WiFi monitor olejové nádrže: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Existuje několik způsobů, jak zkontrolovat, kolik paliva zbývá v nádrži topného oleje. Nejjednodušší způsob je použít měrku, což je velmi přesné, ale v chladném zimním dni není příliš zábavné. Některé nádrže jsou vybaveny zaměřovacím tubusem, který opět poskytuje přímou indikaci hladiny oleje, ale tuba s věkem žloutne, což ztěžuje čtení. Ještě horší je, že mohou být příčinou úniku ropy, pokud nejsou izolovány. Jiný typ měřidla používá plovák, který pohání číselník. Není příliš přesné a mechanismus se může časem zabavit.

Ti s hlubokými kapsami si mohou koupit dálkový senzor, který lze vidět uvnitř domu. Senzor napájený baterií, obvykle ultrazvukový, přenáší hloubku oleje do přijímače v domě. K zobrazení hladiny oleje lze použít samostatný přijímač napájený ze sítě nebo přijímač může být připojen k internetu pro vzdálené monitorování. Je potřeba bateriově napájený senzor připojený k WiFi, který dokáže monitorovat nádrž po celá léta a odesílat e -mailové připomenutí, když hladina oleje klesne. Takové zařízení je popsáno v tomto Instructable. Senzor měří hloubku oleje tím, že načasuje, jak dlouho trvá, než se světlo odráží zpět od povrchu oleje. Každých několik hodin modul ESP8266 dotazuje senzor a přenáší data na internet. Bezplatná služba ThingSpeak slouží k zobrazení hladiny oleje a zaslání e -mailu s upozorněním, když je hladina oleje nízká.

Zásoby

Hlavní součásti použité v tomto projektu jsou uvedeny níže. Nejdražší položkou je hloubkový senzor, modul VL53L1X, který lze sehnat online za zhruba 6 dolarů. Dávejte pozor, abyste nevybrali předchozí generaci VL53L0X, přestože je levnější, má nižší výkon a vyžaduje jiný software. Další klíčovou položkou je modul ESP8266. Verze s integrovanými regulátory napětí a rozhraním USB jsou určitě jednodušší na použití, ale s vyšším proudem v pohotovostním režimu, které nejsou ideální pro provoz na baterie. Místo toho se používá základní modul ESP-07 s možností externí antény pro extra dosah. Součásti použité v tomto projektu jsou:

• Držák baterie AA
• Rozsahový modul VL53L1X
• BAT43 Shottkyho dioda
• 2N2222 tranzistor nebo podobný
• 100nF kondenzátor
• 2 x 5k odpory
• 1 x 1k odpor
• 2 x 470 Ohm odpory
• Modul sériového adaptéru FT232RL
• Lithiová thionylchloridová baterie velikosti AA
• Modul mikrořadiče ESP-07
• Drobnosti, drát, krabice atd.

Krok 1: Volba senzoru

Ultrazvukové senzory se obecně používají pro měření hladiny oleje komerčně i v kutilských projektech. Snadno dostupný ultrazvukový HC-SR04 nebo novější HS-100 se často používají v domácích monitorech za cenu přibližně 1 $. Na lavičce fungovaly dobře, ale při namíření dolů odvzdušňovací trubkou olejové nádrže lokalizovaly povrch oleje namátkové hodnoty. To bylo pravděpodobně způsobeno odrazy od různých povrchů v ocelové nádrži, plastová nádrž může fungovat lépe. Alternativně bylo místo toho vyzkoušeno optické čidlo VL53L1X Time of Flight. Odečty z nádrže byly mnohem stabilnější, a proto byl tento typ senzoru sledován jako alternativa. Datový list pro VL53L1X poskytuje informace o rozlišení tohoto senzoru za různých podmínek měření, viz obrázek. Použitím doby vzorkování 200 ms získáte rozlišení několika mm. Čísla datových listů byla bezpochyby pořízena za nejlepších možných laboratorních podmínek, a proto byl senzor podroben rychlému testu ke kontrole rozlišení. Senzor byl umístěn nad odvzdušňovací trubkou olejové nádrže a bylo zaznamenáno několik tisíc naměřených hodnot s časovým rozpočtem 200 ms. Distribuční diagram odečtů v nádrži potvrzuje, že tento senzor může měřit hladinu oleje s rozlišením přibližně +/- 2 mm. V delším časovém období dochází k dennímu trendu, kdy hladina oleje přes noc klesne o několik mm a obnoví se během dne. Nejpravděpodobnější příčinou je smršťování ropy, která se přes noc ochladila a v teple dne znovu expandovala. Možná je příběh o nákupu ropy podle objemu za chladného dne koneckonců pravdivý.

Krok 2: Schéma zapojení

Schéma zapojení ukazuje, jak je modul ESP-07 připojen k VL53L1X. K ESP-07 je dočasně připojen USB adaptér FT242 pro nahrání softwaru a kontrolu provozu. Když je ESP-07 uveden do hlubokého spánku, proud klesne na přibližně 20 uA, signál probuzení resetuje zařízení pomocí diody. Senzor je možné uvést do pohotovostního režimu pomocí kolíku XSHUT, ale ukázalo se, že je snazší napájet snímač zapínat a vypínat pomocí tranzistoru. Když se ESP-07 probudí, snímač se zapne a poté, co je proveden odečet, se vypne. To má také tu výhodu, že eliminuje pohotovostní proud VL53L1X. Pokud jde o nahrávání nového programu, 5k rezistor potřebuje držet mezi zemí a GPIO0, když je jednotka napájena, aby vstoupila do režimu blesku. Po nahrání kódu zapněte a vypněte zařízení, aby fungovalo normálně.

Krok 3: Napájení z baterie

K napájení tohoto projektu je použita jedna lithium-thionylchloridová baterie typu Li (Li-SOCI2) velikosti AA. Hledání na internetu by mělo najít dodavatele tohoto typu baterie za pouhých 2 $ za kus. Velkou výhodou těchto baterií je stabilní 3,6 V po celou dobu životnosti baterie, ideální pro napájení čipu ESP8266 bez nutnosti další regulace napětí. Nádrž topného oleje vydrží mnoho měsíců, a proto je potřeba hladinu oleje kontrolovat pouze několikrát za maximálně den. Měření na dokončeném monitoru poskytlo proud hlubokého spánku 22uA. Průběh napětí napříč odporem 0,5 Ohm v obvodu baterie indikoval průměrný proud 75 mA po dobu 6,9 sekundy, když byl vzhůru. Více než rok bude obvod využívat 193 mAh v režimu spánku. Pokud se měření hladiny oleje provádí každých 7 hodin, pak se každý rok použije 180 mAh. Na tomto základě vydrží 2 600 mAh baterie přes 6 let.

Krok 4: Software

Knihovna Pololu Arduino VL53L1X se používá k inicializaci snímače dosahu a přístupu k údajům o vzdálenosti. Kód pro odesílání dat do ThingSpeak pochází z jejich příkladu snímače vlhkosti a nějaký další kód pohání tranzistor, který napájí senzor. ESP8266 může spát až 70 minut a sám se probudí. Cestou kolem tohoto problému je umožnit čipu probudit se a okamžitě jej vrátit do režimu spánku, aby se zachoval počet v paměti. Když se monitor připojí k vaší síti WiFi, budete muset do kódu zahrnout své SSID a heslo WiFi. Pokud také používáte ThingSpeak, přidejte kód API. Skica Arduina pro nahrávání je připojena v textovém souboru. Bude vyžadovat zkopírování do vašeho Arduino IDE. Před blikáním kódu připojte GPIO0 k zemi přes 5k odpor před zapnutím. Kód pro připojení ESP-07 k síti WiFI je široce používán v jiných projektech. V tomto případě byl potřebný mnohem delší čas ve spojovací smyčce pro kontrolu, že bylo vytvořeno připojení. Obvykle se používá asi 500 ms, ale v tomto nastavení WiFi bylo vyžadováno 5 000 ms, které se vyplatí upravit, pokud se vyskytnou problémy s připojením. Podrobnosti o přijímání e -mailových připomenutí od ThingSpeak jsou popsány v Instructable monitoru soli změkčovače vody.

Krok 5: Montáž

Komponenty pro monitor jsou propojeny stylem „ptačí hnízdo“kolem modulu ESP-07, přičemž obsahují vše, co se může zkratovat. Modul se snadno poškodí příliš velkým teplem, a proto tato připojení potřebují pájet jednou a rychle. Monitor je sestaven ve dvou fázích. Senzor a ESP-07 jsou nejprve propojeny dočasným USB adaptérem pro programování ESP-07 pomocí Arduino IDE. Použití krátkého času spánku 10 sekund brzy ukáže, zda se čip připojuje k síti WiFi a odesílá naměřené hodnoty do ThingSpeak. Jakmile vše funguje správně, čip se přeprogramuje na požadované doby spánku. Červená LED by měla být vypnuta z modulu, aby se minimalizovala spotřeba proudu. Pokud je připojena externí anténa, je také nutné odstranit keramický anténní spoj. Neprovozujte čip bez antény, napájení čip smaží, než aby se dostal do vesmíru. Druhá fáze zahrnuje vyjmutí USB adaptéru a montáž komponent do krabice. Modul VL53L1X byl namontován uvnitř odvzdušňovacího uzávěru nádrže pomocí dvou nylonových vystupte z mezikusů. Ujistěte se, že senzor má volný výhled na povrch oleje, žádné listy, pavučiny ani pavouci v cestě. Také udržujte propojovací vodič v dostatečné vzdálenosti od senzoru, abyste zabránili rušivým odrazům.

Krok 6: Instalace

Na olejové nádrži je vyměněn odvzdušňovací uzávěr a ujistěte se, že je rovný a že žádné překážky od senzoru k povrchu oleje. Monitor je namontován vedle průduchu, pro udržení krabice na místě byly použity malé magnety. To nebude fungovat s plastovými nádržemi! Nyní se posaďte a zkontrolujte hladinu oleje z pohodlí domova.

Kliknutím zobrazíte hladinu mé olejové nádrže.