WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 βήματα (με εικόνες)

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Πριν σας εξηγήσω τις λεπτομέρειες της συνειδητοποίησής μου, θα σας πω μια μικρή ιστορία;)

Ζω στη χώρα και δυστυχώς δεν έχω δημοτικά λύματα, οπότε έχω μια υγιεινή στο χώρο που λειτουργεί με αντλία ανύψωσης. Όλα συνήθως λειτουργούν καλά μέχρι την ημέρα που είχα διακοπή ρεύματος για αρκετές ημέρες λόγω καταιγίδας…

Βλέπεις που πάω με αυτό; Οχι?

Λοιπόν, χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα η αντλία που χρησιμοποιείται για την αποστράγγιση του νερού από το λάκκο δεν λειτουργεί πλέον!

Και δυστυχώς για μένα δεν το σκέφτηκα εκείνη τη στιγμή… έτσι η στάθμη του νερού ανέβηκε, ανέβηκε ξανά και ξανά μέχρι το πηγάδι όπου η αντλία είναι σχεδόν γεμάτη! Αυτό μπορεί να βλάψει ολόκληρο το σύστημα (το οποίο είναι πολύ ακριβό…)

Είχα λοιπόν την ιδέα να κάνω έναν συναγερμό για να με προειδοποιήσει όταν το νερό στο φρεάτιο της αντλίας φτάσει σε ένα ανώμαλο επίπεδο. Αν λοιπόν υπάρχει πρόβλημα με την αντλία ή αν υπάρχει διακοπή ρεύματος, θα ακουστεί ο συναγερμός και θα μπορώ να επέμβω αμέσως πριν από οποιαδήποτε μεγάλη ζημιά.

Πάμε για εξηγήσεις!

Βήμα 1: Εργαλεία και ηλεκτρονικά εξαρτήματα

Ηλεκτρονικά εξαρτήματα:

- 1 μικροτσίπ PIC 12F675

- 2 κουμπιά στιγμιαίου διακόπτη

- 1 LED

- 1 βομβητής

- 1 μονάδα ενίσχυσης DC-DC (επειδή ο βομβητής μου απαιτεί 12V για να είναι δυνατός)

- 4 αντιστάσεις (180 ohm, 2 x 10K ohm, 100K ohm)

- 1 ανιχνευτής (floater)

- 1 θήκη μπαταρίας

- 1 πλακέτα PCB

- 1 πλαστικό κουτί/θήκη

Εργαλεία:

- Ένας προγραμματιστής για την έγχυση του κώδικα σε ένα μικροτσίπ 12F675 (π.χ. PICkit 2)

- Μίνι τροφοδοτικό 4,5V

Σας συμβουλεύω να χρησιμοποιήσετε το Microchip MPLAB IDE (δωρεάν λογισμικό) εάν θέλετε να τροποποιήσετε τον κώδικα αλλά θα χρειαστείτε επίσης το CCS Compiler (shareware). Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε έναν άλλο μεταγλωττιστή, αλλά θα χρειαστείτε πολλές αλλαγές στο πρόγραμμα.

Αλλά θα σας δώσω το. Αρχείο HEX έτσι ώστε να μπορείτε να το εγχύσετε απευθείας στον μικροελεγκτή.

Βήμα 2: Υποχρεώσεις

- Το σύστημα πρέπει να είναι ενεργειακά αυτόνομο για να λειτουργεί σε περίπτωση διακοπής ρεύματος.

- Το σύστημα πρέπει να έχει αυτονομία τουλάχιστον 1 έτους (κάνω συντήρηση υγιεινής μία φορά το χρόνο).

- Ο συναγερμός πρέπει να μπορεί να ακουστεί από μια μέση απόσταση. (περίπου 50 μέτρα)

- Το σύστημα πρέπει να χωράει σε ένα σχετικά μικρό κουτί

Βήμα 3: Σχηματικό

Εδώ είναι το σχηματικό που δημιουργήθηκε με το CADENCE Capture CIS Lite. Επεξήγηση του ρόλου των συστατικών:

- 12F675: μικροελεγκτής που διαχειρίζεται εισόδους και εξόδους

- SW1: κουμπί λειτουργίας

- SW2: κουμπί επαναφοράς

- D1: LED κατάστασης

- R1: αντίσταση έλξης για MCLR

- R2: πτυσσόμενη αντίσταση για διαχείριση κουμπιών ελέγχου

- R3: αντίσταση περιορισμού ρεύματος για LED D1

- R4: αντίσταση περιορισμού ρεύματος στον αισθητήρα

- PZ1: βομβητής (ήχος συναγερμού)

- J3 και J4: συνδετήρες μεταξύ τους η μονάδα ενίσχυσης DC-DC

Η μονάδα ενίσχυσης DC-DC είναι προαιρετική, μπορείτε να συνδέσετε απευθείας τον βομβητή στον μικροελεγκτή, αλλά το χρησιμοποιώ για να αυξήσω το επίπεδο του ήχου του βομβητή μου επειδή η τάση λειτουργίας του είναι 12V ενώ η τάση εξόδου μικροελεγκτή είναι μόνο 4,5V.

Βήμα 4: Πρωτοτυπία στο Breadboard

Ας συναρμολογήσουμε τα εξαρτήματα σε ένα breadboard σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα και προγραμματίσουμε τον μικροελεγκτή!

Τίποτα ιδιαίτερο για να πω εκτός από το γεγονός ότι πρόσθεσα ένα πολύμετρο σε λειτουργία αμπερόμετρου σε σειρά με τη βάση για να μετρήσω την τρέχουσα κατανάλωσή του.

Η κατανάλωση ενέργειας πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερη γιατί το σύστημα πρέπει να λειτουργεί 24 ώρες το 24ωρο και πρέπει να έχει αυτονομία τουλάχιστον 1 έτους.

Στο πολύμετρο μπορούμε να δούμε ότι η κατανάλωση ενέργειας του συστήματος είναι μόνο 136uA όταν προγραμματιστεί ο μικροελεγκτής με την τελική έκδοση του προγράμματος.

Τροφοδοτώντας το σύστημα με 3 μπαταρίες 1.5V 1200mAh προσφέρει αυτονομία:

3 * 1200 / 0.136 = 26470 Η αυτονομία, περίπου 3 χρόνια!

Μπορώ να αποκτήσω τέτοια αυτονομία επειδή έβαλα τον μικροελεγκτή σε κατάσταση SLEEP στο πρόγραμμα, οπότε ας δούμε το πρόγραμμα!

Βήμα 5: Το πρόγραμμα

Το πρόγραμμα είναι γραμμένο σε γλώσσα C με MPLAB IDE και ο κωδικός είναι μεταγλωττισμένος με το CCS C Compiler.

Ο κώδικας είναι πλήρως σχολιασμένος και πολύ απλός στην κατανόηση, σας αφήνω να κατεβάσετε τις πηγές εάν θέλετε να μάθετε πώς λειτουργεί ή εάν θέλετε να τον τροποποιήσετε.

Εν ολίγοις, ο μικροελεγκτής είναι σε κατάσταση αναμονής για να εξοικονομήσει τη μέγιστη ενέργεια και ξυπνά εάν υπάρχει αλλαγή κατάστασης στον πείρο 2:

Όταν ενεργοποιείται ο αισθητήρας στάθμης υγρού, λειτουργεί ως ανοιχτός διακόπτης και επομένως η τάση στον πείρο 2 αλλάζει από υψηλή σε χαμηλή). Στη συνέχεια, ο μικροελεγκτής ενεργοποιεί τον συναγερμό για προειδοποίηση.

Σημειώστε ότι είναι δυνατή η επαναφορά του μικροελεγκτή με το κουμπί SW2.

Δείτε παρακάτω ένα αρχείο zip του έργου MPLAB:

Βήμα 6: Συγκόλληση και συναρμολόγηση

Συγκολλάω τα εξαρτήματα στο PCB σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα. Δεν είναι εύκολο να τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα για να κάνετε ένα καθαρό κύκλωμα, αλλά είμαι αρκετά ευχαριστημένος με το αποτέλεσμα! Μόλις τελείωσα τις συγκολλήσεις έβαλα θερμή κόλλα στα καλώδια για να βεβαιωθώ ότι δεν κινούνται.

Έχω επίσης ομαδοποιήσει τα καλώδια που βρίσκονται στην μπροστινή πλευρά του κουτιού μαζί με ένα "σωλήνα συρρίκνωσης θερμότητας" για να γίνει καθαρότερο και πιο συμπαγές.

Στη συνέχεια, τρυπάω τον μπροστινό πίνακα της θήκης για να εγκαταστήσω τα δύο κουμπιά και το LED. Στη συνέχεια, κολλήστε τελικά τα καλώδια στα εξαρτήματα του μπροστινού πίνακα αφού τα στρίψετε μεταξύ τους. Στη συνέχεια ζεστή κόλλα για να μην κινείται.

Βήμα 7: Διάγραμμα λειτουργίας συστήματος

Εδώ είναι το διάγραμμα για το πώς λειτουργεί το σύστημα και όχι το πρόγραμμα. Είναι ένα είδος μίνι εγχειριδίου χρήσης. Έχω βάλει το αρχείο PDF του διαγράμματος ως συνημμένο.

Βήμα 8: Βίντεο

Έφτιαξα ένα σύντομο βίντεο για να δείξω πώς λειτουργεί το σύστημα, με ένα σχόλιο σε κάθε βήμα.

Στο βίντεο χειρίζομαι τον αισθητήρα με το χέρι για να δείξω πώς λειτουργεί, αλλά όταν το σύστημα βρίσκεται στην τελική του θέση θα υπάρχει ένα μακρύ καλώδιο (περίπου 5 μέτρα) που θα πηγαίνει από τον συναγερμό στον αισθητήρα που είναι εγκατεστημένος στο πηγάδι όπου η στάθμη του νερού πρέπει να παρακολουθείται.

Βήμα 9: Συμπέρασμα

Εδώ είμαι στο τέλος αυτού του έργου, είναι ένα πολύ μικρό έργο, αλλά νομίζω ότι θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για έναν αρχάριο στην ηλεκτρονική ως βάση ή συμπλήρωμα σε ένα έργο.

Δεν ξέρω αν το στυλ γραφής μου θα είναι σωστό επειδή εν μέρει χρησιμοποιώ έναν αυτόματο μεταφραστή για να προχωρήσω γρηγορότερα και επειδή δεν μιλάω εγγενώς αγγλικά, νομίζω ότι κάποιες προτάσεις θα είναι πιθανώς περίεργες για τους ανθρώπους που γράφουν τέλεια αγγλικά.

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή σχόλια σχετικά με αυτό το έργο, ενημερώστε με!