WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Predtým, ako vám vysvetlím detaily svojej realizácie, poviem vám malý príbeh;)

Žijem na vidieku a bohužiaľ nemám obecnú kanalizáciu, takže mám na mieste kanalizáciu, ktorá funguje pomocou výťahového čerpadla. Všetko zvyčajne funguje dobre, až do dňa, keď som mal niekoľko dní výpadok prúdu kvôli búrke …

Vidíte, kam tým mierim? Nie?

Bez elektriny čerpadlo používané na vypúšťanie vody z jamy už nefunguje!

A bohužiaľ pre mňa to v tej dobe nenapadlo … takže hladina vody stúpala, stúpala znova a znova až do studne, kde je čerpadlo takmer plné! Môže to poškodiť celý systém (čo je príliš drahé …)

A tak ma napadlo urobiť alarm, ktorý ma upozorní, keď voda v studni pumpy dosiahne abnormálnu úroveň. Ak je teda problém s čerpadlom alebo dôjde k výpadku prúdu, zaznie alarm a ja budem môcť bezprostredne pred akýmkoľvek väčším poškodením zasiahnuť.

Tu ideme na vysvetlenie!

Krok 1: Nástroje a komponenty elektroniky

Elektronické súčiastky:

- 1 mikročip PIC 12F675

- 2 okamžité prepínacie tlačidlá

- 1 LED dióda

- 1 bzučiak

- 1 zosilňovací modul DC-DC (pretože môj bzučiak vyžaduje, aby bolo 12 V nahlas)

- 4 odpory (180 ohmov; 2 x 10K ohm; 100K ohm)

- 1 detektor (plavák)

- 1 držiak batérie

- 1 doska plošných spojov

- 1 plastový box/puzdro

Náradie:

- Programátor na vloženie kódu do mikročipu 12F675 (napr. PICkit 2)

- 4,5 V mini napájanie

Odporúčame vám použiť Microchip MPLAB IDE (freeware), ak chcete zmeniť kód, ale budete potrebovať aj kompilátor CCS (shareware). Môžete tiež použiť iný kompilátor, ale v programe budete potrebovať veľa zmien.

Ale ja vám poskytnem. HEX, aby ste ho mohli vstreknúť priamo do mikrokontroléra.

Krok 2: Povinnosti

- Systém musí byť energeticky sebestačný, aby fungoval v prípade výpadku prúdu.

- Systém musí mať autonómiu najmenej 1 rok (hygienickú údržbu robím raz ročne).

- Alarm musí byť počuť z priemernej vzdialenosti. (asi 50 metrov)

- Systém sa musí zmestiť do relatívne malej škatule

Krok 3: Schéma

Tu je schéma vytvorená pomocou CADENCE Capture CIS Lite. Vysvetlenie úlohy komponentov:

- 12F675: mikrokontrolér, ktorý spravuje vstupy a výstupy

- SW1: ovládacie tlačidlo

- SW2: tlačidlo reset

- D1: stavová LED

- R1: vyťahovací odpor pre MCLR

- R2: výsuvný odpor pre správu ovládacích tlačidiel

- R3: odpor obmedzujúci prúd pre LED D1

- R4: odpor obmedzujúci prúd v snímači

- PZ1: bzučiak (tón alarmu)

- J3 a J4: konektory, medzi ktorými je posilňovací modul DC-DC

Modul zosilnenia DC-DC je voliteľný, môžete pripojiť bzučiak priamo k mikrokontroléru, ale používam ho na zvýšenie hladiny zvuku môjho bzučiaka, pretože jeho prevádzkové napätie je 12V, zatiaľ čo napätie výstupu mikrokontroléra je iba 4,5V.

Krok 4: Prototypovanie na Breadboarde

Zostavme komponenty na doske podľa vyššie uvedenej schémy a naprogramujme mikrokontrolér!

Nie je nič zvláštne povedať okrem skutočnosti, že som pridal multimeter v režime ampérmetra v sérii s montážou na meranie jeho aktuálnej spotreby.

Spotreba energie musí byť čo najnižšia, pretože systém musí pracovať 24/24 hodín a musí mať autonómiu najmenej 1 rok.

Na multimetri vidíme, že spotreba energie systému je iba 136uA, keď je mikrokontrolér naprogramovaný na konečnú verziu programu.

Napájanie systému 3 batériami 1,5 V 1 200 mAh ponúka autonómiu:

3 * 1200 / 0,136 = 26470 H autonómie, asi 3 roky!

Môžem získať takú autonómiu, pretože som v programe umiestnil mikrokontrolér do režimu SLEEP, takže sa pozrime na program!

Krok 5: Program

Program je napísaný v jazyku C s MPLAB IDE a kód je zostavený pomocou kompilátora CCS C.

Kód je plne komentovaný a celkom zrozumiteľný. Ak chcete vedieť, ako funguje, alebo ho chcete upraviť, umožníte mi stiahnuť si zdroje.

Stručne povedané, mikrokontrolér je v pohotovostnom režime, aby ušetril maximálnu energiu, a prebudí sa, ak dôjde k zmene stavu na jeho pine 2:

Keď je snímač hladiny kvapaliny aktivovaný, funguje ako otvorený spínač, a preto sa napätie na kolíku 2 zmení z vysokého na nízke). Potom mikrokontrolér spustí alarm, aby upozornil.

Všimnite si, že je možné resetovať mikrokontrolér pomocou tlačidla SW2.

Nižšie nájdete súbor zip projektu MPLAB:

Krok 6: Spájkovanie a montáž

Komponenty zvarím na DPS podľa vyššie uvedeného diagramu. Nie je ľahké umiestniť všetky súčiastky na čistý obvod, ale s výsledkom som celkom spokojný! Keď som mal zvary hotové, na drôty som položil horúce lepidlo, aby som sa ubezpečil, že sa nepohybujú.

Tiež som zoskupil vodiče, ktoré idú na prednú stranu škatule, spolu s „teplom zmrštiteľnou hadičkou“, aby bola čistejšia a pevnejšia.

Potom som vŕtal cez predný panel puzdra, aby som nainštaloval dve tlačidlá a LED diódu. Potom nakoniec spájajte vodiče s komponentmi predného panela po ich skrútení dohromady. Potom horúce lepidlo, aby sa nehýbalo.

Krok 7: Schéma prevádzky systému

Tu je schéma fungovania systému, nie programu. Je to akýsi malý návod na použitie. Ako prílohu som vložil súbor PDF s diagramom.

Krok 8: Video

Natočil som krátke video, aby som ilustroval, ako systém funguje, s komentárom v každom kroku.

Na videu ručne manipulujem so senzorom, aby som ukázal, ako funguje, ale keď je systém na svojom konečnom mieste, bude tam dlhý kábel (asi 5 metrov), ktorý pôjde od alarmu k senzoru nainštalovanému v studni, kde je je potrebné monitorovať hladinu vody.

Krok 9: Záver

Tu som na konci tohto projektu, je to veľmi skromný malý projekt, ale myslím si, že by mohol byť užitočný pre začiatočníkov v elektronike ako základ alebo doplnok projektu.

Neviem, či bude môj štýl písania správny, pretože čiastočne používam automatický prekladač, aby som išiel rýchlejšie, a keďže nehovorím natívne po anglicky, myslím si, že niektoré vety budú pre ľudí, ktorí píšu po anglicky, zrejme divné.

Ak máte akékoľvek otázky alebo pripomienky k tomuto projektu, dajte mi vedieť!