Monitor zbiornika oleju WiFi: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Istnieje kilka sposobów sprawdzenia, ile paliwa zostało w zbiorniku oleju opałowego. Najprostszym sposobem jest użycie miarki, bardzo dokładnej, ale niezbyt zabawnej w mroźny zimowy dzień. Niektóre zbiorniki są wyposażone w rurkę wziernikową, która ponownie wskazuje bezpośrednio poziom oleju, ale rurka żółknie z wiekiem, co utrudnia odczyt. Co gorsza, mogą być przyczyną wycieków oleju, jeśli nie zostaną odizolowane. Inny typ miernika wykorzystuje pływak, który napędza tarczę. Niezbyt dokładne, a mechanizm może z czasem się zakleszczyć.

Osoby z głębokimi kieszeniami mogą dokupić zdalny czujnik, który można oglądać wewnątrz domu. Czujnik zasilany bateryjnie, zwykle ultradźwiękowy, przekazuje informacje o głębokości oleju do odbiornika w domu. Samodzielny odbiornik zasilany z sieci może być używany do wyświetlania poziomu oleju lub odbiornik może być podłączony do Internetu w celu zdalnego monitorowania. Potrzebny jest czujnik podłączony do sieci Wi-Fi na baterie, który może monitorować zbiornik przez lata i wysyłać przypomnienia e-mail, gdy poziom oleju spadnie. Takie urządzenie jest opisane w niniejszej Instrukcji. Czujnik mierzy głębokość oleju, mierząc czas odbicia światła od powierzchni oleju. Co kilka godzin moduł ESP8266 odpytuje czujnik i przesyła dane do internetu. Bezpłatna usługa ThingSpeak służy do wyświetlania poziomu oleju i wysyłania wiadomości e-mail z przypomnieniem, gdy poziom oleju jest niski.

Kieszonkowe dzieci

Poniżej wymieniono główne komponenty użyte w tym projekcie. Najdroższym elementem jest czujnik głębokości, moduł VL53L1X, który można znaleźć w Internecie za około 6 USD. Uważaj, aby nie wybrać poprzedniej generacji VL53L0X, chociaż tańszy, ma gorszą wydajność i wymaga innego oprogramowania. Drugim kluczowym elementem jest moduł ESP8266. Wersje z wbudowanymi regulatorami napięcia i interfejsem USB są z pewnością łatwiejsze w użyciu, ale mają wyższy prąd czuwania, co nie jest idealne do zasilania bateryjnego. Zamiast tego zastosowano podstawowy moduł ESP-07 z opcją anteny zewnętrznej dla zwiększenia zasięgu. Komponenty użyte w tym projekcie to:

• Uchwyt baterii AA
• Moduł zasięgu VL53L1X
• BAT43 Dioda Shottky'ego
• Tranzystor 2N2222 lub podobny
• Kondensator 100nF
• Rezystory 2 x 5k
• 1 x rezystor 1k
• Rezystory 2 x 470 Ohm
• Moduł adaptera szeregowego FT232RL
• Bateria litowo-chlorkowo-tionylowa w rozmiarze AA
• Moduł mikrokontrolera ESP-07
• Rozmaitości, drut, pudełko itp.

Krok 1: Wybór czujnika

Czujniki ultradźwiękowe są zwykle używane do pomiaru poziomu oleju zarówno w projektach komercyjnych, jak i DIY. Łatwo dostępny ultradźwiękowy HC-SR04 lub nowszy HS-100 są często używane w domowych monitorach za około 1 USD. Pracowali dobrze na stole, ale dawali losowe odczyty, gdy wskazywali rurę wentylacyjną zbiornika oleju, aby zlokalizować powierzchnię oleju. Było to prawdopodobnie spowodowane odbiciami od różnych powierzchni w stalowym zbiorniku, plastikowy zbiornik może działać lepiej. Jako alternatywę wypróbowano optyczny czujnik czasu lotu VL53L1X. Odczyty ze zbiornika były znacznie stabilniejsze i dlatego ten typ czujnika został wykorzystany jako alternatywa. Karta katalogowa dla VL53L1X podaje informacje o rozdzielczości tego czujnika w różnych warunkach pomiarowych, patrz zdjęcie. Użycie czasu próbkowania 200ms daje rozdzielczość kilku mm. Bez wątpienia numery arkuszy danych zostały pobrane w najlepszych możliwych warunkach laboratoryjnych, dlatego czujnik został poddany szybkiemu testowi w celu sprawdzenia rozdzielczości. Czujnik został umieszczony nad rurą odpowietrzającą zbiornika oleju i zarejestrowano kilka tysięcy odczytów przy budżecie czasowym wynoszącym 200 ms. Wykres rozkładu odczytów w zbiorniku potwierdza, że ten czujnik może mierzyć poziom oleju z rozdzielczością około +/- 2 mm. W dłuższym okresie czasu występuje trend dobowy, w którym poziom oleju spada o kilka mm w nocy i wraca do normy w ciągu dnia. Najbardziej prawdopodobną przyczyną jest kurczenie się oleju podczas ochładzania przez noc i ponowne rozszerzanie się w cieple dnia. Być może jednak historia o kupowaniu ropy na objętość w zimny dzień jest jednak prawdziwa.

Krok 2: Schemat obwodu

Schemat obwodu pokazuje, jak moduł ESP-07 jest podłączony do VL53L1X. Adapter USB FT242 jest tymczasowo podłączony do ESP-07 w celu wgrania oprogramowania i sprawdzenia działania. Po przejściu ESP-07 w stan głębokiego uśpienia prąd spada do około 20 uA, sygnał wybudzenia resetuje urządzenie za pośrednictwem diody. Możliwe jest przełączenie czujnika w stan czuwania za pomocą pinu XSHUT, ale okazało się to łatwiejsze do zasilania czujnik włączania i wyłączania za pomocą tranzystora. Kiedy ESP-07 się budzi, czujnik jest zasilany, a następnie wyłączany po wykonaniu odczytu. Ma to również tę zaletę, że eliminuje prąd czuwania VL53L1X. Jeśli chodzi o wgrywanie nowego programu, rezystor 5k wymaga trzymania między masą a GPIO0, gdy urządzenie jest zasilane, aby przejść w tryb flash. Po przesłaniu kodu włącz i wyłącz urządzenie, aby działało normalnie.

Krok 3: Moc baterii

Do zasilania tego projektu używana jest pojedyncza bateria litowo-chlorkowo-tionylowa o rozmiarze AA (Li-SOCI2). Wyszukiwanie w Internecie powinno znaleźć dostawców tego typu baterii za jedyne 2 dolary za sztukę. Dużą zaletą tych akumulatorów jest stabilne napięcie 3,6 V przez cały okres eksploatacji akumulatora, idealne do zasilania układu ESP8266 bez konieczności dodatkowej regulacji napięcia. Zbiornik oleju opałowego wystarcza na wiele miesięcy, a więc poziom oleju wymaga jedynie kilkukrotnego sprawdzenia. najwyżej dzień. Pomiary na zakończonym monitorze dały prąd głębokiego snu 22uA. Przebieg napięcia na oporniku 0,5 Ohm w obwodzie akumulatora wskazywał średni prąd 75 mA przez 6,9 sekundy w stanie czuwania. Przez rok obwód będzie zużywał 193 mAh w trybie uśpienia. Jeśli pomiary poziomu oleju są wykonywane co 7 godzin, to co roku zużywane jest 180 mAh. Na tej podstawie bateria o pojemności 2600 mAh wytrzyma ponad 6 lat.

Krok 4: Oprogramowanie

Biblioteka Pololu Arduino VL53L1X służy do inicjalizacji czujnika zasięgu i dostępu do odczytów odległości. Kod do wysyłania danych do ThingSpeak pochodzi z ich przykładu z czujnikiem wilgoci, a dodatkowy kod steruje tranzystorem, który zasila czujnik. ESP8266 może tylko głęboko spać do 70 minut i się obudzić. Sposobem na obejście tego problemu jest umożliwienie chipowi wybudzenia i natychmiastowego przywrócenia go do stanu uśpienia, zliczając go w pamięci. Gdy monitor łączy się z siecią Wi-Fi, będziesz musiał umieścić w kodzie swój identyfikator SSID Wi-Fi i hasło. Ponadto, jeśli używasz ThingSpeak, dodaj swój kod API. Szkic Arduino do przesłania jest załączony w pliku tekstowym. Będzie wymagało skopiowania do twojego Arduino IDE. Przed flashowaniem kodu podłącz GPIO0 do masy za pomocą rezystora 5k przed włączeniem. Kod do podłączenia ESP-07 do sieci WiFI jest szeroko stosowany w innych projektach. W tym przypadku w pętli połączeniowej potrzebny był znacznie dłuższy czas na sprawdzenie, czy połączenie zostało nawiązane. Zwykle używane jest około 500 ms, ale w tej konfiguracji Wi-Fi wymagane było 5000 ms, które warto dostosować, jeśli występują problemy z połączeniem. Szczegóły dotyczące otrzymywania przypomnień e-mail od ThingSpeak są opisane w Instrukcji dotyczącej monitora soli zmiękczania wody.

Krok 5: Montaż

Komponenty monitora są połączone w stylu „ptasiego gniazda” wokół modułu ESP-07, osłaniając wszystko, co może spowodować zwarcie. Moduł łatwo ulega uszkodzeniu przez zbyt duże ciepło i dlatego te połączenia wymagają lutowania raz i szybko. Monitor składa się w dwóch etapach. Przede wszystkim czujnik i ESP-07 są połączone z tymczasowym adapterem USB do programowania ESP-07 za pomocą Arduino IDE. Użycie krótkiego czasu uśpienia wynoszącego 10 sekund wkrótce pokaże, czy chip łączy się z siecią Wi-Fi i wysyła odczyty do ThingSpeak. Gdy wszystko działa poprawnie, chip zostaje przeprogramowany z żądanymi czasami uśpienia. Czerwoną diodę LED należy zdjąć z modułu, aby zminimalizować pobór prądu. Ponadto, jeśli podłączona jest antena zewnętrzna, należy usunąć również ceramiczne łącze antenowe. Nie używaj chipa bez anteny, moc usmaży chip, a nie pójdzie w kosmos. Drugi etap polega na wyjęciu adaptera USB i zamontowaniu komponentów w pudełku. Moduł VL53L1X został zamontowany wewnątrz korka odpowietrznika zbiornika za pomocą dwóch nylonowych odstawać przekładki. Upewnij się, że czujnik ma wyraźny widok na powierzchnię oleju, bez liści, pajęczyn lub pająków. Przewód połączeniowy należy również trzymać z dala od czujnika, aby zapobiec fałszywym odbiciom.

Krok 6: Instalacja

Zakrętka odpowietrzająca jest założona na zbiorniku oleju, upewniając się, że jest wypoziomowany i nie ma przeszkód od czujnika do powierzchni oleju. Monitor montowany jest obok otworu wentylacyjnego, do utrzymywania pudełka na miejscu użyto małych magnesów. To nie zadziała z plastikowymi zbiornikami! Teraz usiądź wygodnie i sprawdź poziom oleju w zaciszu swojego domu.

Kliknij, aby zobaczyć mój poziom oleju w zbiorniku.