UltraSonic folyadékszint -szabályozó: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

BevezetésAhogy valószínűleg tudja, Irán száraz időjárást mutat, és vízhiány van hazámban. Néha, különösen nyáron, látható, hogy a kormány levágja a vizet. Tehát a legtöbb lakásban van víztartály. Lakásunkban van egy 1500 literes tartály, amely vizet biztosít. Emellett 12 lakóegység található a lakásunkban. Ennek eredményeként várható, hogy a tartály nagyon hamar kiürül. A tartályhoz vízszivattyú csatlakozik, amely vizet bocsát ki az épületbe. Amikor a tartály üres, a szivattyú víz nélkül működik. Ez a helyzet a motor hőmérsékletének növekedését okozza, és ez idő alatt a szivattyú meghibásodását okozhatja. Valamikor régebben ez a szivattyúhiba másodszor is megtörtént nálunk, és a motor kinyitása után láttuk, hogy a tekercsvezetékek ki vannak égve. Miután kicseréltük a szivattyút, hogy megakadályozzuk ezt a problémát, úgy döntöttem, hogy készítek egy vízszint -szabályozót. Azt terveztem, hogy áramkört készítek a szivattyú áramellátásának megszakítására, amikor a víz a tartály alsó határ alá esik. A szivattyú mindaddig nem működik, amíg a víz magas szintre nem emelkedik. A felső határ túllépése után az áramkör ismét csatlakoztatja a tápegységet. Kezdetben az interneten kerestem, hogy találok -e megfelelő áramkört. Azonban semmi megfelelőt nem találtam. Volt néhány Arduino -alapú vízjelző, de nem sikerült megoldani a problémámat. Ennek eredményeként úgy döntöttem, hogy megtervezem a vízszintszabályozómat. Egy all-in-one csomag, egyszerű grafikus felhasználói felülettel a paraméterek beállításához. Ezenkívül megpróbáltam figyelembe venni az EMC szabványokat annak biztosítására, hogy a készülék különböző helyzetekben érvényes.

1. lépés: Alapelv

Valószínűleg már ismered az elvet. Amikor az ultrahangos impulzusjelet egy objektum felé bocsátják ki, azt az objektum visszaveri, és a visszhang visszatér a küldőhöz. Ha kiszámítja az ultrahangos impulzus által megtett időt, megtalálhatja a tárgy távolságát. Esetünkben a tétel a víz.

Vegye figyelembe, hogy amikor megtalálja a távolságot a víztől, akkor kiszámítja a tartályban lévő üres térfogatot. A vízmennyiség kiszámításához ki kell vonni a kiszámított térfogatot a tartály teljes térfogatából.

2. lépés: Érzékelő, tápegység és vezérlő

Hardver

Az érzékelőhöz JSN-SR04T vízálló ultrahangos érzékelőt használtam. A munka rutinja olyan, mint a HC-SR04 (echo és trig pin).

Specifikációk:

• Távolság: 25-450 cm
• Üzemi feszültség: DC 3.0-5.5V
• Üzemi áram: ＜ 8mA
• Pontosság: ± 1 cm
• Frekvencia: 40 khz
• Üzemi hőmérséklet: -20 ~ 70 ℃

Vegye figyelembe, hogy ennek a vezérlőnek vannak bizonyos korlátai. például: 1- JSN-SR04T nem képes 25 cm alatti távolságot mérni, ezért az érzékelőt legalább 25 cm-re kell felszerelni a víz felszíne fölé. Ezenkívül a maximális távolságmérés 4,5M. Tehát ez az érzékelő nem alkalmas hatalmas tartályokhoz. 2- ennek a szenzornak a pontossága 1CM. Ennek eredményeként a tartály átmérője alapján az eszköz által megjelenített térfogatfelbontás változtatható. 3- A hangsebesség a hőmérséklettől függően változhat. Ennek eredményeként a különböző régiók befolyásolhatják a pontosságot. Ezek a korlátok azonban nem voltak döntő jelentőségűek számomra, és a pontosság megfelelő volt.

A Vezérlő

Az STM32F030K6T6 ARM Cortex M0 -t használtam az STMicroelectronics cégtől. A mikrovezérlő specifikációját itt találja.

A tápegység

Az első rész a 220V/50Hz (Iran Electricity) átalakítása 12VDC -re. Erre a célra a HLK-PM12 buck step down tápegységet használtam. Ez az AC/DC átalakító 90 ~ 264 VAC -t képes átalakítani 12 V DC -re 0,25 A kimeneti árammal.

Mint valószínűleg tudja, a relé induktív terhelése számos problémát okozhat az áramkörben és a tápegységben, és a tápellátás nehézségei következetlenséghez vezethetnek, különösen a mikrokontrollerben. A megoldás az áramellátás elkülönítése. Ezenkívül a reléérintkezőkön szubbúvárt kell használni. A tápegységek leválasztására számos módszer létezik. Használhat például két kimenettel rendelkező transzformátort. Ezenkívül vannak olyan kis méretű DC/DC átalakítók, amelyek el tudják különíteni a kimenetet a bemenetről. Erre a célra a MINMAX MA03-12S09-et használtam. Ez egy 3 W DC/DC átalakító, leválasztással.

3. lépés: A felügyelő IC

A TI App megjegyzése szerint: A feszültségfelügyelő (más néven reset integrált áramkör [IC]) egyfajta feszültségfigyelő, amely a rendszer tápellátását figyeli. A feszültségszabályozókat gyakran használják processzorokkal, feszültségszabályozókkal és szekvenszerrel - általában ott, ahol feszültség- vagy áramérzékelésre van szükség. A felügyelők figyelemmel kísérik a feszültségsíneket, hogy biztosítsák a bekapcsolást, észleljék a hibákat és kommunikáljanak a beágyazott processzorokkal a rendszer egészségének biztosítása érdekében. ezt az alkalmazásjegyzetet itt találja. Bár az STM32 mikrokontrollerek beépített felügyeletekkel rendelkeznek, például tápellátás-figyelővel, külső felügyeleti chipet használtam annak biztosítására, hogy minden rendben legyen. Az én esetemben a TL7705 -öt használtam a TI -től. Az alábbi IC leírását a Texas Instruments weboldalán láthatja: A TL77xxA integrált áramkörű tápfeszültség-felügyeleti család kifejezetten mikroszámítógépes és mikroprocesszoros rendszerek visszaállítási vezérlőjeként való használatra készült. A tápfeszültség-felügyelő a SENSE bemeneten figyeli a tápfeszültséget az alulfeszültségre. Bekapcsoláskor a RESET kimenet aktívvá válik (alacsony), amikor a VCC eléri a 3,6 V értéket. Ezen a ponton (feltéve, hogy a SENSE a VIT+felett van), a késleltetés időzítő funkció aktivál egy időkésleltetést, amely után a RESET és RESET kimenetek (NEM) inaktívvá válik (magas és alacsony). Ha normál működés közben alulfeszültség lép fel, a RESET és a RESET (NOT) aktiválódik.

4. lépés: A nyomtatott áramkör (PCB)

A NYÁK -t két darabban terveztem. Az első az LCD NYÁK, amely szalaggal/lapos kábellel csatlakozik az alaplaphoz. A második rész a vezérlő NYÁK. Ezen a NYÁK -on tápegységet, mikrokontrollert, ultrahangos érzékelőt és kapcsolódó alkatrészeket helyeztem el. És a tápegység része, amely a relé, a varisztor és a snubber áramkör. Mint valószínűleg tudja, az áramkörömben használt mechanikus relék, például egy relé, felszakadhatnak, ha mindig működnek. Ennek a problémának a kiküszöbölésére a relé normál szoros érintkezőjét (NC) használtam. Tehát normál helyzetben a relé nem aktív, és általában a szoros érintkező vezetheti a szivattyút. Amikor a víz az alsó határ alá kerül, a relé bekapcsol, és ez leállítja az áramot. Ezt mondva, ez az oka annak, hogy a snubber áramkört használtam az NC és COM érintkezőkön. Ami azt illeti, hogy a szivattyú nagy teljesítményű volt, a második 220 -as relét használtam hozzá, és a relével PCB -n hajtom.

A GitHub -ból letölthet PCB fájlokat, például Altium PCB fájlokat és Gerber fájlokat.

5. lépés: Kód

Az STM32Cube IDE-t használtam, amely egy all-in-one megoldás az STMicroelectronics kódfejlesztéséhez. Az Eclipse IDE -n alapul, GCC ARM fordítóval. Ezenkívül STM32CubeMX van benne. További információkat itt talál. Először egy kódot írtam, amely tartalmazza a tartály specifikációját (Magasság és Átmérő). Azonban úgy döntöttem, hogy GUI -ra változtatom, hogy a paramétereket különböző előírások alapján állítsam be.

6. lépés: Telepítés a tartályra

Végül egy egyszerű dobozt készítettem hozzá, hogy megvédje a PCB -t a víztől. Ezenkívül készítettem egy lyukat a tartály tetejére, hogy ráhelyezzem az érzékelőt.