WiFi WiFi Tank Monitor: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να ελέγξετε πόσο καύσιμο έχει απομείνει στη δεξαμενή λαδιού θέρμανσης. Ο απλούστερος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε μια ράβδο μέτρησης, πολύ ακριβή, αλλά όχι πολύ διασκεδαστική σε μια κρύα χειμωνιάτικη μέρα. Ορισμένες δεξαμενές είναι εφοδιασμένες με σωλήνα οπτικής, δίνοντας πάλι μια άμεση ένδειξη της στάθμης λαδιού, αλλά ο σωλήνας κιτρινίζει με την ηλικία καθιστώντας δύσκολη την ανάγνωση. Ακόμα χειρότερα, μπορεί να είναι αιτία διαρροών λαδιού εάν δεν είναι απομονωμένα. Ένας άλλος τύπος μετρητή χρησιμοποιεί ένα πλωτήρα που οδηγεί ένα καντράν. Δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής και ο μηχανισμός μπορεί να καταστραφεί με την πάροδο του χρόνου.

Όσοι έχουν βαθιές τσέπες μπορούν να αγοράσουν έναν απομακρυσμένο αισθητήρα που μπορεί να προβληθεί μέσα στο σπίτι. Ένας αισθητήρας με μπαταρία, συνήθως υπερηχητικός, μεταδίδει το βάθος λαδιού σε έναν δέκτη στο σπίτι. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας αυτόνομος δέκτης από το δίκτυο για να δείτε τη στάθμη λαδιού ή ο δέκτης μπορεί να είναι συνδεδεμένος στο διαδίκτυο για απομακρυσμένη παρακολούθηση. Αυτό που χρειάζεται είναι ένας συνδεδεμένος αισθητήρας WiFi με μπαταρία που μπορεί να παρακολουθεί τη δεξαμενή για χρόνια κάθε φορά και να στέλνει υπενθυμίσεις μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου όταν η στάθμη λαδιού μειωθεί. Μια τέτοια συσκευή περιγράφεται στο παρόν Εγχειρίδιο. Ένας αισθητήρας μετρά το βάθος λαδιού με το χρόνο που χρειάζεται για να αντανακλά το φως από την επιφάνεια του λαδιού. Κάθε λίγες ώρες μια μονάδα ESP8266 διερευνά τον αισθητήρα και μεταφέρει τα δεδομένα στο διαδίκτυο. Η δωρεάν υπηρεσία ThingSpeak χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της στάθμης λαδιού και την αποστολή email υπενθύμισης όταν η στάθμη λαδιού είναι χαμηλή.

Προμήθειες

Τα κύρια στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο παρατίθενται παρακάτω. Το πιο ακριβό αντικείμενο είναι ο αισθητήρας βάθους, μια μονάδα VL53L1X που μπορεί να βρεθεί στο διαδίκτυο για περίπου $ 6. Προσέξτε να μην επιλέξετε την προηγούμενη γενιά VL53L0X, αν και φθηνότερη, έχει κατώτερη απόδοση και απαιτεί διαφορετικό λογισμικό. Το άλλο βασικό στοιχείο είναι η μονάδα ESP8266. Οι εκδόσεις με ενσωματωμένους ρυθμιστές τάσης και διεπαφή USB είναι σίγουρα πιο εύχρηστες, αλλά με υψηλό ρεύμα αναμονής, όχι ιδανικό για λειτουργία μπαταρίας. Αντ 'αυτού, η βασική μονάδα ESP-07 χρησιμοποιείται με την επιλογή εξωτερικής κεραίας για επιπλέον εμβέλεια. Τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο είναι:

• Θήκη μπαταρίας AA
• Ενότητα εύρους VL53L1X
• BAT43 Διοδός Shottky
• 2N2222 τρανζίστορ ή παρόμοιο
• Πυκνωτής 100nF
• 2 χ 5k αντιστάσεις
• 1 x 1k αντίσταση
• 2 αντιστάσεις 470 Ohm
• Σειριακή μονάδα προσαρμογέα FT232RL
• Μπαταρία θειονυλοχλωριούχου λιθίου μεγέθους AA
• Μονάδα μικροελεγκτή ESP-07
• Πιάτα, σύρμα, κουτί κλπ.

Βήμα 1: Επιλογή αισθητήρα

Οι αισθητήρες υπερήχων χρησιμοποιούνται γενικά για τη μέτρηση της στάθμης λαδιού τόσο στο εμπόριο όσο και σε έργα DIY. Το άμεσα διαθέσιμο υπερηχητικό HC-SR04 ή το νεότερο HS-100 χρησιμοποιούνται συχνά σε σπιτικές οθόνες με κόστος περίπου 1 $ περίπου. Δούλεψαν καλά στον πάγκο, αλλά έδωσαν τυχαίες ενδείξεις όταν έδειχναν τον σωλήνα εξαερισμού της δεξαμενής λαδιού για να εντοπίσουν την επιφάνεια του λαδιού. Αυτό πιθανότατα οφείλεται σε αντανακλάσεις από τις διαφορετικές επιφάνειες στη δεξαμενή χάλυβα, μια πλαστική δεξαμενή μπορεί να λειτουργήσει καλύτερα. Εναλλακτικά, δοκιμάστηκε ένας οπτικός αισθητήρας VL53L1X Time of Flight. Οι ενδείξεις από τη δεξαμενή ήταν πολύ πιο σταθερές και έτσι αυτός ο τύπος αισθητήρα επιλέχθηκε ως εναλλακτική λύση. Το φύλλο δεδομένων για το VL53L1X παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ανάλυση αυτού του αισθητήρα υπό διαφορετικές συνθήκες μέτρησης, δείτε την εικόνα. Χρησιμοποιώντας χρόνο δειγματοληψίας 200ms δίνει ανάλυση λίγων mm. Χωρίς αμφιβολία, οι αριθμοί των δελτίων δεδομένων λήφθηκαν υπό τις καλύτερες δυνατές εργαστηριακές συνθήκες και έτσι ο αισθητήρας έλαβε μια γρήγορη δοκιμή για να ελέγξει την ανάλυση. Ο αισθητήρας τοποθετήθηκε πάνω από τον σωλήνα εξαερισμού της δεξαμενής λαδιού και μερικές χιλιάδες μετρήσεις καταγράφηκαν χρησιμοποιώντας έναν προϋπολογισμό χρονισμού 200 ms. Ένα διάγραμμα διανομής των μετρήσεων στη δεξαμενή επιβεβαιώνει ότι αυτός ο αισθητήρας μπορεί να μετρήσει τη στάθμη λαδιού με ανάλυση περίπου +/- 2mm. Για μεγαλύτερη χρονική περίοδο, υπάρχει μια καθημερινή τάση όπου η στάθμη λαδιού μειώνεται κατά μερικά mm τη νύχτα και ανακάμπτει κατά τη διάρκεια της ημέρας. Η πιο πιθανή αιτία είναι η συρρίκνωση του λαδιού καθώς ψύχθηκε κατά τη διάρκεια της νύχτας και επεκτάθηκε ξανά στη ζεστασιά της ημέρας. Perhapsσως η ιστορία για την αγορά πετρελαίου κατά όγκο σε μια κρύα μέρα να είναι τελικά αληθινή.

Βήμα 2: Διάγραμμα κυκλώματος

Το διάγραμμα κυκλώματος δείχνει πώς συνδέεται η μονάδα ESP-07 με το VL53L1X. Ένας προσαρμογέας USB FT242 είναι προσωρινά συνδεδεμένος στο ESP-07 για τη μεταφόρτωση του λογισμικού και τον έλεγχο της λειτουργίας. Όταν το ESP-07 τεθεί σε βαθύ ύπνο, το ρεύμα πέφτει στα περίπου 20 uA, ένα σήμα αφύπνισης επαναφέρει τη συσκευή μέσω της διόδου. Είναι δυνατό να θέσετε τον αισθητήρα σε κατάσταση αναμονής χρησιμοποιώντας τον πείρο XSHUT, αλλά αποδείχθηκε ευκολότερο να τροφοδοτήσετε ο αισθητήρας ενεργοποιείται και απενεργοποιείται χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ. Όταν το ESP-07 ξυπνήσει, ο αισθητήρας ενεργοποιείται και στη συνέχεια απενεργοποιείται μόλις πραγματοποιηθεί μια ένδειξη. Αυτό έχει επίσης το πλεονέκτημα ότι εξαλείφει το ρεύμα αναμονής VL53L1X. Όταν πρόκειται να ανεβάσετε ένα νέο πρόγραμμα, μια αντίσταση 5k χρειάζεται να κρατηθεί μεταξύ της γείωσης και του GPIO0 καθώς η μονάδα ενεργοποιείται για να εισέλθει στη λειτουργία φλας. Αφού ανεβάσετε τον κωδικό, ενεργοποιήστε και απενεργοποιήστε τη συσκευή για να λειτουργεί κανονικά.

Βήμα 3: Ισχύς μπαταρίας

Μία μπαταρία λιθίου-θειονυλοχλωριδίου (Li-SOCI2) χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία αυτού του έργου. Η αναζήτηση στο διαδίκτυο θα πρέπει να βρει προμηθευτές αυτού του τύπου μπαταρίας για μόλις 2 $ ο καθένας. Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των μπαταριών είναι το σταθερό 3,6V σε σχέση με τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, ιδανικό για την τροφοδοσία του τσιπ ESP8266 χωρίς να απαιτείται επιπλέον ρύθμιση τάσης. Μια δεξαμενή λαδιού θέρμανσης διαρκεί πολλούς μήνες και έτσι η στάθμη λαδιού χρειάζεται μόνο μερικές φορές ημέρα το πολύ. Οι μετρήσεις σε μια ολοκληρωμένη οθόνη έδωσαν ένα βαθύ ρεύμα ύπνου 22uA. Η κυματομορφή τάσης σε μια αντίσταση 0,5 Ohm στο κύκλωμα της μπαταρίας έδειξε ένα μέσο ρεύμα 75 mA για 6,9 δευτερόλεπτα όταν ήταν ξύπνιο. Για ένα χρόνο, το κύκλωμα θα χρησιμοποιεί 193 mAh σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας. Εάν λαμβάνονται μετρήσεις στάθμης λαδιού κάθε 7 ώρες, τότε χρησιμοποιούνται 180 mAh κάθε χρόνο. Σε αυτή τη βάση, μια μπαταρία 2600 mAh θα διαρκέσει πάνω από 6 χρόνια.

Βήμα 4: Λογισμικό

Η βιβλιοθήκη Pololu Arduino VL53L1X χρησιμοποιείται για την προετοιμασία του αισθητήρα εύρους και την πρόσβαση στις ενδείξεις απόστασης. Ο κώδικας για την αποστολή δεδομένων στο ThingSpeak προέρχεται από το παράδειγμα του αισθητήρα υγρασίας και κάποιος επιπλέον κώδικας οδηγεί το τρανζίστορ που τροφοδοτεί τον αισθητήρα. Το ESP8266 μπορεί να κοιμηθεί μόνο βαθιά για έως και 70 λεπτά και να ξυπνήσει. Ο τρόπος που αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα είναι να επιτρέψει στο τσιπ να ξυπνήσει και να το ξανακοιμήσει αμέσως, διατηρώντας έναν αριθμό στη μνήμη. Καθώς η οθόνη συνδέεται στο δίκτυό σας WiFi, θα πρέπει να συμπεριλάβετε το SSID WiFi και τον κωδικό πρόσβασής σας στον κώδικα. Επίσης, εάν χρησιμοποιείτε το ThingSpeak, προσθέστε τον κωδικό σας API. Το σκίτσο Arduino για μεταφόρτωση επισυνάπτεται στο αρχείο κειμένου. Θα χρειαστεί αντιγραφή στο Arduino IDE. Πριν αναβοσβήνει ο κώδικας, συνδέστε το GPIO0 στη γείωση μέσω αντίστασης 5k πριν την ενεργοποίηση. Ο κωδικός σύνδεσης του ESP-07 στο δίκτυο WiFI χρησιμοποιείται ευρέως σε άλλα έργα. Σε αυτήν την περίπτωση, χρειάστηκε πολύ περισσότερος χρόνος στον βρόχο σύνδεσης για να ελέγξετε ότι έγινε σύνδεση. Χρησιμοποιούνται γενικά περίπου 500 ms, αλλά απαιτούνται 5000 ms σε αυτήν τη ρύθμιση WiFi, αξίζει να προσαρμοστούν εάν υπάρχουν προβλήματα σύνδεσης. Λεπτομέρειες σχετικά με τη λήψη υπενθυμίσεων μέσω email από το ThingSpeak περιγράφονται στο Water Softener Salt Monitor Instructable.

Βήμα 5: Συναρμολόγηση

Τα εξαρτήματα για την οθόνη συνδέονται με το στυλ "φωλιά των πτηνών" γύρω από τη μονάδα ESP-07, περιτυλίγοντας οτιδήποτε μπορεί να βραχυκυκλώσει. Η μονάδα καταστρέφεται εύκολα από υπερβολική θερμότητα και έτσι αυτές οι συνδέσεις χρειάζονται συγκόλληση μία φορά και γρήγορα. Η οθόνη συναρμολογείται σε δύο στάδια. Πρώτα απ 'όλα, ο αισθητήρας και το ESP-07 είναι συνδεδεμένα με έναν προσωρινό προσαρμογέα USB για τον προγραμματισμό του ESP-07 χρησιμοποιώντας το Arduino IDE. Η χρήση ενός σύντομου χρόνου ύπνου 10 δευτερολέπτων θα δείξει σύντομα εάν το τσιπ συνδέεται στο δίκτυο WiFi και αποστέλλει αναγνώσεις στο ThingSpeak. Μόλις όλα λειτουργούν σωστά, το τσιπ επαναπρογραμματίζεται με τους επιθυμητούς χρόνους ύπνου. Η κόκκινη λυχνία LED πρέπει να αφαιρεθεί από τη μονάδα για να ελαχιστοποιηθεί η τρέχουσα κατανάλωση. Επίσης, εάν είναι συνδεδεμένη εξωτερική κεραία, πρέπει επίσης να αφαιρεθεί ο σύνδεσμος κεραμικής κεραίας. Μην λειτουργείτε το τσιπ χωρίς κεραία, η τροφοδοσία θα τσιγαριστεί αντί να πάει στο διάστημα. Το δεύτερο στάδιο περιλαμβάνει την αφαίρεση του προσαρμογέα USB και την τοποθέτηση των εξαρτημάτων σε ένα κουτί. Η μονάδα VL53L1X τοποθετήθηκε μέσα στο καπάκι εξαερισμού της δεξαμενής χρησιμοποιώντας δύο νάιλον stand stand αποστάτες. Βεβαιωθείτε ότι ο αισθητήρας έχει σαφή εικόνα της επιφάνειας του λαδιού, χωρίς φύλλα, ιστούς αράχνης ή αράχνες. Επίσης, κρατήστε το καλώδιο σύνδεσης πολύ μακριά από τον αισθητήρα για να αποφύγετε τις ψευδείς ανακλάσεις.

Βήμα 6: Εγκατάσταση

Το καπάκι εξαερισμού αντικαθίσταται στη δεξαμενή λαδιού, βεβαιωθείτε ότι είναι επίπεδο και δεν υπάρχουν εμπόδια από τον αισθητήρα στην επιφάνεια λαδιού. Η οθόνη είναι τοποθετημένη δίπλα στον εξαερισμό, χρησιμοποιήθηκαν μικροί μαγνήτες για να διατηρηθεί το κουτί στη θέση του. Αυτό δεν θα λειτουργήσει με πλαστικές δεξαμενές! Τώρα καθίστε και ελέγξτε τη στάθμη λαδιού από την άνεση του σπιτιού σας.

Κάντε κλικ για να δείτε τη στάθμη της δεξαμενής λαδιού μου.