Δημιουργήστε έναν αναγνώστη όγκου δεξαμενής σε λιγότερο από $ 30 χρησιμοποιώντας ESP32: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων έφερε πολλές παλιές πολύπλοκες εφαρμογές συσκευών στα σπίτια πολλών βιοτεχνών και οινοπαραγωγών. Εφαρμογές με αισθητήρες στάθμης έχουν χρησιμοποιηθεί για δεκαετίες σε μεγάλα διυλιστήρια, εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού και χημικές εγκαταστάσεις. Με τις τιμές των αισθητήρων να πέφτουν, τώρα τόσο η βιομηχανική όσο και η DIY μπορούν να παρακολουθούν την ένταση κάθε δεξαμενής, βαρελιού ή δοχείου.

Οι αισθητήρες που διατίθενται στην ανοιχτή αγορά μπορούν να αντιληφθούν τα πάντα και ταξινομούνται ανάλογα. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της υγρασίας ονομάζονται αισθητήρας υγρασίας, πίεσης που ονομάζεται αισθητήρας πίεσης, απόστασης ονομάζονται αισθητήρες θέσης και ούτω καθεξής. Με παρόμοιο τρόπο, ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των επιπέδων ρευστού ονομάζεται αισθητήρας στάθμης.

Οι αισθητήρες στάθμης χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του επιπέδου των ουσιών ελεύθερης ροής. Τέτοιες ουσίες περιλαμβάνουν υγρά όπως νερό, λάδι, πολτό κλπ. Καθώς και στερεά σε μορφή κόκκων/σκόνης (στερεά που μπορούν να ρέουν). Αυτές οι ουσίες τείνουν να εγκατασταθούν στις δεξαμενές εμπορευματοκιβωτίων λόγω της βαρύτητας και να διατηρήσουν το επίπεδο τους σε κατάσταση ηρεμίας. Σε αυτόν τον οδηγό θα μάθετε πώς να φτιάξετε τον δικό σας σπιτικό αισθητήρα στάθμης, θερμοκρασίας και υγρασίας. Περιλαμβάνονται επίσης οδηγίες για τα νέα δεδομένα που συλλέξατε για χρήση μέσω του Ubidots, μιας πλατφόρμας ενεργοποίησης εφαρμογών.

Βήμα 1: Απαιτήσεις

• ESP32
• Αισθητήρας υπερήχων - HC -SR04
• Αισθητήρας DHT11
• Πλαστική θήκη προστασίας
• Jumper Wires
• Καλώδιο Micro USB
• Arduino IDE 1.8.2 ή υψηλότερο
• Λογαριασμός Ubidots - ή - Άδεια STEM

Βήμα 2: Καλωδίωση και περίβλημα

Ο αισθητήρας HC-SR04 (υπερηχητικός αισθητήρας) λειτουργεί με λογική 5V. Ακολουθήστε τους πίνακες και το διάγραμμα για να κάνετε τις σωστές συνδέσεις μεταξύ του ESP32 και του αισθητήρα υπερήχων, επίσης μεταξύ του ESP32 και του αισθητήρα DHT11 (Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας).

Δημιούργησα ένα μικρό πρωτότυπο με δεξαμενή μεγέθους κλίμακας για να δείχνει τις λειτουργίες του αισθητήρα, αλλά ένα τελικό πρωτότυπο με τη θήκη του θα πρέπει να μοιάζει με το παραπάνω.

Όπως μπορείτε να δείτε, ο αισθητήρας υπερήχων πρέπει να βρίσκεται στην κορυφή της δεξαμενής, οπότε θα μπορέσουμε να μετρήσουμε την απόσταση μεταξύ του επάνω μέρους της δεξαμενής και του τελικού σημείου της ουσίας Στη συνέχεια, τοποθετήστε τη θερμοκρασία και την υγρασία αισθητήρες για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος.

Βήμα 3: Για να προγραμματίσετε τη συνδεδεμένη συσκευή σας, συνδεθείτε με το Arduino IDE

Πριν ξεκινήσετε με το ESP32, ρυθμίστε την πλακέτα σας με το Arduino IDE. Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τη ρύθμιση ενός πίνακα, ανατρέξτε στο παρακάτω άρθρο και ακολουθήστε βήμα προς βήμα μέχρι να συντάξετε τον πίνακα:

Συνδέστε το ESP32-DevKitC με το Ubidots

Μόλις καταρτιστεί ο πίνακας, εγκαταστήστε τις βιβλιοθήκες που απαιτούνται για την εκτέλεση των αισθητήρων: "PubSubClient" και "DHT:"

Μεταβείτε στο Sketch/Program -> Include Library -> Library Manager και εγκαταστήστε τη βιβλιοθήκη PubSubClient. Για να βρείτε απλά τη σωστή βιβλιοθήκη, αναζητήστε το PubSubClient στη γραμμή αναζήτησης

2. Μεταβείτε στο χώρο αποθήκευσης της βιβλιοθήκης για να κάνετε λήψη της βιβλιοθήκης DHT. Για να κατεβάσετε τη βιβλιοθήκη κάντε κλικ στο πράσινο κουμπί που ονομάζεται "Κλωνοποίηση ή λήψη" και επιλέξτε "Λήψη ταχυδρομικού ταχυδρομείου".

3. Τώρα, πίσω στο Arduino IDE, κάντε κλικ στο Sketch -> Include Library -> Add. ZIP Library

4. Επιλέξτε το αρχείο. ZIP του DHT και, στη συνέχεια, "Αποδοχή" ή "Επιλογή"

5. Κλείστε το Arduino IDE και ανοίξτε το ξανά. Απαιτείται επανεκκίνηση. παραλείψτε αυτό το βήμα.

Τώρα ήρθε η ώρα να ξεκινήσετε την κωδικοποίηση:) Αντιγράψτε τον παρακάτω κώδικα και επικολλήστε το στο Arduino IDE.

Μεταβείτε στον παρακάτω σύνδεσμο για να βρείτε τον κωδικό.

Στη συνέχεια, εκχωρήστε τις παραμέτρους: όνομα και κωδικό πρόσβασης Wi-Fi, καθώς και το μοναδικό σας Ubidots TOKEN. Εάν δεν γνωρίζετε πώς να εντοπίσετε το Ubidots TOKEN, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο παρακάτω.

Πώς να αποκτήσετε το Ubidots TOKEN

Αφού επικολλήσετε τον κώδικά σας και ορίσετε το κατάλληλο wifi, επαληθεύστε στο Arduino IDE. Για επαλήθευση, στην επάνω αριστερή γωνία του Arduino IDE θα δείτε τα παρακάτω εικονίδια. Επιλέξτε το εικονίδιο Check Mark για να επαληθεύσετε οποιονδήποτε κωδικό. Μόλις επαληθευτεί, θα λάβετε ένα μήνυμα "Done compiling" στο Arduino IDE.

Στη συνέχεια, ανεβάστε τον κωδικό στο ESP32. Επιλέξτε το εικονίδιο με το δεξί βέλος δίπλα στο εικονίδιο του σημείου ελέγχου για μεταφόρτωση. Μόλις φορτωθεί, θα λάβετε ένα μήνυμα "Done uploading" στο Arduino IDE.

Με αυτό, ο αισθητήρας σας στέλνει τώρα τα δεδομένα στο Ubidots Could!

Βήμα 4: Διαχείριση των δεδομένων στο Ubidots

Εάν η συσκευή σας είναι σωστά συνδεδεμένη, θα δείτε μια νέα συσκευή που δημιουργήθηκε στην ενότητα της συσκευής σας στην εφαρμογή Ubidots. Το όνομα της συσκευής θα είναι "esp32", επίσης μέσα στη συσκευή θα δείτε τις μεταβλητές απόσταση, υγρασία και θερμοκρασία:

Εάν επιθυμείτε να αλλάξετε τα ονόματα της συσκευής και των μεταβλητών σας σε πιο φιλικά, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο:

Πώς να προσαρμόσετε το όνομα συσκευής και το όνομα μεταβλητής

Στη συνέχεια, για να υπολογίσουμε τον όγκο των ουσιών ελεύθερης ροής στη δεξαμενή, πρέπει να δημιουργήσουμε μια παράγωγη μεταβλητή για να υπολογίσουμε μια τιμή όγκου.

Η παραγόμενη μεταβλητή μας επιτρέπει να κατασκευάσουμε λειτουργίες χρησιμοποιώντας τις προεπιλεγμένες μεταβλητές, οπότε σε αυτήν την περίπτωση πρόκειται να εφαρμόσουμε τον τύπο έντασης με το χαρακτηριστικό μιας κυλινδρικής δεξαμενής όπου:

• Pi = Ο λόγος της περιφέρειας ενός κύκλου προς τη διάμετρό του (σταθερά)
• r = Η ακτίνα της δεξαμενής
• h = Το ύψος της δεξαμενής

Κάντε κλικ στο "Addvariable" και επιλέξτε "Derived". Όπως μπορείτε να δείτε στο νέο παράθυρο πρέπει να επισυνάψετε τον τύπο στο πεδίο.

Αφού επισυνάψετε τον τύπο με τα χαρακτηριστικά της δεξαμενής σας, επιλέξτε τη μεταβλητή "απόσταση".

Με τον τύπο που έχετε εισαγάγει, ο όγκος σας θα αρχίσει να διαβάζει στην εφαρμογή σας Ubidots.

Βήμα 5: Αποτελέσματα

Τώρα ο αισθητήρας σας είναι έτοιμος να ξεκινήσει να λειτουργεί! Πάνω μπορείτε να δείτε τη λειτουργία του αισθητήρα στάθμης σε διαφορετικές ένταση.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τα γραφικά στοιχεία και τα συμβάντα του Ubidots, δείτε αυτά τα σεμινάρια βίντεο.