UltraSonic сұйықтық деңгейін реттегіш: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Кіріспе Өздеріңіз білетіндей, Иранда ауа райы құрғақ, менің елімде су жетіспейді. Кейде, әсіресе жазда, үкіметтің суды қысқартатынын байқауға болады. Сондықтан пәтерлердің көпшілігінде су ыдысы бар. Біздің пәтерде сумен қамтамасыз ететін 1500 литрлік бак бар. Сонымен қатар, біздің пәтерде 12 тұрғын үй бар. Нәтижесінде танк тез арада бос болады деп күтуге болады. Резервуарға су сорғышы бекітілген, ол ғимаратқа су жібереді. Резервуар бос болған сайын сорғы сусыз жұмыс істейді. Бұл жағдай қозғалтқыш температурасының жоғарылауына әкеледі және уақыт ішінде сорғының істен шығуына әкелуі мүмкін. Біраз уақыт бұрын, бұл сорғының істен шығуы біз үшін екінші рет болды, ал қозғалтқышты ашқаннан кейін біз катушкалар сымдарының күйіп кеткенін көрдік. Біз сорғыны ауыстырғаннан кейін, бұл мәселенің алдын алу үшін мен су деңгейін реттегіш жасауға шешім қабылдадым. Мен су цистернаның төменгі шегінен төмен болған кезде сорғының қуат көзін өшіру үшін схема құруды жоспарладым. Су жоғары деңгейге көтерілгенше сорғы жұмыс істемейді. Жоғары шекті өткеннен кейін, схема қуат көзін қайтадан қосады. Бастапқыда мен интернетті іздеп, сәйкес схеманы таба аламын ба деп білдім. Дегенмен, мен сәйкес келетін нәрсені таппадым. Ардуиноға негізделген су индикаторлары болды, бірақ олар менің проблемамды шеше алмады. Нәтижесінде мен су деңгейінің реттегішін жобалауды шештім. Параметрлерді орнату үшін қарапайым графикалық интерфейсі бар барлығы бір пакетте. Сондай -ақ, мен құрылғы әр түрлі жағдайларда жарамды екеніне сенімді болу үшін EMC стандарттарын қарастыруға тырыстым.

1 -қадам: принцип

Сіз принципті бұрыннан білетін шығарсыз. Ультрадыбыстық импульстік сигнал объектіге қарай шығарылғанда, ол объектіден шағылысады және жаңғырық жіберушіге оралады. Егер сіз ультрадыбыстық импульспен өтетін уақытты есептесеңіз, сіз объектінің қашықтығын таба аласыз. Біздің жағдайда зат су болып табылады.

Суға дейінгі қашықтықты тапқанда, сіз резервуардағы бос кеңістіктің көлемін есептеп жатқаныңызды ескеріңіз. Судың көлемін алу үшін резервуардың жалпы көлемінен есептелген көлемді алып тастау керек.

2 -қадам: сенсор, қуат көзі және контроллер

Аппараттық құрал

Сенсор үшін мен JSN-SR04T су өткізбейтін ультрадыбыстық сенсорды қолдандым. Жұмыс тәртібі HC-SR04 (жаңғырық пен тригель) сияқты.

Ерекшеліктер:

• Қашықтық: 25 см -ден 450 см -ге дейін
• Жұмыс кернеуі: тұрақты ток 3,0-5,5В
• Жұмыс тогы: m 8mA
• Дәлдік: ± 1 см
• Жиілік: 40 кГц
• Жұмыс температурасы: -20 ~ 70 ℃

Бұл контроллердің кейбір шектеулері бар екенін ескеріңіз. мысалы: 1- JSN-SR04T 25 см төмен қашықтықты өлшей алмайды, сондықтан сенсорды су бетінен кемінде 25 см биіктікте орнату керек. Сонымен қатар, қашықтықтың максималды өлшемі - 4,5 м. Сондықтан бұл сенсор үлкен резервуарларға жарамайды. 2- дәлдік- бұл сенсор үшін 1 см. Нәтижесінде, резервуардың диаметріне байланысты, құрылғы көрсететін көлемнің ажыратымдылығы әр түрлі болуы мүмкін. 3- дыбыс жылдамдығы температураға байланысты өзгеруі мүмкін. Нәтижесінде дәлдікке әр түрлі аймақтар әсер етуі мүмкін. Алайда, бұл шектеулер мен үшін шешуші болған жоқ, дәлдік қолайлы болды.

Контроллер

Мен STM32F030K6T6 ARM Cortex M0 STMicroelectronics -тен қолдандым. Бұл микроконтроллердің сипаттамасын мына жерден таба аласыз.

Қуат көзі

Бірінші бөлім - 220В/50Гц (Иран электр энергиясы) 12VDC -ге түрлендіру. Осы мақсатта мен HLK-PM12 қоректендіру модулін қолдандым. Бұл айнымалы ток/тұрақты ток түрлендіргіші 0,25А шығыс токпен 90 ~ 264 VAC 12VDC түрлендіре алады.

Өздеріңіз білетіндей, реледегі индуктивті жүктеме тізбекте және электрмен жабдықтауда бірнеше проблемалар туғызуы мүмкін, ал қоректендірудегі қиындық тұрақсыздыққа әкелуі мүмкін, әсіресе микроконтроллерде. Шешім - қуат көздерін оқшаулау. Сондай -ақ, релелік контактілерде қосалқы схеманы қолдану қажет. Қуат көздерін оқшаулаудың бірнеше әдістері бар. Мысалы, сіз екі шығысы бар трансформаторды пайдалана аласыз. Сонымен қатар, шығуды кірістен оқшаулауға болатын шағын көлемдегі оқшауланған DC/DC түрлендіргіштері бар. Мен осы мақсатта MINMAX MA03-12S09 қолдандым. Бұл оқшауланған 3 Вт DC/DC түрлендіргіші.

3 -қадам: Supervisor IC

TI App ескертуіне сәйкес: кернеу бақылаушысы (сонымен қатар қалпына келтірілген интегралды схема [IC] деп аталады) - жүйенің қуат көзін бақылайтын кернеу мониторының түрі. Көбінесе кернеуді бақылаушылар процессорлармен, кернеу реттегіштерімен және реттегіштермен қолданылады - тұтастай алғанда кернеуді немесе токты сезу қажет. Бақылаушылар жүйенің жұмысын қамтамасыз ету үшін кернеу рельстерін бақылайды, ақауларды анықтайды және енгізілген процессорлармен байланысады. бұл қосымшаның жазбасын мына жерден таба аласыз. STM32 микроконтроллерлерінде қоректену мониторы сияқты кіріктірілген бақылаушылар болса да, мен бәрі жақсы жұмыс істейтініне көз жеткізу үшін сыртқы бақылаушы чипін қолдандым. Менің жағдайда мен TI -ден TL7705 қолдандым. Төменде осы IC үшін Texas Instruments веб-сайтынан сипаттаманы көруге болады: TL77xxA интегралды тізбектегі кернеу бақылаушылар тобы микрокомпьютер мен микропроцессорлық жүйелердегі қалпына келтіру контроллері ретінде пайдалануға арналған. Қуат кернеуінің супервайзері SENSE кіруінде төмен кернеулі жағдайлардың болуын бақылайды. Қосылу кезінде VCC мәні 3,6 В-қа жақындағанда, RESET шығысы белсенді болады (төмен). Бұл кезде (SENSE VIT+жоғары деп есептегенде), кешіктіру таймері функциясы уақытты кешіктіруді қосады, содан кейін RESET және RESET (ЕМЕС) белсенді емес күйге өтіңіз (тиісінше жоғары және төмен). Қалыпты жұмыс кезінде төмен кернеу жағдайында RESET және RESET (ЕМЕС) белсенді болады.

4 -қадам: Баспа схемасы (ПХД)

Мен ПХД -ді екі бөлікке бөлдім. Біріншісі - тақтаға жалпақ кабельмен жалғанған СКД ПХД, екінші бөлігі - контроллер ПХД. Бұл ПХД -да мен қуат көзін, микроконтроллерді, ультрадыбыстық сенсорды және соған байланысты компоненттерді орналастырдым. Сондай -ақ, реле, варистор және снуббер тізбегі болып табылатын қуат бөлігі. Өздеріңіз білетіндей, мен қолданған реле сияқты механикалық реле, егер олар үнемі жұмыс істесе, бұзылуы мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін мен реленің қалыпты тығыз байланысын (ҰК) қолдандым. Қалыпты жағдайда реле белсенді емес және әдетте тығыз байланыс сорғыға қуат бере алады. Су төменгі шектен төмен түссе, реле қосылады, бұл электр қуатын өшіреді. Мен мұны NC мен COM контактілерінде снуббер схемасын қолданғанымның себебі. Сорғының қуаты жоғары екеніне қатысты мен оған екінші 220 релесін қолдандым, мен оны ПХД релесімен басқарамын.

Сіз менің GitHub -дан Altium PCB файлдары мен Gerber файлдары сияқты ПХД файлдарын жүктей аласыз.

5 -қадам: код

Мен STM32Cube IDE-ді қолдандым, ол STMicroelectronics-тен код әзірлеуге арналған біртұтас шешім. Ол GCC ARM компиляторы бар Eclipse IDE -ге негізделген. Сонымен қатар, оның ішінде STM32CubeMX бар. Қосымша ақпаратты мына жерден таба аласыз. Алдымен мен танк сипаттамасын (биіктігі мен диаметрі) қамтитын код жаздым. Дегенмен, мен әр түрлі сипаттамаларға негізделген параметрлерді орнату үшін оны GUI -ге өзгертуді шештім.

6 -қадам: танкке орнату

Ақырында мен ПХД -ны судан қорғау үшін қарапайым қорап жасадым. Сонымен қатар, мен резервуардың жоғарғы жағында сенсорды орнату үшін тесік жасадым.