверки всех соединений плата была подключена к компьютеру, начался процесс написания кода.

5. Проведено тестирование устройства.

В качестве эталона использовались грузики, которые могли обеспечить нагрузку до 200 г. При бо́льших нагрузках ёмкость догружалась мерным стаканом с водой для достижения нужной нагрузки.

6. Проведено исследование случайной погрешности показаний ёмкости .

В итоге был создан прототип умной ёмкости, которая дистанционно через приложение на телефоне сообщает владельцу массу содержимого внутри.

Серия тестовых измерений с применением набора стандартных мер веса и калиброванных объёмов воды показала достаточно высокую точность измерений (с погрешностью не более 0,5 г в диапазоне до 200 г и не более 2 г в диапазоне до 5 кг).

Результаты работы/выводы

Проект «Умная ёмкость» на данном этапе разработки ориентирован на массового потребителя для решения базовых бытовых трудностей. Однако развитие этого проекта в будущем позволит расширить круг применения устройства, а создание собственного приложения решит проблемы с безопасностью и увеличит функционал умного девайса.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе возможно реализовать целую систему хранения, основанную на базе этого устройства, и её последующую интеграцию в систему умного дома.