WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Než vám vysvětlím detaily své realizace, povím vám malý příběh;)

Žiji na venkově a bohužel nemám obecní kanalizaci, takže mám na místě sanitaci, která funguje pomocí zvedacího čerpadla. Všechno obvykle funguje dobře až do dne, kdy jsem měl několik dní výpadek proudu kvůli bouři …

Vidíš, kam tím mířím? Ne?

Bez elektřiny už čerpadlo používané k vypouštění vody z jámy nefunguje!

A bohužel pro mě to tenkrát nenapadlo … takže hladina vody stoupala, stoupala znovu a znovu až do studny, kde je čerpadlo téměř plné! To může poškodit celý systém (což je příliš drahé…)

Takže mě napadlo udělat alarm, který by mě varoval, když voda ve studni pumpy dosáhne abnormální úrovně. Pokud je tedy problém s čerpadlem nebo pokud dojde k výpadku proudu, zazní alarm a já budu moci zasáhnout bezprostředně před jakýmkoli větším poškozením.

Tady jdeme na vysvětlení!

Krok 1: Nástroje a součásti elektroniky

Elektronické komponenty:

- 1 mikročip PIC 12F675

- 2 okamžitá spínací tlačítka

- 1 LED

- 1 bzučák

- 1 modul zesílení DC-DC (protože můj bzučák vyžaduje, aby byl 12 V hlasitý)

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

- 1 detektor (plovák)

- 1 držák baterie

- 1 deska plošných spojů

- 1 plastový box/pouzdro

Nástroje:

- Programátor pro vložení kódu do Microchip 12F675 (např. PICkit 2)

- 4,5V mini napájecí zdroj

Doporučuji vám použít Microchip MPLAB IDE (freeware), pokud chcete upravit kód, ale budete také potřebovat kompilátor CCS (shareware). Můžete také použít jiný kompilátor, ale v programu budete potřebovat mnoho změn.

Ale já vám poskytnu. HEX, abyste jej mohli aplikovat přímo do mikrokontroléru.

Krok 2: Povinnosti

- Systém musí být energeticky soběstačný, aby fungoval v případě výpadku proudu.

- Systém musí mít autonomii alespoň 1 rok (hygienickou údržbu provádím jednou ročně).

- Alarm musí být slyšet z průměrné vzdálenosti. (asi 50 metrů)

- Systém se musí vejít do relativně malé krabice

Krok 3: Schéma

Zde je schéma vytvořené pomocí CADENCE Capture CIS Lite. Vysvětlení role součástí:

- 12F675: mikrokontrolér, který spravuje vstupy a výstupy

- SW1: ovládací tlačítko

- SW2: tlačítko reset

- D1: stavová LED

- R1: vytahovací odpor pro MCLR

- R2: stahovací odpor pro správu ovládacích tlačítek

- R3: odpor omezující proud pro LED D1

- R4: odpor omezující proud v senzoru

- PZ1: bzučák (tón alarmu)

- J3 a J4: konektory, mezi kterými je posilovací modul DC-DC

Posilovací modul DC-DC je volitelný, můžete připojit přímo bzučák k mikrokontroléru, ale používám ho ke zvýšení úrovně zvuku mého bzučáku, protože jeho provozní napětí je 12V, zatímco napětí výstupu mikrokontroléru je pouze 4,5V.

Krok 4: Prototypování na prkénku

Sestavíme součásti na prkénko podle výše uvedeného schématu a naprogramujeme mikrokontrolér!

Nic zvláštního, co bych řekl, kromě skutečnosti, že jsem přidal multimetr v režimu ampérmetru v sérii s upevněním, abych změřil jeho aktuální spotřebu.

Spotřeba energie musí být co nejnižší, protože systém musí fungovat 24/24 hodin a musí mít autonomii alespoň 1 rok.

Na multimetru vidíme, že spotřeba energie systému je pouze 136uA, když je mikrokontrolér naprogramován s konečnou verzí programu.

Napájením systému 3 bateriemi 1,5 V 1 200 mAh nabízí autonomii:

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

Mohu získat takovou autonomii, protože jsem v programu dal mikrokontrolér do režimu SLEEP, tak se na program podívejme!

Krok 5: Program

Program je napsán v jazyce C s MPLAB IDE a kód je kompilován pomocí kompilátoru CCS C.

Kód je plně komentovaný a celkem snadno pochopitelný. Nechám vás stáhnout zdroje, pokud chcete vědět, jak to funguje, nebo pokud to chcete upravit.

Stručně řečeno, mikrokontrolér je v pohotovostním režimu, aby ušetřil maximální energii, a probudí se, pokud dojde ke změně stavu na jeho pinu 2:

Když je aktivován snímač hladiny kapaliny, funguje jako otevřený spínač, a proto se napětí na pinu 2 změní z vysokého na nízké). Poté mikrokontrolér poté spustí alarm, aby varoval.

Všimněte si, že je možné resetovat mikrokontrolér pomocí tlačítka SW2.

Níže naleznete zip soubor projektu MPLAB:

Krok 6: Pájení a montáž

Díly navařím na DPS podle výše uvedeného schématu. Umístit všechny součásti do čistého obvodu není snadné, ale jsem s výsledkem docela spokojen! Jakmile jsem dokončil sváry, dal jsem na dráty horké lepidlo, abych se ujistil, že se nepohybují.

Také jsem seskupil dráty, které vedou na přední straně krabice, spolu s „teplem smršťovací trubkou“, aby byla čistší a pevnější.

Poté jsem provrtal přední panel pouzdra a nainstaloval dvě tlačítka a LED. Poté nakonec pájejte vodiče k součástem předního panelu poté, co je otočíte dohromady. Potom horké lepidlo, aby se nehýbalo.

Krok 7: Provozní schéma systému

Zde je schéma fungování systému, nikoli programu. Je to jakýsi mini uživatelský manuál. Jako přílohu jsem vložil soubor PDF s diagramem.

Krok 8: Video

Natočil jsem krátké video, abych ilustroval, jak systém funguje, s komentářem v každém kroku.

Na videu ručně manipuluji se senzorem, abych ukázal, jak funguje, ale když je systém na svém konečném místě, bude dlouhý kabel (asi 5 metrů), který povede od alarmu k senzoru instalovanému ve studni, kde musí být monitorována hladina vody.

Krok 9: Závěr

Tady jsem na konci tohoto projektu, je to velmi skromný malý projekt, ale myslím, že by mohl být užitečný pro začátečníky v elektronice jako základ nebo doplněk projektu.

Nevím, jestli bude můj styl psaní správný, protože částečně používám automatický překladač, abych šel rychleji, a protože nemluvím nativně anglicky, myslím si, že některé věty budou pravděpodobně divné pro lidi, kteří píší anglicky perfektně.

Pokud máte k tomuto projektu jakékoli dotazy nebo připomínky, dejte mi prosím vědět!