Väliraportti: Vesipistekohtainen veden kulutuksen seuranta, syksy Mikko Kyllönen Matti Marttinen Vili Tuomisaari

Transkriptio

1 Väliraportti: Vesipistekohtainen veden kulutuksen seuranta, syksy 2015 Mikko Kyllönen Matti Marttinen Vili Tuomisaari

2 Projektin eteneminen Projekti on edennyt syksyn aikana melko vaikeasti. Aikataulujen yhteen sovittaminen on osoittautunut erittäin haastavaksi. Vaihe 1 Projektin ensimmäisen vaiheen tavoitteet olivat: 1. Anturien uudelleenvalinnan pohtiminen 2. Mahdollisten uusien anturien tilaaminen 3. Konseptin validointi Antureita on pohdittu, mutta lopullista ratkaisua ei ole saatu aikaan. Tähän syynä on se, että ryhmämme ei ole vielä saanut tilaamiamme piezo-värinäantureita ja uusia mikrofoneja. Olemme siis käyttäneet edellisen ryhmän kitara-mikrofoneja, ja niille rakennettua vahvistinta. Konseptin validointia on suoritettu. Kuva 1. Putkien äänet ja kokonaisvirtaus

3 Kuvassa 1 on eräs mittauskerta, jossa aluksi hana avattiin kokonaan kylmältä puolelta, suljettiin, ja tämän jälkeen avattiin kokonaan kuumalta puolelta. Kokonaisvirtaus on määritetty käyttäen Remag VISION F23 virtausmittaria. Vesihanaa ei voitu avata kokonaan, koska kyseisen mittarin mittausalue ei riittänyt niin suureen virtaukseen. Kuvasta voidaan kuitenkin nähdä, että äänen oskilloinnin amplitudit ovat yhteydessä virtausnopeuteen. Ongelmallista kuitenkin on se, että ääni kuuluu molemmista putkista, melko lailla yhtä vahvasti, vaikka hana avattaisiin vain toiselta puolelta. Tarkoituksena ei kuitenkaan ole määrittää veden lämpötilaa yksittäisten virtauksien perusteella, joten sen suhteen tämä ei ole ongelma. Ongelma puolestaan on se, että värähtelyjen perusteella ei voida suoraan päätellä kokonaisvirtausta, vaan tarvitaan jokin kehittyneempi malli. Eräs mietittävä asia oli Arduino Yunin näytteenottotaajuuden riittävyys. Arduinon referenssin mukaan analogisignaalia voidaan näytteistää korkeintaan 10 khz taajuudella. Todellinen taajuus on vielä pienempi, sillä Arduinon Yunilla tehdään paljon muutakin kuin pelkästään mittauksen keräämistä. Arduinolla tehdään päätökset siitä, milloin dataa on ylipäätään järkevää tallentaa ja lähettää. Nyqvistin teoreeman laskostumisen välttämiseksi näytteenottotaajuuden täytyy olla vähintään kaksinkertainen alkuperäisen signaalin taajuuteen. Kuvissa 2 ja 3 on esitetty kylmän putken taajuusanalyysi veden ollessa pois päältä ja päällä. Nämä analyysit on tehty käyttäen MATLABin Simulink kirjastoa ja 50 khz näytteenottotaajuutta. Huomataan, että vahvimmat taajuudet ovat alle 2,5 khz luokkaa. Signaali pitää toki sisällään suurempiakin taajuuksia, joten osa taajuuksista varmasti laskostuu Arduinoa käytettäessä. Voidaan kuitenkin olettaa, että vahvimpien taajuuksien avullakin voidaan vähintään päätellä, kulkeeko vesi putkessa vai ei. Kuva 2. Taajuusanalyysi ilman virtausta.

4 Kuva 3. Taajuusanalyysi virtauksella. Vaihe 2 Projekti toisen vaiheen tavoitteet olivat: 1. Arduino toteutus datan keräykselle 2. Wi-Fi yhteys palvelimelle Olemme aloittaneet Arduino-koodin kehittämisen, mutta datankeräys tuottaa vielä toistaiseksi haasteita mikrofoneihin tulevien häiriöiden vuoksi. Wi-Fi yhteyden muodostamiseen emme ole vielä ehtineet perehtyä. Vaihe 3 Projektin kolmannen vaiheen tavoitteet olivat: 1. Datan käsittely 2. Datan visualisointi 3. Datan säilöntä palvelimella Kolmatta vaihetta ei ole vielä aloitettu. Amazon Web Services -pilvipalvelutili on avattu, mutta tähän perehtyminen on jäänyt toistaiseksi melko vähäiseksi. Ongelmat Projektissamme on tähän mennessä ilmennyt kaksi suurta ongelmaa. Yhteisen ajan löytäminen on oletetusti osoittautunut haastavaksi. Toinen ongelma on tilattujen

5 komponenttien puuttuminen. Piezo-värinäanturit kiinnostivat meitä suuresti, mutta niitä ei olla vieläkään saatu. Samoin tilauksessa oli koekytkentälevy, joka olisi helpottanut Arduinon käyttämistä suunnattomasti. Tällä hetkellä täytyy olla todella varovainen, etteivät kytkennät osu toisiinsa ja etteivät ne irtoa arduinon porteista. Kuvassa 4 on tämänhetkinen viritelmä, joka on melko epäkäytännöllinen. Kuva 4. Arduino Yun, johon liitetty kitara-mikrofonien vahvistin (paperia liittimien välisenä eristeenä. Projektin jatko Toivomme pian saavamme tilaamamme komponentit, jotta voimme vielä kokeilla mittauksia sekä Piezo-antureilla että toimivilla MAX4466-mikrofoneilla. Mikäli komponentteja ei kuitenkaan saada, joutunemme etenemään kitara-mikrofoneilla tiukkojen aikataulujen vuoksi. Tämänhetkinen Arduino-koodi on räätälöity kitaramikrofoneille, ja aikataulu ei välttämättä enää salli koodin uudelleen räätälöintiä toisille mittausmenetelmille. Toistaiseksi Arduino-koodin kehittämistä jatketaan kitaramikrofonien mukaan. Projekti on edennyt siihen pisteeseen, että alkaa olla myös ajankohtaista tutustua lähemmin Amazon Web Services -palveluun, jotta voimme alkaa testata datan lähettämistä Arduinolla palvelimelle.