Датчик уровня жидкости (с использованием ультразвука): 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Датчик уровня жидкости определяет уровень жидкости с уровня земли. Включает двигатель (требуется усилитель драйвера двигателя) ниже заданного значения и выключает его выше заданного значения после заполнения жидкости

Особенности этой системы:

• Работает с любой жидкостью (вода, масло и т. Д.).
• Дальность действия до 250 см (включая высоту танка).
• Точное измерение (погрешность до 2 см) с помощью HC-SR04, Ping и т. Д.
• Выход управления двигателем.

• Калибровка (во время выполнения) доступна для:

  • Уровень земли: может быть откалиброван для любого резервуара (до 250 см высотой) во время работы системы с помощью кнопки.
  • Уровни включения и выключения двигателя: уровни включения и выключения могут быть установлены с помощью предустановок и кнопки изменения режима.
• Индикация запрета на «0 см».
• Работает от 5В постоянного тока.

Детали, необходимые для сборки:

1. Arduino (или ATMega 328 с программатором).
2. HC-SR04 или любой обычный модуль ультразвукового датчика.
3. Пресеты (20K или 10K) - 2 шт.
4. Мужской заголовок - 6 контактов
5. Женский заголовок 16 Pin
6. Микропереключатель с щелчком
7. Тумблерный микровыключатель
8. Резистор 10 кОм 1/4 Вт
9. 1N4007 Диод
10. Разъем питания постоянного тока
11. Резистор 220E
12. Veroboard (или макет, если хотите)
13. Монтажные провода
14. ЖК-экран 16 * 2 с прикрепленными штыревыми разъемами
15. Драйвер мотора и мотор (если хотите)
16. Базовые знания в области электроники и Arduino

Шаг 1: Принципиальная схема

Шаг 2: Работа

В нашей сенсорной плате есть ультразвуковые компоненты Tx и Rx. Датчик считывает расстояние от поверхности жидкости. Tx - это в основном динамик с частотой 40 кГц, который посылает импульсы ультразвукового звука с частотой 40 кГц. Время отправки импульса и время приема импульса отмечается для каждого импульса. Эти импульсы воспринимаются MCU.

MCU отмечает разницу во времени, а затем использует скорость звука для расчета расстояния. MCU должен быть предварительно откалиброван для записи расстояния от уровня земли, то есть когда резервуар / контейнер пуст. Рассчитывается разница и таким образом мы получаем уровень жидкости.

Уровень отображается на ЖК-дисплее 16x2. Также другие детали показаны на экране.

Есть две предустановки для максимального и минимального предела значения генератора сигнала насоса. Сигнал генерируется, когда уровень жидкости превышает максимальный предел, установленный предустановкой. Сигнал снова переходит в низкий уровень, когда он достигает минимального предела, установленного другой предустановкой.

Калибровка расстояния до земли выполняется переключателем, который отправляет сигнал на чип atmega328, записывает текущее расстояние и устанавливает его в качестве опорного заземления.

Шаг 3: Программа - Arduino

Программа сделана на Arduino. Используйте это, чтобы записать на Atmega328 (или на любой другой).

Программа доступна на git по лицензии GPL-3.0.

Скомпилированный шестнадцатеричный файл уже предоставлен для легкой загрузки с помощью arduino-builder.

Зависимости:

Библиотека Newping.

Шаг 4: Калибровка и данные

На ЖК-экране отображается текущий уровень (отличие) от откалиброванного уровня.

Две предустановки определяют верхний (максимальный уровень), после которого нагрузка отключится, и нижний (минимальный уровень), после которого нагрузка включится. Под нагрузкой здесь подразумевается насос, так как эта система применима в автоматизированной насосной системе. Четыре заголовка предназначены для звукового датчика (пинга). Я использовал HC-SR04. Одна пара разъемов для двигателя (цифровой вывод 9). Требуется внешний привод насоса. Он использовал EEPROM для хранения данных калибровки.

Предусмотрены две калибровки:

• LEVEL_CAL
• MOTOR_TRIGGER_CAL

Шаг 5: Управление насосом

На плате есть 2 специальных контакта для сигнала накачки

Один выдает сигнал 5 В, когда насос необходимо включить (когда уровень жидкости опускается ниже заданного нижнего предельного значения), и дает сигнал 0 В, когда насос должен быть выключен (уровень превышает верхний предел).

Сигнал отправляется на релейную плату для управления насосом переменного тока.