WaterLevelAlarm - SRO2001: 9 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Прежде чем объяснять вам подробности своей реализации, я расскажу вам небольшую историю;)

Я живу в деревне, и, к сожалению, у меня нет городской канализации, поэтому у меня есть канализация, которая работает с подъемным насосом. Обычно все работает нормально до того дня, когда у меня на несколько дней отключили электричество из-за шторма …

Вы видите, к чему я клоню? Нет?

Ну, а без электричества насос для слива воды из ямы уже не работает!

И, к сожалению для меня, я не подумал об этом в то время … поэтому уровень воды поднимался, снова и снова, до колодца, где насос почти полон! Это может повредить всю систему (что слишком дорого…)

Поэтому у меня возникла идея сделать сигнализацию, чтобы предупредить меня, когда вода в насосном колодце достигает ненормального уровня. Таким образом, если возникнет проблема с насосом или произойдет отключение электроэнергии, прозвучит сигнал тревоги, и я смогу немедленно вмешаться, прежде чем произойдет какое-либо серьезное повреждение.

Вот и объяснения!

Шаг 1. Инструменты и электронные компоненты

Компоненты электроники:

- 1 микросхема PIC 12F675

- 2 кнопки мгновенного переключения

- 1 светодиод

- 1 зуммер

- 1 модуль повышения DC-DC (потому что моему зуммеру требуется 12 В, чтобы быть громким)

- 4 резистора (180 Ом; 2 х 10 кОм; 100 кОм)

- 1 детектор (поплавок)

- 1 аккумуляторный отсек

- 1 печатная плата

- 1 пластиковая коробка / футляр

Инструменты:

- Программист для ввода кода в Microchip 12F675 (например, PICkit 2)

- мини-блок питания 4,5 В

Я советую вам использовать Microchip MPLAB IDE (бесплатное ПО), если вы хотите изменить код, но вам также понадобится компилятор CCS (условно-бесплатная). Вы также можете использовать другой компилятор, но вам потребуется много изменений в программе.

Но я предоставлю вам свой. HEX-файл, чтобы вы могли вставить его прямо в микроконтроллер.

Шаг 2: Обязательства

- Система должна быть энергонезависимой, чтобы работать в случае отключения электроэнергии.

- Система должна иметь автономность не менее 1 года (я провожу санитарное обслуживание один раз в год).

- Тревога должна быть слышна со среднего расстояния. (около 50 метров)

- Система должна поместиться в относительно небольшую коробку.

Шаг 3: Схема

Вот схема, созданная с помощью CADENCE Capture CIS Lite. Разъяснение роли компонентов:

- 12F675: микроконтроллер, управляющий входами и выходами

- SW1: кнопка управления

- SW2: кнопка сброса

- D1: светодиодный индикатор состояния

- R1: подтягивающий резистор для MCLR

- R2: понижающий резистор для управления кнопками управления

- R3: токоограничивающий резистор для светодиода D1

- R4: токоограничивающий резистор в датчике

- PZ1: зуммер (сигнал тревоги)

- J3 и J4: разъемы с промежуточным модулем повышения DC-DC

Модуль повышения DC-DC не является обязательным, вы можете напрямую подключить зуммер к микроконтроллеру, но я использую его, чтобы повысить уровень звука моего зуммера, потому что его рабочее напряжение составляет 12 В, а выходное напряжение микроконтроллера составляет всего 4,5 В.

Шаг 4: Создание прототипа на макетной плате

Соберем компоненты на макетной плате по схеме выше и запрограммируем микроконтроллер!

Сказать особо нечего, кроме того, что я добавил мультиметр в режиме амперметра последовательно с креплением для измерения его потребления тока.

Потребляемая мощность должна быть как можно ниже, поскольку система должна работать 24 часа в сутки и иметь автономность не менее 1 года.

На мультиметре мы видим, что энергопотребление системы составляет всего 136 мкА, когда микроконтроллер запрограммирован финальной версией программы.

При питании системы от 3 батареек по 1,5 В 1200 мАч она обеспечивает автономность:

3 * 1200 / 0,136 = 26470 H автономности, примерно 3 года!

Я могу получить такую автономность, потому что я перевел микроконтроллер в режим SLEEP в программе, так что давайте посмотрим программу!

Шаг 5: Программа

Программа написана на языке C с помощью MPLAB IDE, а код компилируется с помощью CCS C Compiler.

Код полностью прокомментирован и довольно прост для понимания. Я разрешаю вам загружать исходники, если вы хотите узнать, как он работает, или если вы хотите его изменить.

Короче говоря, микроконтроллер находится в режиме ожидания, чтобы максимально сэкономить энергию, и он просыпается, если на его выводе 2 происходит изменение состояния:

Когда датчик уровня жидкости активирован, он действует как размыкающий переключатель, и поэтому напряжение на контакте 2 изменяется с высокого на низкое). После этого микроконтроллер подает сигнал тревоги для предупреждения.

Обратите внимание, что можно сбросить микроконтроллер с помощью кнопки SW2.

См. Ниже zip-файл проекта MPLAB:

Шаг 6: Пайка и сборка

Я привариваю компоненты к плате согласно приведенной выше схеме. Нелегко разместить все компоненты, чтобы получилась чистая цепь, но я очень доволен результатом! Закончив сварку, я нанес горячий клей на провода, чтобы убедиться, что они не смещаются.

Я также сгруппировал провода, идущие на передней стороне коробки, вместе с «термоусадочной трубкой», чтобы сделать ее чище и прочнее.

Затем я просверлил переднюю панель корпуса, чтобы установить две кнопки и светодиод. Затем, наконец, припаяйте провода к компонентам передней панели, скрутив их вместе. Затем горячий клей, чтобы он не двигался.

Шаг 7: Схема работы системы

Вот схема работы системы, а не программы. Это какое-то мини-руководство пользователя. Я прикрепил PDF-файл схемы.

Шаг 8: видео

Я сделал короткое видео, чтобы проиллюстрировать, как работает система, с комментариями на каждом этапе.

На видео я вручную манипулирую датчиком, чтобы показать, как он работает, но когда система будет на своем последнем месте, будет длинный кабель (около 5 метров), который пойдет от сигнализации к датчику, установленному в колодце, где уровень воды необходимо контролировать.

Шаг 9: Заключение

Вот я и подошел к концу этого проекта, это очень скромный маленький проект, но я думаю, что он может быть полезен новичку в электронике в качестве основы или дополнения к проекту.

Я не знаю, будет ли мой стиль письма правильным, потому что я частично использую автоматический переводчик, чтобы работать быстрее, и, поскольку я изначально не говорю по-английски, я думаю, что некоторые предложения, вероятно, будут странными для людей, прекрасно пишущих по-английски.

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии по поводу этого проекта, дайте мне знать!