Zbuduj czytnik objętości zbiornika w mniej niż 30 USD za pomocą ESP32: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Internet Rzeczy wprowadził do domów wielu browarów rzemieślniczych i winiarzy wiele wcześniej skomplikowanych zastosowań urządzeń. Aplikacje z czujnikami poziomu są używane od dziesięcioleci w dużych rafineriach, stacjach uzdatniania wody i zakładach chemicznych. Ponieważ ceny czujników spadają, zarówno przemysł, jak i majsterkowanie mogą monitorować objętość dowolnego zbiornika, beczki lub kanistra.

Czujniki dostępne na wolnym rynku mogą wykrywać prawie wszystko i są odpowiednio klasyfikowane. Czujnik używany do pomiaru wilgotności to czujnik wilgotności, ciśnienie to czujnik ciśnienia, odległość to czujniki położenia i tak dalej. W podobny sposób czujnik używany do pomiaru poziomu płynu nazywany jest czujnikiem poziomu.

Czujniki poziomu służą do pomiaru poziomu substancji sypkich. Substancje takie obejmują ciecze, takie jak woda, olej, zawiesiny itp., a także ciała stałe w postaci granulatu/proszku (ciała stałe, które mogą płynąć). Substancje te mają tendencję do osadzania się w zbiornikach kontenerowych pod wpływem grawitacji i utrzymują swój poziom w stanie spoczynku. W tym poradniku dowiesz się, jak zbudować własny, domowy czujnik poziomu, temperatury i wilgotności. Dołączone są również instrukcje dotyczące nowo zebranych danych, które mają być wykorzystane za pośrednictwem Ubidots, platformy do obsługi aplikacji.

Krok 1: Wymagania

• ESP32
• Czujnik ultradźwiękowy - HC-SR04
• Czujnik DHT11
• Plastikowa obudowa ochronna
• Przewody połączeniowe
• Kabel micro USB
• Arduino IDE 1.8.2 lub nowszy

• Konto Ubidots - lub - Licencja STEM

Krok 2: Okablowanie i obudowa

Czujnik HC-SR04 (czujnik ultradźwiękowy) pracuje z logiką 5V. Proszę postępować zgodnie z tabelami i schematem, aby wykonać prawidłowe połączenia między ESP32 a czujnikiem ultradźwiękowym, a także między ESP32 a czujnikiem DHT11 (czujnik temperatury i wilgotności).

Zbudowałem mały prototyp ze zbiornikiem wielkości skali, aby pokazać funkcje czujnika, ale ostateczny prototyp z jego obudową powinien wyglądać jak ten powyżej.

Jak widać czujnik ultradźwiękowy powinien znajdować się w górnej części zbiornika, dzięki czemu będziemy mogli zmierzyć odległość między górną częścią zbiornika a punktem końcowym substancji Następnie ustaw temperaturę i wilgotność czujniki do monitorowania środowiska.

Krok 3: Aby zaprogramować podłączone urządzenie, połącz się z Arduino IDE

Zanim zaczniesz od ESP32, skonfiguruj swoją płytkę z Arduino IDE. Jeśli nie znasz konfiguracji tablicy, zapoznaj się z poniższym artykułem i postępuj krok po kroku, aż skompilujesz tablicę:

Podłącz ESP32-DevKitC do Ubidots

Po skompilowaniu płyty zainstaluj biblioteki wymagane do uruchomienia czujników: „PubSubClient” i „DHT:”

Przejdź do Sketch/Program -> Include Library -> Library Manager i zainstaluj bibliotekę PubSubClient. Aby po prostu znaleźć właściwą bibliotekę, wyszukaj PubSubClient w pasku wyszukiwania

2. Przejdź do repozytorium bibliotek, aby pobrać bibliotekę DHT. Aby pobrać bibliotekę, kliknij zielony przycisk o nazwie „Klonuj lub pobierz” i wybierz „Pobierz ZIP”.

3. Teraz wróć do Arduino IDE, kliknij Szkic -> Dołącz bibliotekę -> Dodaj bibliotekę. ZIP

4. Wybierz plik. ZIP DHT, a następnie „Akceptuj” lub „Wybierz”

5. Zamknij Arduino IDE i otwórz je ponownie. Wymagane jest ponowne uruchomienie; proszę nie pomijaj tego kroku.

Teraz czas zacząć kodowanie:) Skopiuj poniższy kod i wklej do Arduino IDE.

Przejdź do poniższego linku, aby znaleźć kod.

Następnie przypisz parametry: nazwę Wi-Fi i hasło oraz swój unikalny TOKEN Ubidots. Jeśli nie wiesz, jak zlokalizować swój TOKEN Ubidots, zapoznaj się z tym artykułem poniżej.

Jak zdobyć TOKEN Ubidots

Po wklejeniu kodu i przypisaniu odpowiedniego Wi-Fi, zweryfikuj w Arduino IDE. Aby zweryfikować, w lewym górnym rogu naszego Arduino IDE zobaczysz poniższe ikony. Wybierz ikonę znacznika wyboru, aby zweryfikować dowolny kod. Po zweryfikowaniu otrzymasz komunikat „Done compiling” w Arduino IDE.

Następnie wgraj kod do swojego ESP32. Wybierz ikonę strzałki w prawo obok ikony znacznika wyboru, aby przesłać. Po przesłaniu otrzymasz komunikat „Done uploading” w Arduino IDE.

Dzięki temu twój czujnik wysyła teraz dane do Ubidots Could!

Krok 4: Zarządzanie danymi w Ubidots

Jeśli Twoje urządzenie jest prawidłowo podłączone, zobaczysz nowe urządzenie utworzone w sekcji urządzenia w aplikacji Ubidots. Nazwa urządzenia będzie "esp32", również wewnątrz urządzenia zobaczysz zmienne odległości, wilgotności i temperatury:

Jeśli chcesz zmienić nazwy urządzeń i zmiennych na bardziej przyjazne, zapoznaj się z tym artykułem:

Jak dostosować nazwę urządzenia i nazwę zmiennej?

Następnie, aby obliczyć objętość substancji swobodnie płynących w zbiorniku, musimy utworzyć zmienną pochodną do obliczenia wartości objętości.

Zmienna pochodna pozwala nam budować operacje z wykorzystaniem zmiennych domyślnych, a więc w tym przypadku zastosujemy wzór na objętość o charakterystyce zbiornika cylindrycznego, gdzie:

• Pi = Stosunek obwodu koła do jego średnicy (stała)
• r = promień zbiornika
• h = wysokość zbiornika

Kliknij „Zmienna dodawana” i wybierz „Pochodna”. Jak widać w nowym oknie należy dołączyć formułę w polu.

Po dołączeniu wzoru z charakterystyką swojego czołgu wybierz zmienną „odległość”.

Po wprowadzeniu formuły Twój wolumen zacznie czytać w Twojej aplikacji Ubidots.

Krok 5: Wyniki

Teraz Twój sensor jest gotowy do pracy! Powyżej możesz zobaczyć funkcję czujnika poziomu przy różnych głośnościach.

Aby dowiedzieć się więcej o widżetach i wydarzeniach Ubidots, obejrzyj te samouczki wideo.