Matës i nivelit të rezervuarit me ultratinguj: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Duhet të monitoroni nivelin e lëngut në një pus me diametër të madh, një rezervuar ose një enë të hapur? Ky udhëzues do t'ju tregojë se si të bëni një aparat matës të nivelit të lëngut jo-kontaktues duke përdorur pajisje elektronike të lira!

Skica e mësipërme tregon një përmbledhje të asaj që synuam me këtë projekt. Vilë jonë verore ka një pus me diametër të madh për të furnizuar me ujë të pijshëm për përdorim në shtëpi. Një ditë, vëllai im dhe unë biseduam se si gjyshi ynë matte nivelin e ujit me dorë, në mënyrë që të mbante gjurmët e konsumit dhe fluksit të ujit gjatë verës për të shmangur mbitërheqjen. Ne menduam se me elektronikën moderne ne duhet të jemi në gjendje të ringjallim traditën, por me më pak punë manuale të përfshirë. Me disa truke programimi, ne arritëm të përdorim një Arduino me një modul sonar për të matur distancën deri në sipërfaqen e ujit (l) me besueshmëri të arsyeshme dhe një saktësi prej mill disa milimetra. Kjo do të thoshte se ne mund të vlerësonim vëllimin V të mbetur, duke përdorur diametrin e njohur D dhe thellësinë L, me saktësi rreth liter 1 litër.

Meqenëse pusi ndodhet rreth 25 metra larg shtëpisë dhe ne donim shfaqjen brenda, ne zgjodhëm të përdorim dy Arduinos me një lidhje të dhënash në mes. Ju lehtë mund ta modifikoni projektin për të përdorur vetëm një Arduino nëse ky nuk është rasti për ju. Pse të mos përdorni transferimin e të dhënave pa tel? Pjesërisht për shkak të thjeshtësisë dhe qëndrueshmërisë (tela ka më pak të ngjarë të dëmtohet nga lagështia) dhe pjesërisht sepse ne donim të shmangnim përdorimin e baterive në anën e sensorit. Me një tel, ne mund të drejtojmë transferimin e të dhënave dhe fuqinë përmes të njëjtit kabllo.

1) Moduli Arduino në shtëpi Ky është moduli kryesor Arduino. Ai do të dërgojë një sinjal shkaktues tek Arduino në pus, do të marrë distancën e matur dhe do të shfaqë vëllimin e llogaritur të ujit të mbetur në një ekran.

2) Arduino dhe moduli i sonarit nga ana e mirë Qëllimi i këtij Arduino është thjesht të marrë një sinjal shkas nga shtëpia, të bëjë një matje dhe të kthejë distancën nga moduli i sonarit në nivelin e ujit. Elektronika është ndërtuar në një kuti (relativisht hermetike), me një tub plastik të bashkangjitur në anën marrëse të modulit të sonarit. Qëllimi i tubit është të zvogëlojë gabimet e matjes duke zvogëluar fushën e shikimit në mënyrë që vetëm sipërfaqja e ujit të "shihet" nga marrësi.

Hapi 1: Pjesët, Testimi dhe Programimi

Ne përdorëm pjesët e mëposhtme në këtë projekt:

• 2 x Arduino (një për matjen e nivelit të lëngut, një për shfaqjen e rezultateve në një ekran)
• Një furnizim bazë 12V i energjisë
• Moduli me ultratinguj (sonar) HC-SR04
• Moduli i ekranit LED MAX7219
• Kabllo telefonike 25 m (4 tela: Fuqia, toka dhe 2 sinjale të të dhënave)
• Kuti montimi
• Zam i nxehtë
• Saldator

Kostoja e pjesëve: Rreth 70 €

Për t'u siguruar që gjithçka funksionoi siç duhet, ne së pari bëmë të gjitha saldimet, instalimet elektrike dhe testimin e thjeshtë të stolit. Ka shumë programe shembullore për sensorin e ultrazërit dhe modulin LED në internet, kështu që ne vetëm i përdorëm ato për t'u siguruar që distanca e matur kishte kuptim (figura 1) dhe se ne ishim në gjendje të kapnim pasqyrimin tejzanor nga sipërfaqja e ujit në- faqe (foto 2). Ne gjithashtu bëmë disa testime të plota të lidhjes së të dhënave për t'u siguruar që funksionon ndonjëherë në distanca të gjata, gjë që rezultoi se nuk ishte aspak problem.

Mos e nënvlerësoni kohën e kaluar në këtë hap, pasi është jetike të dini se sistemi funksionon para se të bëni përpjekje për të montuar gjithçka bukur në kuti, duke gërmuar kabllo etj.

Gjatë testimit, ne kuptuam se moduli i sonarit ndonjëherë merr një reflektim të zërit nga pjesët e tjera të pusit, të tilla si muret anësore dhe tubi i furnizimit me ujë, dhe jo sipërfaqja e ujit. Kjo do të thoshte se distanca e matur papritur do të ishte shumë më e shkurtër se distanca aktuale në nivelin e ujit. Meqenëse ne nuk mund të përdorim thjesht mesataren për të zbutur këtë lloj gabimi në matje, ne vendosëm të hidhnim çdo distancë të re të matur që ishte shumë e ndryshme nga vlerësimi aktual i distancës. Kjo nuk është problematike pasi presim që niveli i ujit të ndryshojë ngadalë gjithsesi. Me fillimin, ky modul do të bëjë një sërë matjesh dhe do të zgjedhë vlerën më të madhe të marrë (dmth. Nivelin më të ulët të ujit) si pikënisjen më të mundshme. Pas kësaj, përveç vendimit "ruaj/hidh", një përditësim i pjesshëm i nivelit të vlerësuar përdoret për të zbutur gabimet e rastësishme të matjes. Alsoshtë gjithashtu e rëndësishme të lejoni që të gjitha jehonat të zhduken para se të bëni një matje të re - të paktën në rastin tonë ku muret janë prej betoni dhe për këtë arsye shumë jehonë.

Versioni përfundimtar i kodit që kemi përdorur për dy Arduinos mund të gjendet këtu:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

Hapi 2: Punimet Civile

Meqenëse pusi ynë ndodhej në një distancë nga shtëpia, na duhej të krijonim një llogore të vogël në lëndinë në të cilën të vendosnim kabllon.

Hapi 3: Lidhja dhe montimi i të gjithë përbërësve

Lidhni gjithçka siç ishte gjatë testimit dhe shpresoni që të funksionojë akoma! Mos harroni të kontrolloni që kunja TX në njërën Arduino të shkojë në RX të tjetrës, dhe anasjelltas. Siç tregohet në figurën 1, ne përdorëm kabllon e telefonit për të furnizuar energjinë në Arduino në pus, për të shmangur përdorimin e baterive.

Fotografia e dytë dhe e tretë tregon rregullimin e tubit plastik, me transmetuesin e vendosur jashtë tubit dhe marrësin të vendosur brenda (po, ky ishte një pozicion i pakëndshëm i xhirimit …)

Hapi 4: Kalibrimi

Pasi të jeni siguruar që distanca nga sensori në nivelin e ujit është llogaritur saktë, kalibrimi ishte vetëm një çështje e matjes së diametrit të pusit dhe thellësisë totale në mënyrë që vëllimi i lëngut të mund të llogaritet. Ne gjithashtu rregulluam parametrat e algoritmit (koha midis matjeve, parametrat e azhurnimit të pjesshëm, numri i matjeve fillestare) për të dhënë një matje të fortë dhe të saktë.

Pra, sa mirë sensori ndoqi nivelin e lëngut?

Ne mund të shihnim lehtësisht një efekt të shpëlarjes së rubinetit për disa minuta, ose shpëlarjes së tualetit, që është ajo që ne donim. Ne madje mund të shihnim që pusi po rimbushej me një normë relativisht të parashikueshme brenda natës - e gjitha me një shikim në ekran. Sukses!

Shënim:- Konvertimi kohë-distancë aktualisht nuk po korrigjohet për ndryshimet në shpejtësinë e zërit për shkak të ndryshimeve të temperaturës. Kjo mund të jetë një shtesë e bukur në të ardhmen, pasi temperaturat në pus do të ndryshojnë mjaft!

Hapi 5: Përdorimi afatgjatë

Përditësim 1 vjeçar: Sensori funksionon në mënyrë të përsosur pa shenja korrozioni ose dëmtimi pavarësisht mjedisit të lagësht! Çështja e vetme gjatë vitit ka qenë që kondensimi grumbullohet në sensor gjatë motit të ftohtë (në dimër), i cili padyshim bllokon sensorin. Kjo nuk është një çështje në rastin tonë pasi ne kemi nevojë vetëm për lexime gjatë verës, por përdoruesit e tjerë mund të kenë nevojë të bëhen krijues!:) Izolimi ose ventilimi janë ndoshta zgjidhje të mundshme. Gëzuar shpikjen!