Kontrolluesi i nivelit të lëngët UltraSonic: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Siç e dini ndoshta, Irani ka mot të thatë dhe ka mungesë uji në vendin tim. Ndonjëherë, veçanërisht në verë, mund të shihet se qeveria ndërpret ujin. Pra, shumica e apartamenteve kanë një rezervuar uji. Ka një rezervuar 1500 litra në apartamentin tonë i cili siguron ujë. Gjithashtu, ka 12 njësi banimi në apartamentin tonë. Si rezultat, mund të pritet që rezervuari të zbrazet shumë shpejt. Ekziston një pompë uji e bashkangjitur në rezervuar, e cila dërgon ujë në ndërtesë. Sa herë që rezervuari është bosh, pompa funksionon pa ujë. Kjo situatë shkakton një rritje të temperaturës së motorit, dhe gjatë kohës, mund të shkaktojë prishje të pompës. Disa kohë më parë, ky dështim i pompës ndodhi për herë të dytë për ne, dhe pasi hapëm motorin, pamë që telat e spirales ishin djegur. Pasi zëvendësuam pompën, për të parandaluar përsëri këtë problem, vendosa të bëj një kontrollues të nivelit të ujit. Planifikova të bëja një qark për të ndërprerë furnizimin me energji të pompës sa herë që uji të binte nën kufirin e ulët në rezervuar. Pompë nuk do të funksionojë derisa uji të rritet në një kufi të lartë. Pas kalimit të kufirit të lartë, qarku do të lidhë përsëri furnizimin me energji elektrike. Në fillim, kërkova në internet për të parë nëse mund të gjej një qark të përshtatshëm. Sidoqoftë, nuk gjeta asgjë të përshtatshme. Kishte disa tregues të ujit të bazuar në Arduino, por nuk mund ta zgjidhnin problemin tim. Si rezultat, vendosa të krijoj kontrolluesin tim të nivelit të ujit. Një paketë gjithë-në-një me një ndërfaqe grafike të përdoruesit të drejtpërdrejtë për të vendosur parametrat. Gjithashtu, u përpoqa të marr parasysh standardet EMC për të qenë të sigurt se pajisja funksionon e vlefshme në situata të ndryshme.

Hapi 1: Parimi

Ju ndoshta e dini parimin më parë. Kur sinjali i impulsit tejzanor lëshohet drejt një objekti, ai reflektohet nga objekti dhe jehona kthehet te dërguesi. Nëse llogaritni Koha e udhëtuar nga pulsi tejzanor, mund të gjeni distancën e objektit. Në rastin tonë, artikulli është uji.

Vini re se kur gjeni distancën në ujë, po llogaritni vëllimin e hapësirës boshe në rezervuar. Për të marrë vëllimin e ujit, duhet të zbritni vëllimin e llogaritur nga vëllimi i përgjithshëm i rezervuarit.

Hapi 2: Sensori, Furnizimi me Fuqi dhe Kontrolluesi

Hardware

Për sensorin, kam përdorur sensorin tejzanor të papërshkueshëm nga uji JSN-SR04T. Rutina e punës është si HC-SR04 (jehona dhe kunja e trigës).

Specifikimet:

• Distanca: 25 cm deri në 450 cm
• Tensioni i punës: DC 3.0-5.5V
• Rryma e punës: ＜ 8mA
• Saktësi: ± 1cm
• Frekuenca: 40 kHz
• Temperatura e punës: -20 ~ 70

Vini re se ky kontrollues ka disa kufizime. për shembull: 1- JSN-SR04T nuk mund të masë distancën nën 25CM, kështu që ju duhet të instaloni sensorin të paktën 25CM mbi sipërfaqen e ujit. Për më tepër, matja maksimale e distancës është 4.5M. Pra, ky sensor nuk është i përshtatshëm për tanke të mëdha. 2- saktësia është 1CM për këtë sensor. Si rezultat, bazuar në diametrin e rezervuarit, zgjidhja e vëllimit që do të tregojë pajisja mund të ndryshojë. 3- shpejtësia e zërit mund të ndryshojë në bazë të temperaturës. Si rezultat, saktësia mund të ndikohet nga rajone të ndryshme. Sidoqoftë, këto kufizime nuk ishin vendimtare për mua, dhe saktësia ishte e përshtatshme.

Kontrolluesi

Kam përdorur STM32F030K6T6 ARM Cortex M0 nga STMicroelectronics. Këtu mund të gjeni specifikimet e këtij mikrokontrolluesi.

Furnizimi me energji elektrike

Pjesa e parë është konvertimi i 220V/50Hz (Energjia e Iranit) në 12VDC. Për këtë qëllim, kam përdorur modulin e furnizimit me energji HLK-PM12. Ky konvertues AC/DC mund të konvertojë 90 ~ 264 VAC në 12VDC me rrymë dalëse 0.25A.

Siç e dini ndoshta, ngarkesa induktive në stafetë mund të shkaktojë disa probleme në qark dhe furnizim me energji, dhe vështirësia në furnizimin me energji elektrike mund të çojë në paqëndrueshmëri, veçanërisht në mikrokontrolluesin. Zgjidhja është izolimi i furnizimit me energji elektrike. Gjithashtu, duhet të përdorni një qark snubber në kontaktet e stafetave. Ka disa metoda për të izoluar furnizimin me energji elektrike. Për shembull, mund të përdorni një transformator me dy dalje. Për më tepër, ka konvertues të izoluar DC/DC atje në një madhësi të vogël që mund të izolojnë daljen nga hyrja. Kam përdorur MINMAX MA03-12S09 për këtë qëllim. Ashtë një konvertues 3W DC/DC me izolim.

Hapi 3: IC -ja e Mbikëqyrësit

Sipas shënimit të Aplikacionit TI: Një mbikëqyrës i tensionit (i njohur gjithashtu si një qark i integruar i rivendosjes [IC]) është një lloj monitoruesi i tensionit që monitoron furnizimin me energji të sistemit. Mbikëqyrësit e tensionit shpesh përdoren me përpunuesit, rregullatorët e tensionit dhe sekuencuesit - në përgjithësi, aty ku kërkohet ndijimi i tensionit ose rrymës. Mbikëqyrësit monitorojnë binarët e tensionit për të siguruar ndezjen, zbulimin e defekteve dhe komunikimin me procesorët e integruar për të siguruar shëndetin e sistemit. mund ta gjeni këtë shënim të aplikacionit këtu. Edhe pse mikrokontrolluesit STM32 kanë mbikëqyrës të integruar siç është monitorimi i furnizimit me energji, unë kam përdorur një çip mbikëqyrës të jashtëm për të siguruar që gjithçka do të funksionojë mirë. Në rastin tim, kam përdorur TL7705 nga TI. Ju mund të shihni përshkrimin nga faqja e internetit e Texas Instruments për këtë IC më poshtë: Familja TL77xxA e mbikëqyrësve të tensionit të furnizimit me qark të integruar është krijuar posaçërisht për t'u përdorur si kontrollues të rivendosjes në sistemet e mikrokompjuterit dhe mikroprocesorit. Mbikëqyrësi i tensionit të furnizimit monitoron furnizimin për kushtet nën tension në hyrjen SENSE. Gjatë fuqizimit, dalja RESET bëhet aktive (e ulët) kur VCC arrin një vlerë që i afrohet 3.6 V. Në këtë pikë (duke supozuar se SENSE është mbi VIT+), funksioni i kohëmatësit të vonesës aktivizon një vonesë kohore, pas së cilës prodhon RESET dhe RESET (JO) kaloni joaktiv (respektivisht i lartë dhe i ulët). Kur ndodh një gjendje nën tension gjatë funksionimit normal, RESET dhe RESET (JO) bëhen aktive.

Hapi 4: Bordi i Qarkut të Shtypur (PCB)

Unë projektova PCB në dy pjesë. E para është PCB LCD e cila lidhet me pllakën kryesore me fjongo/kabllo të sheshtë. Pjesa e dytë është PCB kontrolluese. Në këtë PCB, vendosa furnizimin me energji elektrike, mikrokontrolluesin, sensorin tejzanor dhe komponentët e lidhur. Dhe gjithashtu pjesa e energjisë e cila është qark, stafetë, varistor dhe snubber. Siç e dini me siguri, stafetat mekanike të tilla si një stafetë që kam përdorur në qarkun tim mund të prishen nëse funksionojnë gjithmonë. Për të kapërcyer këtë problem, kam përdorur kontakt normalisht të ngushtë (NC) të stafetës. Pra, në një situatë normale, stafeta nuk është aktive dhe normalisht kontakti i ngushtë mund të kryejë fuqinë për të pompuar. Sa herë që uji vjen nën kufirin e ulët, stafeta do të ndizet dhe kjo do të ndërpresë fuqinë. Duke thënë këtë, kjo është arsyeja që kam përdorur qarkun snubber në kontaktet NC dhe COM. Lidhur me faktin se pompë kishte fuqi të lartë, unë përdor stafetën e dytë 220 për të, dhe e drejtoj me stafetë në PCB.

Ju mund të shkarkoni skedarë PCB siç janë skedarët Altium PCB dhe skedarët Gerber nga GitHub im këtu.

Hapi 5: Kodi

Kam përdorur STM32Cube IDE, e cila është një zgjidhje gjithëpërfshirëse për zhvillimin e kodit nga STMicroelectronics. Bazohet në Eclipse IDE me përpiluesin GCC ARM. Gjithashtu, ajo ka STM32CubeMX në të. Mund të gjeni më shumë informacion këtu. Në fillim, unë shkrova një kod që përfshinte specifikimet tona të rezervuarit (Lartësia dhe Diametri). Sidoqoftë, vendosa ta ndryshoj atë në GUI për vendosjen e parametrave bazuar në specifikime të ndryshme.

Hapi 6: Instalimi në rezervuar

Në fund, unë bëra një kuti të thjeshtë për të për të mbrojtur PCB nga uji. Gjithashtu, bëra një vrimë në majë të rezervuarit për të vendosur sensorin mbi të.