WiFi monitor olejovej nádrže: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Existuje niekoľko spôsobov, ako skontrolovať, koľko paliva zostáva v nádrži na vykurovací olej. Najjednoduchším spôsobom je použiť mierku, veľmi presnú, ale v chladnom zimnom dni nie príliš zábavnú. Niektoré nádrže sú vybavené zameriavacou trubicou, ktorá opäť poskytuje priamy údaj o hladine oleja, ale rúrka s vekom žltne, čo sťažuje čítanie. Ešte horšie je, že môžu byť príčinou úniku oleja, ak nie sú izolované. Iný typ meradla používa plavák, ktorý poháňa číselník. Nie je to obzvlášť presné a mechanizmus sa môže časom zabaviť.

Tí, ktorí majú hlboké vrecká, si môžu kúpiť diaľkový senzor, ktorý je možné vidieť vo vnútri domu. Batériový snímač, zvyčajne ultrazvukový, prenáša hĺbku oleja do prijímača v dome. Na zobrazenie hladiny oleja je možné použiť samostatný prijímač napájaný zo siete alebo môže byť prijímač pripojený k internetu na diaľkové monitorovanie. Potrebný je senzor WiFi pripojený na batérie, ktorý dokáže monitorovať nádrž roky a súčasne odosielať e -mailové pripomenutia, keď sa hladina oleja zníži. Takéto zariadenie je popísané v tomto návode na obsluhu. Senzor meria hĺbku oleja tým, že načasuje, ako dlho trvá, kým sa svetlo odrazí od povrchu oleja. Modul ESP8266 každých niekoľko hodín dotazuje senzor a prenáša údaje na internet. Bezplatná služba ThingSpeak slúži na zobrazenie hladiny oleja a odoslanie e -mailu s upozornením, keď je hladina oleja nízka.

Zásoby

Hlavné komponenty použité v tomto projekte sú uvedené nižšie. Najdrahšou položkou je snímač hĺbky, modul VL53L1X, ktorý je možné na internete nájsť za približne 6 dolárov. Dávajte pozor, aby ste nevybrali predchádzajúcu generáciu VL53L0X, aj keď je lacnejšia, má nižší výkon a vyžaduje iný softvér. Ďalšou kľúčovou položkou je modul ESP8266. Verzie s integrovanými regulátormi napätia a rozhraním USB sú určite jednoduchšie na použitie, ale s vyšším prúdom v pohotovostnom režime, ktoré nie sú ideálne pre prevádzku na batérie. Namiesto toho sa používa základný modul ESP-07 s možnosťou externej antény pre zvýšený dosah. Komponenty použité v tomto projekte sú:

• Držiak batérie AA
• Rozsahový modul VL53L1X
• BAT43 Shottkyho dióda
• 2N2222 tranzistor alebo podobný
• Kondenzátor 100nF
• 2 x 5k odpory
• Rezistor 1 x 1k
• 2 x 470 Ohm odpory
• Modul sériového adaptéra FT232RL
• Lítium -thionylchloridová batéria veľkosti AA
• Modul mikrokontroléra ESP-07
• Ostatné, drôty, škatule atď.

Krok 1: Voľba senzora

Ultrazvukové senzory sa spravidla používajú na meranie hladiny oleja v komerčných aj domácich projektoch. Ľahko dostupný ultrazvukový HC-SR04 alebo novší HS-100 sa často používa v domácich monitoroch za cenu približne 1 dolár. Na lavičke fungovali dobre, ale keď smerovali dole vetracou rúrkou olejovej nádrže, aby našli povrch oleja, poskytovali náhodné hodnoty. Dôvodom bolo pravdepodobne odrazy od rôznych povrchov v oceľovej nádrži, plastová nádrž môže fungovať lepšie. Ako alternatíva bol namiesto toho vyskúšaný optický snímač VL53L1X Time of Flight. Hodnoty z nádrže boli oveľa stabilnejšie, a preto bol tento typ senzora považovaný za alternatívu. Dátový list pre VL53L1X poskytuje informácie o rozlíšení tohto senzora pri rôznych podmienkach merania, pozri obrázok. Použitím doby vzorkovania 200 ms získate rozlíšenie niekoľko mm. Čísla údajových listov boli nepochybne odobraté za najlepších možných laboratórnych podmienok, a preto bol snímač podrobený rýchlemu testu na kontrolu rozlíšenia. Senzor bol umiestnený nad vetracou rúrkou olejovej nádrže a bolo zaznamenaných niekoľko tisíc nameraných hodnôt s časovým rozpočtom 200 ms. Distribučný diagram hodnôt v nádrži potvrdzuje, že tento senzor môže merať hladinu oleja s rozlíšením asi +/- 2 mm. V priebehu dlhšieho časového obdobia dochádza k dennému trendu, keď hladina oleja cez noc klesne o niekoľko mm a obnoví sa. počas dňa. Najpravdepodobnejšou príčinou je kontrakcia ropy, ktorá sa cez noc ochladila a v teple dňa opäť expandovala. Možno je nakoniec príbeh o nákupe ropy podľa objemu v chladnom dni pravdivý.

Krok 2: Schéma zapojenia

Schéma zapojenia ukazuje, ako je modul ESP-07 pripojený k VL53L1X. K ESP-07 je dočasne pripojený USB adaptér FT242 na nahrávanie softvéru a kontrolu činnosti. Keď je ESP-07 prepnutý do hlbokého spánku, prúd klesne na približne 20 uA, signál prebudenia resetuje zariadenie prostredníctvom diódy. Senzor je možné prepnúť do pohotovostného režimu pomocou kolíka XSHUT, ale ukázalo sa, že je jednoduchšie napájať snímač zapínať a vypínať pomocou tranzistora. Keď sa ESP-07 prebudí, senzor sa zapne a potom, ako sa odčítajú údaje, vypne sa. To má tiež výhodu v tom, že sa eliminuje pohotovostný prúd VL53L1X. Pokiaľ ide o odosielanie nového programu, 5k rezistor potrebuje držať medzi zemou a GPIO0, pretože jednotka je napájaná, aby vstúpila do režimu blesku. Po nahraní kódu zapnite a vypnite zariadenie, aby fungovalo normálne.

Krok 3: Napájanie z batérie

Na napájanie tohto projektu sa používa jedna batéria lítium-tionylchloridu AA (Li-SOCI2) veľkosti AA. Pri hľadaní na internete by sa mali nájsť dodávatelia tohto typu batérií už od 2 dolárov. Veľkou výhodou týchto batérií je stabilná 3,6 V počas životnosti batérie, ideálna na napájanie čipu ESP8266 bez toho, aby vyžadovala dodatočnú reguláciu napätia. Nádrž na vykurovací olej vydrží mnoho mesiacov, a preto je potrebné hladinu oleja kontrolovať iba niekoľkokrát za deň nanajvýš. Merania na dokončenom monitore poskytli prúd hlbokého spánku 22uA. Priebeh napätia na rezistore 0,5 Ohm v obvode batérie indikoval v bdelom stave priemerný prúd 75 mA po dobu 6,9 sekundy. V priebehu jedného roka bude obvod v režime spánku používať 193 mAh. Ak sa meranie hladiny oleja vykonáva každých 7 hodín, použije sa každoročne 180 mAh. Na tomto základe vydrží batéria 2 600 mAh viac ako 6 rokov.

Krok 4: Softvér

Knižnica Pololu Arduino VL53L1X sa používa na inicializáciu snímača dosahu a prístup k údajom o vzdialenosti. Kód na odosielanie údajov do ThingSpeak pochádza z ich príkladu senzora vlhkosti a nejaký ďalší kód poháňa tranzistor, ktorý napája senzor. ESP8266 môže spať iba 70 minút a sám sa zobudí. Cestou okolo tohto problému je nechať čip prebudiť a okamžite ho vrátiť do režimu spánku, čím sa zachová počet v pamäti. Keď sa monitor pripojí k vašej sieti WiFi, budete musieť do kódu zahrnúť svoje SSID a heslo WiFi. Ak tiež používate ThingSpeak, pridajte kód API. Náčrt Arduina na nahranie je priložený v textovom súbore. Bude potrebné skopírovať do vášho Arduino IDE. Pred blikaním kódu pripojte GPIO0 k zemi cez 5k odpor pred zapnutím. Kód na pripojenie ESP-07 k sieti WiFI je široko používaný v iných projektoch. V tomto prípade bol v spojovacej slučke potrebný oveľa dlhší čas na kontrolu vytvorenia spojenia. Spravidla sa používa asi 500 ms, ale v tomto nastavení WiFi bolo vyžadovaných 5 000 ms, ktoré sa oplatí upraviť, ak sa vyskytnú problémy s pripojením. Podrobnosti o prijatí e -mailových pripomienok od programu ThingSpeak sú popísané v pokynoch k monitoru soli zmäkčovača vody.

Krok 5: Zostavenie

Komponenty pre monitor sú prepojené v štýle „vtáčie hniezdo“okolo modulu ESP-07, pričom obsahujú všetko, čo by mohlo skratovať. Modul sa ľahko poškodí príliš veľkým teplom, a preto je potrebné tieto spojenia spájkovať raz a rýchlo. Monitor je zostavený v dvoch fázach. V prvom rade sú senzor a ESP-07 prepojené s dočasným adaptérom USB na programovanie ESP-07 pomocou Arduino IDE. Krátky spánok v trvaní 10 sekúnd čoskoro ukáže, či sa čip pripája k sieti WiFi a odosiela hodnoty do ThingSpeak. Akonáhle všetko funguje správne, čip je preprogramovaný na požadované časy spánku. Červená LED by mala byť vypnutá z modulu, aby sa minimalizovala spotreba prúdu. Ak je pripojená externá anténa, je tiež potrebné odstrániť keramické anténne spojenie. Nepracujte s čipom bez antény, napájanie čip skôr vypráža, než aby sa dostalo do vesmíru. Druhá fáza zahŕňa vybratie adaptéra USB a montáž súčiastok do krabice. Modul VL53L1X bol namontovaný do odvzdušňovacieho uzáveru nádrže pomocou dvoch nylonových vyčnievajte rozpery. Zaistite, aby mal senzor jasný výhľad na povrch oleja, aby vám v ceste nezasahovali listy, pavučiny ani pavúky. Tiež umiestnite prepojovací vodič v dostatočnej vzdialenosti od snímača, aby ste predišli rušivým odrazom.

Krok 6: Inštalácia

Na olejovej nádrži je nasadený odvzdušňovací uzáver, pričom dbajte na to, aby bol vyrovnaný a bez prekážok od snímača k povrchu oleja. Monitor je namontovaný vedľa prieduchu, na upevnenie škatule na mieste boli použité malé magnety. S plastovými nádržami to nebude fungovať! Teraz sa posaďte a skontrolujte hladinu oleja z pohodlia domova.

Kliknutím zobrazíte hladinu mojej olejovej nádrže.