Czujnik poziomu cieczy (przy użyciu ultradźwięków): 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Czujnik poziomu cieczy wykrywa poziom cieczy z poziomu gruntu. Włącza silnik (wymaga wzmacniacza sterownika silnika) poniżej zadanej wartości i wyłącza go powyżej zadanej wartości po napełnieniu cieczą

Cechy tego systemu:

• Działa z każdą cieczą (woda, olej itp.).
• Zasięg do 250 cm odległości od podłoża (również wysokość zbiornika).
• Precyzyjny pomiar (błąd do 2 cm) za pomocą HC-SR04, Ping itp.
• Wyjście sterujące silnikiem.

• Kalibracja (w czasie pracy) dostępna dla:

  • Poziom podłoża: Można go skalibrować dla dowolnego zbiornika (do 250 cm wysokości) podczas pracy systemu, za pomocą przycisku.
  • Poziomy włączania i wyłączania silnika: Poziomy włączania i wyłączania można ustawić za pomocą dostarczonych ustawień wstępnych i przycisku zmiany trybu.
• Wskazanie poza granicami z „0 cm”.
• Działa na 5V DC.

Części wymagane do zbudowania:

1. Arduino (lub ATMega 328 z programatorem).
2. HC-SR04 lub dowolny popularny moduł czujnika ultradźwiękowego.
3. Presety (20K lub 10K) - 2 szt.
4. Nagłówek męski - 6 pinów
5. Nagłówek żeński 16 pinów
6. Mikroprzełącznik wciskany
7. Mikroprzełącznik wciskany
8. Rezystor 10K 1/4 wat
9. Dioda 1N4007
10. Gniazdo zasilania prądem stałym
11. Rezystor 220E
12. Veroboard (lub Breadboard, jeśli wolisz)
13. Przewody przyłączeniowe
14. 16*2 ekran LCD z dołączonymi męskimi nagłówkami pinów
15. Sterownik silnika i silnik (jeśli chcesz)
16. Wiedza podstawowa znajomość elektroniki i Arduino

Krok 1: Schemat obwodu

Krok 2: Praca

W naszej płytce czujnika mamy ultradźwiękowe części Tx i Rx. Czujnik odczytuje odległość od poziomu powierzchni cieczy. Tx to w zasadzie głośnik 40 KHz, który wysyła impulsy dźwięku ultradźwiękowego 40 KHz. Dla każdego impulsu odnotowywany jest czas wysyłania i odbierania impulsu. Te impulsy są wykrywane w MCU.

MCU odnotowuje różnicę czasu, a następnie używa prędkości dźwięku do obliczania odległości. MCU należy wstępnie skalibrować, aby rejestrować odległość od poziomu gruntu, to znaczy, gdy zbiornik/kontener jest pusty. Różnica jest obliczana i w ten sposób otrzymujemy poziom cieczy.

Poziom jest pokazywany na wyświetlaczu LCD 16x2. Również inne szczegóły są pokazane na ekranie.

Istnieją dwa ustawienia wstępne dla maksymalnej i minimalnej wartości granicznej generatora sygnału pompy. Jest generowany, gdy poziom cieczy przekroczy maksymalny limit ustawiony przez nastawę. Sygnał ponownie staje się niski, gdy osiągnie poniżej minimalnego limitu ustawionego przez inne ustawienie.

Kalibracja odległości do gruntu odbywa się za pomocą przełącznika, który wysyła sygnał do chipa atmega328 i rejestruje aktualną odległość i ustawia ją jako grunt referencyjny.

Krok 3: Program - Arduino

Program wykonany w Arduino. Użyj tego, aby nagrać do Atmega328 (lub dowolnych swoich upodobań).

Program jest dostępny w git na licencji GPL-3.0.

Skompilowany plik szesnastkowy jest już podany do łatwego przesyłania za pomocą arduino-builder.

Zależności:

Nowa biblioteka.

Krok 4: Kalibracja i dane

Ekran LCD pokazuje aktualny poziom (różnicę) od skalibrowanego poziomu.

Dwa ustawienia wstępne określają górny (poziom maksymalny), po którym obciążenie zostanie wyłączone, i niższy (poziom minimalny), po którym obciążenie zostanie włączone. Zamierzone tutaj obciążenie to pompa, ponieważ system ten ma zastosowanie w zautomatyzowanym układzie pomp. Cztery gniazda są przeznaczone dla czujnika dźwiękowego (ping). Użyłem HC-SR04. Jedna para złączy dla silnika (cyfrowy pin 9). Wymaga zewnętrznego sterownika pompy. Używał pamięci EEPROM do przechowywania danych kalibracyjnych.

Dostępne są dwie kalibracje:

• LEVEL_CAL
• MOTOR_TRIGGER_CAL

Krok 5: Sterowanie pompą

Płytka posiada 2 dedykowane piny dla sygnału pompy

W przypadku konieczności załączenia pompy (poniżej zadanej wartości dolnego poziomu cieczy) podaje się sygnał 5V, natomiast w przypadku konieczności wyłączenia pompy sygnał 0V (poziom przekracza górny limit).

Sygnał jest wysyłany do płytki przekaźnikowej do sterowania pompą prądu przemiennego.