Монитор масляного бака WiFi: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Есть несколько способов проверить, сколько топлива осталось в топливном баке. Самый простой способ - использовать щуп, очень точный, но не очень интересный в холодный зимний день. Некоторые резервуары оснащены смотровой трубкой, которая снова дает прямую индикацию уровня масла, но трубка желтеет с возрастом, что затрудняет чтение. Что еще хуже, они могут быть причиной утечек масла, если их не изолировать. В манометрах другого типа используется поплавок, приводящий в движение циферблат. Не особенно точен, и механизм может со временем заклинивать.

Те, у кого есть глубокие карманы, могут купить дистанционный датчик, который можно увидеть в доме. Датчик с питанием от батареи, обычно ультразвуковой, передает глубину масла на приемник в доме. Автономный приемник с приводом от сети может использоваться для просмотра уровня масла или приемник может быть подключен к Интернету для удаленного мониторинга. Что необходимо, так это подключенный к Wi-Fi датчик с батарейным питанием, который может контролировать резервуар в течение многих лет и отправлять напоминания по электронной почте при низком уровне масла. Такое устройство описано в этой инструкции. Датчик измеряет глубину масла, отсчитывая время, необходимое для отражения света от поверхности масла. Каждые несколько часов модуль ESP8266 опрашивает датчик и передает данные в Интернет. Бесплатная служба ThingSpeak используется для отображения уровня масла и отправки электронного письма с напоминанием о низком уровне масла.

Запасы

Основные компоненты, используемые в этом проекте, перечислены ниже. Самый дорогой элемент - датчик глубины, модуль VL53L1X, который можно найти в Интернете примерно за 6 долларов. Будьте осторожны, чтобы не выбрать предыдущее поколение VL53L0X, хотя оно дешевле, имеет худшую производительность и требует другого программного обеспечения. Другой ключевой элемент - это модуль ESP8266. Версии со встроенными регуляторами напряжения и интерфейсом USB, безусловно, проще в использовании, но они имеют больший ток в режиме ожидания, что не идеально для работы от батареи. Вместо этого используется базовый модуль ESP-07 с опцией внешней антенны для увеличения дальности действия. В этом проекте используются следующие компоненты:

• Держатель батарейки AA
• Модуль измерения дальности VL53L1X
• BAT43 диод Шоттки
• Транзистор 2Н2222 или аналогичный
• Конденсатор 100 нФ
• 2 резистора по 5 кОм
• 1 резистор 1 кОм
• 2 резистора по 470 Ом
• Модуль последовательного адаптера FT232RL
• Литий-тионилхлоридная батарея размера AA
• Модуль микроконтроллера ESP-07
• Разное, проволока, коробки и т. Д.

Шаг 1: Выбор датчика

Ультразвуковые датчики обычно используются для измерения уровня масла как в коммерческих, так и в домашних условиях. Легкодоступный ультразвуковой HC-SR04 или более новый HS-100 часто используются в самодельных мониторах по цене около 1 доллара или около того. На стенде они работали нормально, но давали случайные показания, когда указывали на вентиляционную трубу масляного бака, чтобы определить местонахождение поверхности масла. Вероятно, это произошло из-за отражений от разных поверхностей в стальном резервуаре, пластиковый резервуар может работать лучше. В качестве альтернативы был опробован оптический датчик времени полета VL53L1X. Показания резервуара были намного более стабильными, поэтому в качестве альтернативы использовался этот тип датчика. В технических данных на VL53L1X содержится информация о разрешении этого датчика в различных условиях измерения, см. Рисунок. Использование времени выборки 200 мс дает разрешение в несколько мм. Несомненно, номера в паспорте были получены в наилучших возможных лабораторных условиях, поэтому датчик был быстро протестирован для проверки разрешения. Датчик был установлен над вентиляционной трубкой масляного бака, и несколько тысяч показаний были записаны с использованием временного бюджета 200 мс. График распределения показаний в резервуаре подтверждает, что этот датчик может измерять уровень масла с разрешением около +/- 2 мм. За более длительный период времени наблюдается дневная тенденция, когда уровень масла падает на несколько мм за ночь и восстанавливается. в течение дня. Наиболее вероятная причина заключается в том, что нефть сжимается, когда она остывает за ночь, и снова расширяется в тепле дня. Возможно, история о покупке нефти оптом в холодный день все-таки верна.

Шаг 2: Принципиальная схема

На принципиальной схеме показано, как модуль ESP-07 подключается к VL53L1X. USB-адаптер FT242 временно подключен к ESP-07 для загрузки программного обеспечения и проверки работы. Когда ESP-07 находится в глубоком спящем режиме, ток падает примерно до 20 мкА, сигнал пробуждения сбрасывает устройство через диод. Можно перевести датчик в режим ожидания с помощью контакта XSHUT, но оказалось, что проще включить питание. датчик включается и выключается с помощью транзистора. Когда ESP-07 просыпается, датчик включается, а затем выключается после снятия показаний. Это также имеет то преимущество, что устраняет резервный ток VL53L1X. Когда дело доходит до загрузки новой программы, резистор 5 кОм необходимо удерживать между землей и GPIO0, когда устройство включается для перехода в режим вспышки. После загрузки кода включите и выключите устройство для нормальной работы.

Шаг 3: Питание от аккумулятора

В этом проекте используется одна литий-тионилхлоридная батарея размера AA (Li-SOCI2). Поискав в Интернете, можно найти поставщиков такого типа батарей всего за 2 доллара каждый. Большим преимуществом этих батарей является стабильное 3,6 В в течение срока службы батареи, что идеально для питания микросхемы ESP8266 без необходимости дополнительной регулировки напряжения. Бака с жидким топливом хватает на многие месяцы, поэтому уровень масла нужно проверять только несколько раз за день самое большее. Измерения на готовом мониторе дали ток глубокого сна 22 мкА. Форма волны напряжения на резисторе 0,5 Ом в цепи батареи показывает средний ток 75 мА в течение 6,9 секунд в состоянии бодрствования. В течение года схема будет использовать 193 мАч в спящем режиме. Если измерения уровня масла проводятся каждые 7 часов, то ежегодно используется 180 мАч. Исходя из этого, батареи на 2600 мАч хватит на 6 лет.

Шаг 4: Программное обеспечение

Библиотека Pololu Arduino VL53L1X используется для инициализации датчика дальности и доступа к показаниям расстояния. Код для отправки данных в ThingSpeak взят из их примера датчика влажности, а некоторый дополнительный код управляет транзистором, который питает датчик. ESP8266 может только глубоко спать до 70 минут и просыпаться самостоятельно. Решение этой проблемы - позволить чипу проснуться и немедленно перевести его в спящий режим, сохраняя счетчик в памяти. Когда монитор подключается к вашей сети Wi-Fi, вам нужно будет включить в код свой SSID WiFi и пароль. Кроме того, если вы используете ThingSpeak, добавьте свой код API. Скетч Arduino для загрузки прикреплен к текстовому файлу. Его нужно будет скопировать в вашу Arduino IDE. Перед прошивкой кода подключите GPIO0 к земле через резистор 5 кОм перед включением. Код для подключения ESP-07 к сети WiFI широко используется в других проектах. В этом случае в соединительном контуре потребовалось гораздо больше времени для проверки того, что соединение установлено. Обычно используется около 500 мс, но для этой настройки Wi-Fi требовалось 5000 мс, что стоит отрегулировать, если есть проблемы с подключением. Подробные сведения о получении напоминаний по электронной почте от ThingSpeak описаны в инструкции по мониторингу содержания соли в смягчителе воды.

Шаг 5: Сборка

Компоненты монитора соединены в стиле «птичьего гнезда» вокруг модуля ESP-07, закрывая все, что может привести к короткому замыканию. Модуль легко повреждается слишком большим нагревом, поэтому эти соединения необходимо паять один раз и быстро. Монитор собирается в два этапа. Прежде всего, датчик и ESP-07 подключаются к временному USB-адаптеру для программирования ESP-07 с помощью Arduino IDE. Использование короткого времени ожидания в 10 секунд вскоре покажет, подключается ли чип к сети Wi-Fi и отправляет ли показания в ThingSpeak. Когда все работает правильно, чип перепрограммируется на желаемое время сна. Красный светодиод должен быть расположен рядом с модулем, чтобы минимизировать потребление тока. Кроме того, если подключена внешняя антенна, необходимо удалить керамический антенный переходник. Не эксплуатируйте микросхему без антенны, мощность скорее сожжет микросхему, чем уйдет в космос. Второй этап включает в себя удаление USB-адаптера и установку компонентов в коробку. Модуль VL53L1X был установлен внутри вентиляционной крышки бака с помощью двух нейлоновых стоят проставки. Убедитесь, что датчик хорошо видит масляную поверхность, на пути нет листьев, паутины или пауков. Кроме того, держите соединительный провод подальше от датчика, чтобы предотвратить паразитные отражения.

Шаг 6: установка

Крышка вентиляционного отверстия заменяется на масляном баке, убедившись, что она выровнена и нет препятствий от датчика к поверхности масла. Монитор установлен рядом с вентиляционным отверстием, для удержания коробки использовались небольшие магниты. Это не сработает с пластиковыми баками! Теперь сядьте поудобнее и проверьте уровень масла, не выходя из дома.

Нажмите, чтобы увидеть уровень масла в баке.