Αισθητήρας υγρού επιπέδου (με χρήση υπερήχων): 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Ο αισθητήρας υγρού επιπέδου ανιχνεύει το επίπεδο του υγρού από το επίπεδο του εδάφους. Ενεργοποιεί τον κινητήρα (απαιτεί ενισχυτή οδηγού κινητήρα) κάτω από μια δεδομένη τιμή και τον απενεργοποιεί πάνω από μια δεδομένη τιμή μετά την πλήρωση του υγρού

Χαρακτηριστικά αυτού του συστήματος:

• Λειτουργεί με οποιοδήποτε υγρό (νερό, λάδι κλπ).
• Εύρος έως 250 εκατοστά απόσταση εδάφους (επίσης ύψος της δεξαμενής).
• Ακριβής μέτρηση (σφάλμα έως 2 cm) με HC-SR04, Ping κ.λπ.
• Έξοδος ελέγχου κινητήρα.

• Διαθέσιμο βαθμονόμηση (σε χρόνο εκτέλεσης) για:

  • Επίπεδο εδάφους: Μπορεί να βαθμονομηθεί για κάθε δεξαμενή (ύψους έως 250 cm) ενώ λειτουργεί το σύστημα, με ένα κουμπί.
  • Επίπεδα ενεργοποίησης και απενεργοποίησης κινητήρα: Τα επίπεδα ON και OFF μπορούν να ρυθμιστούν με τις παρεχόμενες προεπιλογές και ένα κουμπί αλλαγής λειτουργίας.
• Ένδειξη εκτός ορίων με '0 cm'.
• Λειτουργεί σε 5V DC.

Μέρη που απαιτούνται για την κατασκευή:

1. Arduino (ή ATMega 328 με προγραμματιστή).
2. HC-SR04 ή οποιαδήποτε κοινή μονάδα αισθητήρα υπερήχων.
3. Προεπιλογές (20K ή 10K) - 2 τεμ
4. Αρσενική κεφαλίδα - 6 καρφίτσες
5. Γυναικεία κεφαλίδα 16 Pin
6. Μικροδιακόπτης με κλικ
7. Πατήστε εναλλαγή μικροδιακόπτη
8. Αντίσταση 10K 1/4 watt
9. Δίοδος 1N4007
10. Υποδοχή τροφοδοσίας DC
11. Αντίσταση 220Ε
12. Veroboard (ή Breadboard αν προτιμάτε)
13. Καλώδια σύνδεσης
14. Οθόνη LCD 16*2 με προσαρτημένες αρσενικές κεφαλίδες
15. Motor Driver και μοτέρ (αν θέλετε)
16. Βασική γνώση ηλεκτρονικών και Arduino

Βήμα 1: Διάγραμμα κυκλώματος

Βήμα 2: Εργασία

Στην πλακέτα αισθητήρων μας έχουμε εξαρτήματα υπερήχων Tx και Rx. Ο αισθητήρας διαβάζει την απόσταση από την επιφάνεια του υγρού. Το Tx είναι βασικά ένα ηχείο 40KHz, το οποίο στέλνει παλμούς υπερηχητικού ήχου 40KHz. Ο χρόνος αποστολής παλμού και ο χρόνος λήψης παλμών σημειώνονται για κάθε παλμό. Αυτοί οι παλμοί ανιχνεύονται στο MCU.

Το MCU σημειώνει τη διαφορά ώρας μεταξύ και στη συνέχεια χρησιμοποίησε την ταχύτητα του ήχου για τον υπολογισμό της απόστασης. Το MCU πρέπει να βαθμονομηθεί εκ των προτέρων για να καταγράψει απόσταση από το επίπεδο του εδάφους, δηλαδή όταν η δεξαμενή/το δοχείο είναι άδειο. Η διαφορά υπολογίζεται και έτσι παίρνουμε το επίπεδο του υγρού.

Το επίπεδο εμφανίζεται σε οθόνη LCD 16x2. Επίσης, άλλες λεπτομέρειες εμφανίζονται στην οθόνη.

Υπάρχουν δύο προεπιλογές για το μέγιστο και το ελάχιστο όριο τιμής της γεννήτριας σήματος της αντλίας. Η ένδειξη δημιουργείται όταν το επίπεδο υγρού φτάσει πάνω από το μέγιστο όριο που έχει οριστεί από την προεπιλογή. Το σήμα μειώνεται ξανά όταν φτάσει κάτω από το ελάχιστο όριο που έχει οριστεί από άλλες προεπιλογές.

Η βαθμονόμηση της απόστασης γείωσης γίνεται μέσω ενός διακόπτη, ο οποίος στέλνει ένα σήμα στο τσιπ atmega328 και καταγράφει την τρέχουσα απόσταση και την ορίζει ως γείωση αναφοράς.

Βήμα 3: Πρόγραμμα - Arduino

Το πρόγραμμα είναι φτιαγμένο στο Arduino. Χρησιμοποιήστε αυτό για να κάψετε στο Atmega328 (ή όποια σας αρέσει).

Το πρόγραμμα είναι διαθέσιμο στο git με GPL-3.0.

Ένα μεταγλωττισμένο δεκαεξαδικό αρχείο έχει ήδη δοθεί για εύκολη μεταφόρτωση χρησιμοποιώντας arduino-builder.

Εξαρτήσεις:

Νέα βιβλιοθήκη.

Βήμα 4: Βαθμονόμηση και δεδομένα

Η οθόνη LCD εμφανίζει το τρέχον επίπεδο (διαφορά) από το βαθμονομημένο επίπεδο.

Οι δύο προεπιλογές αποφασίζουν το ανώτερο (μέγιστο επίπεδο) μετά το οποίο θα απενεργοποιηθεί το φορτίο και χαμηλότερο (ελάχιστο επίπεδο) μετά το οποίο θα ενεργοποιηθεί το φορτίο. Το φορτίο που προορίζεται εδώ είναι αντλία, καθώς αυτό το σύστημα εφαρμόζεται σε αυτόματο σύστημα αντλιών. Τέσσερις κεφαλίδες είναι για ηχητικό (ping) αισθητήρα. Χρησιμοποίησα το HC-SR04. Ένα ζευγάρι κεφαλίδας για κινητήρα (ψηφιακή ακίδα 9). Απαιτεί εξωτερικό πρόγραμμα οδήγησης αντλίας. Χρησιμοποίησε το EEPROM για την αποθήκευση δεδομένων βαθμονόμησης.

Παρέχονται δύο βαθμονομήσεις:

• LEVEL_CAL
• MOTOR_TRIGGER_CAL

Βήμα 5: Έλεγχος αντλίας

Ο πίνακας διαθέτει 2 ειδικές ακίδες για σήμα αντλίας

Το ένα εκπέμπει σήμα 5V όταν χρειάζεται να ενεργοποιηθεί η αντλία (όταν η στάθμη υγρού πέσει κάτω από την προκαθορισμένη χαμηλή οριακή τιμή) και δίνει σήμα 0V όταν η αντλία πρέπει να παραμείνει εκτός λειτουργίας (η στάθμη υπερβαίνει το ανώτερο όριο).

Το σήμα αποστέλλεται σε έναν πίνακα ρελέ για τον έλεγχο μιας αντλίας AC.