Ультрадыбыстық резервуар деңгейін өлшеуіш: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Үлкен диаметрлі ұңғымадағы, резервуардағы немесе ашық контейнердегі сұйықтық деңгейін бақылау қажет пе? Бұл нұсқаулық сізге арзан электрониканы пайдаланып, байланыссыз сұйықтық деңгейінің өлшегішін қалай жасау керектігін көрсетеді!

Жоғарыдағы эскизде біз осы жобамен нені көздегенімізді шоламыз. Біздің саяжайда үйде пайдалану үшін ауыз сумен қамтамасыз ететін үлкен диаметрлі құдық бар. Бір күні ағам екеуміз овердрафт болмас үшін жаз бойы судың шығынын және ағынын бақылау үшін атамыздың су деңгейін қолмен өлшейтіні туралы әңгімелестік. Біз заманауи электроникамен дәстүрді жандандыру керек деп ойладық, бірақ қол еңбегі аз. Бағдарламалаудың бірнеше трюктерімен біз sonar модулі бар Arduino -ны пайдаланып, су бетіне дейінгі қашықтықты (l) ақылға қонымды сенімділікпен және ± бірнеше миллиметр дәлдікпен өлшедік. Бұл белгілі диаметрі D мен L тереңдігін қолдана отырып, қалған V көлемін шамамен ± 1 литр дәлдікпен бағалай алатынымызды білдірді.

Ұңғыма үйден шамамен 25 м қашықтықта орналасқандықтан және біз дисплейдің жабық болуын қалағандықтан, біз арасында деректер байланысы бар екі Arduino қолдануды таңдадық. Егер бұл сізге сәйкес келмесе, жобаны бір ғана Arduino пайдалану үшін оңай өзгертуге болады. Неліктен сымсыз деректерді беруді пайдаланбасқа? Ішінара қарапайымдылық пен беріктікке байланысты (сым ылғалдан зақымдалу ықтималдығы аз) және ішінара біз сенсор жағында батареяларды пайдаланбауды қалағандықтан. Сым арқылы біз деректерді беруді де, қуатты да бір кабель арқылы бағыттай аламыз.

1) үйдегі Arduino модулі - бұл негізгі Arduino модулі. Ол ұңғымадағы Ардуиноға триггер сигналын жібереді, өлшенген қашықтықты алады және қалған су көлемін дисплейде көрсетеді.

2) Ардуино мен сонар модулінің жақсы жағы Бұл Arduino -ның мақсаты - үйден триггер сигналын алу, өлшеуді орындау және сонар модулінен су деңгейіне дейінгі қашықтықты жіберу. Электроника (салыстырмалы түрде герметикалық) қорапқа салынған, оған дыбыс модулінің қабылдау жағына пластикалық құбыр бекітілген. Құбырдың мақсаты - тек су беті қабылдағышпен «көрінетін» етіп көру аймағын азайту арқылы өлшеу қателіктерін азайту.

1 -қадам: бөлшектер, тестілеу және бағдарламалау

Біз бұл жобада келесі бөліктерді қолдандық:

• 2 x Arduino (біреуі сұйықтық деңгейін өлшеуге арналған, екіншісі нәтижелерді дисплейде көрсетуге арналған)
• Негізгі 12 В қуат көзі
• Ультрадыбыстық (сонарлық) модуль HC-SR04
• MAX7219 жарықдиодты дисплей модулі
• 25 м телефон кабелі (4 сым: қуат, жер және 2 деректер сигналы)
• Монтаж қорабы
• Ыстық желім
• Дәнекер

Бөлшектердің бағасы: шамамен 70 евро

Бәрі дұрыс жұмыс істейтініне көз жеткізу үшін біз алдымен дәнекерлеу, сымдау және қарапайым стендтік тестілеу жүргіздік. Интернетте ультрадыбыстық сенсор мен жарықдиодты модульге арналған көптеген бағдарламалар бар, сондықтан біз оларды өлшенген қашықтықтың мағынасы бар екеніне көз жеткізу үшін қолдандық (сурет 1) және біз су бетінен ультрадыбыстық шағылысты ұстай алдық. сайт (2 -сурет). Біз сондай -ақ ұзақ уақыт бойы жұмыс істейтініне көз жеткізу үшін деректер сілтемесін мұқият тексердік, бұл ешқандай проблема болмады.

Бұл қадамға жұмсалған уақытты бағаламаңыз, өйткені жүйенің бәрін қораптарға жақсы орнатуға, кабельдерді қазуға және т.с.с. күш салмас бұрын жұмыс істейтінін білу өте маңызды.

Тестілеу кезінде біз дыбыстық модуль кейде ұңғыманың басқа бөліктерінен, мысалы, судың бетінен емес, бүйір қабырғалары мен сумен жабдықтау түтігінен дыбыс шағылуын алатынын түсіндік. Бұл өлшенген қашықтық кенеттен су деңгейіне дейінгі қашықтықтан әлдеқайда қысқа болатынын білдірді. Біз өлшеу қателігінің бұл түрін жою үшін орташа мәнді пайдалана алмайтындықтан, біз қазіргі қашықтық бағасынан тым өзгеше кез келген жаңа өлшенетін қашықтықты алып тастауды шештік. Бұл қиын емес, өйткені біз су деңгейінің баяу өзгеруін күтеміз. Іске қосылған кезде бұл модуль бірқатар өлшеу жүргізеді және ең үлкен ықтимал бастапқы нүкте ретінде алынған ең үлкен мәнді (яғни судың ең төменгі деңгейін) таңдайды. Осыдан кейін, «сақтау/тастау» шешімінен басқа, кездейсоқ өлшеу қателіктерін тегістеу үшін есептік деңгейдің ішінара жаңартуы қолданылады. Жаңа өлшеуді жүргізер алдында барлық жаңғырықтардың өшуіне жол беру маңызды - кем дегенде біздің жағдайда қабырғалары бетоннан жасалған, сондықтан жаңғырық.

Біз екі Arduino үшін қолданған кодтың соңғы нұсқасын мына жерден табуға болады:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

2 -қадам: Құрылыс жұмыстары

Біздің құдық үйден біршама қашықтықта орналасқандықтан, көгалға кабель салу үшін шағын траншея жасауға тура келді.

3 -қадам: Барлық компоненттерді қосу және орнату

Тестілеу кезіндегідей бәрін қосыңыз және ол әлі де жұмыс істейді деп үміттенемін! Бір Arduino -дағы TX түйреуішінің екіншісінің RX -не өтетінін тексеруді ұмытпаңыз. 1 суретте көрсетілгендей, біз батареяны пайдаланбау үшін ұңғымадағы Arduino -ға қуат беру үшін телефон кабелін қолдандық.

Екінші және үшінші суретте пластмассадан жасалған құбырдың орналасуы көрсетілген, онда таратқыш құбырдың сыртында, ал қабылдағыш ішіне орналастырылған (иә, бұл ыңғайсыз түсірілім орны болды …)

4 -қадам: калибрлеу

Сенсордан су деңгейіне дейінгі қашықтық дұрыс есептелгеніне көз жеткізіп, калибрлеу тек ұңғыма диаметрі мен жалпы тереңдікті өлшеу үшін ғана болды, осылайша сұйықтық көлемін есептеуге болады. Біз сондай -ақ сенімді және дәл өлшеу үшін алгоритм параметрлерін (өлшеулер арасындағы уақыт, ішінара жаңарту параметрлері, бастапқы өлшеулер саны) реттедік.

Сонымен, сенсор сұйықтық деңгейін қаншалықты жақсы бақылады?

Біз кранды бірнеше минут ішінде жуудың немесе дәретхананы жуудың әсерін оңай көре алдық, бұл біз қалағандай болды. Біз тіпті ұңғыманың бір түнде салыстырмалы түрде болжанған жылдамдықпен толтырылғанын көрдік - барлығы дисплейге қарап. Жетістік!

Ескерту:- Уақыт аралықты түрлендіру қазіргі уақытта температураның өзгеруіне байланысты дыбыс жылдамдығының өзгеруін түзетпейді. Бұл болашақта жақсы қосымша болуы мүмкін, өйткені құдықтағы температура айтарлықтай өзгереді!

5 -қадам: ұзақ мерзімді пайдалану

1 жылдық жаңарту: сенсор ылғалды ортаға қарамастан коррозия мен зақымдану белгілерінсіз мінсіз жұмыс істейді! Жыл бойғы жалғыз мәселе - суық мезгілде (қыста) сенсорда конденсация жиналады, бұл сенсорды блоктайды. Бұл біздің жағдайда мәселе емес, өйткені бізге тек жазда оқу қажет, бірақ басқа пайдаланушыларға шығармашылықпен айналысу керек болуы мүмкін!:) Оқшаулау немесе желдету - мүмкін шешімдер. Бақытты ойлап табу!