UltraSonic Liquid Level Controller: 6 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Giriş Yəqin ki, bildiyiniz kimi, İranda quraq hava var və ölkəmdə su çatışmazlığı var. Bəzən, xüsusən yay aylarında, hökumətin suyu kəsdiyini görmək olar. Mənzillərin əksəriyyətində su çəni var. Mənzildə su verən 1500 litrlik çən var. Həmçinin mənzildə 12 yaşayış binası var. Nəticədə tankın tezliklə boşalacağını gözləmək olar. Binaya su göndərən tanka bir su nasosu quraşdırılmışdır. Tank boş olduqda, nasos susuz işləyir. Bu vəziyyət motor istiliyinin artmasına səbəb olur və bu müddət ərzində nasosun sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Bir müddət əvvəl bu nasos arızası bizim üçün ikinci dəfə oldu və mühərriki açdıqdan sonra bobin tellərinin yandığını gördük. Pompanı dəyişdirdikdən sonra yenidən bu problemin qarşısını almaq üçün suyun səviyyəsinə nəzarətçi etmək qərarına gəldim. Su tankdakı minimum həddən aşağı düşəndə nasosun enerji təchizatını kəsmək üçün bir dövrə qurmağı planlaşdırdım. Su yüksək həddə çatana qədər nasos işləməyəcək. Yüksək limiti keçdikdən sonra dövrə yenidən enerji təchizatına qoşulacaq. Başlanğıcda, uyğun bir sxem tapa biləcəyimi öyrənmək üçün internet üzərindən axtardım. Ancaq uyğun bir şey tapmadım. Bəzi Arduino əsaslı su göstəriciləri var idi, amma problemimi həll edə bilmədi. Nəticədə su səviyyəsi nəzarətçimi dizayn etmək qərarına gəldim. Parametrləri təyin etmək üçün sadə bir qrafik istifadəçi interfeysi olan hamısı bir arada paket. Ayrıca, cihazın fərqli vəziyyətlərdə etibarlı olduğundan əmin olmaq üçün EMC standartlarını nəzərdən keçirməyə çalışdım.

Addım 1: Prinsip

Yəqin ki, əvvəllər prinsipi bilirsiniz. Ultrasonik nəbz siqnalı bir cisimə doğru yayıldıqda, cisim tərəfindən əks olunur və əks -sədası göndərənə qayıdır. Ultrasonik nəbzlə gedən vaxtı hesablasanız, cismin məsafəsini tapa bilərsiniz. Bizim vəziyyətimizdə maddə sudur.

Diqqət yetirin ki, suya olan məsafəni tapdığınız zaman tankdakı boş yerin həcmini hesablayırsınız. Suyun həcmini əldə etmək üçün tankın ümumi həcmindən hesablanmış həcmi çıxarmaq lazımdır.

Addım 2: Sensor, Güc Təchizatı və Nəzarətçi

Avadanlıq

Sensor üçün JSN-SR04T suya davamlı ultrasəs sensoru istifadə etdim. İş rejimi HC-SR04 (echo və trig pin) kimidir.

Xüsusiyyətlər:

• Məsafə: 25 sm -dən 450 sm -ə qədər
• İş gərginliyi: DC 3.0-5.5V
• İşləmə cərəyanı: ＜ 8mA
• Dəqiqlik: ± 1 sm
• Tezlik: 40 kHz
• İşləmə temperaturu: -20 ~ 70 ℃

Bu nəzarətçinin bəzi məhdudiyyətləri olduğunu unutmayın. məsələn: 1- JSN-SR04T 25CM-dən aşağı məsafəni ölçə bilməz, buna görə də sensoru suyun səthindən ən az 25CM yuxarıda quraşdırmalısınız. Üstəlik, maksimum məsafə ölçüsü 4.5M -dir. Bu sensor böyük tanklar üçün uyğun deyil. 2- bu sensor üçün dəqiqlik 1CM-dir. Nəticədə, tankın diametrindən asılı olaraq, cihazın göstərəcəyi həcm qətnaməsi dəyişə bilər. 3- Səs sürəti temperaturdan asılı olaraq dəyişə bilər. Nəticədə, dəqiqlik müxtəlif bölgələrdən təsirlənə bilər. Ancaq bu məhdudiyyətlər mənim üçün həlledici deyildi və dəqiqlik uyğun idi.

Nəzarətçi

STMicroelectronics -dən STM32F030K6T6 ARM Cortex M0 istifadə etdim. Bu mikrokontrolörün spesifikasiyasını burada tapa bilərsiniz.

Güc Təchizatı

Birinci hissə 220V/50Hz (İran Elektrik) 12VDC -ə çevirməkdir. Bu məqsədlə, HLK-PM12 aşağı addım enerji təchizatı modulundan istifadə etdim. Bu AC/DC çeviricisi, 0,25A çıxış cərəyanı ilə 90 ~ 264 VAC -ı 12VDC -ə çevirə bilər.

Yəqin ki, bildiyiniz kimi, röle üzərindəki induktiv yük, dövrə və enerji təchizatında bir neçə problemə səbəb ola bilər və enerji təchizatında çətinliklər, xüsusən də mikrokontrolördə uyğunsuzluğa səbəb ola bilər. Çözüm enerji təchizatını təcrid etməkdir. Ayrıca, röle kontaktlarında bir snubber dövrə istifadə etməlisiniz. Enerji təchizatını izolyasiya etməyin bir neçə yolu var. Məsələn, iki çıxışı olan bir transformatordan istifadə edə bilərsiniz. Üstəlik, çıxışı girişdən təcrid edə biləcək kiçik bir ölçüdə təcrid olunmuş DC/DC çeviriciləri var. Bu məqsədlə MINMAX MA03-12S09 istifadə etdim. İzolyasiyalı 3W DC/DC çeviricisidir.

Addım 3: Supervisor IC

TI App qeydinə görə: Bir gərginlik nəzarətçisi (sıfırlama inteqral dövrə [IC] olaraq da bilinir) bir sistemin enerji təchizatını izləyən bir növ gərginlik monitorudur. Gərginlik nəzarətçiləri tez -tez prosessorlar, gərginlik tənzimləyiciləri və ardıcıllıqla istifadə olunur - ümumiyyətlə, gərginlik və ya cərəyan algılamasının tələb olunduğu yerlərdə. Nəzarətçilər, gücün açılmasını təmin etmək, arızaları aşkar etmək və sistemin sağlamlığını təmin etmək üçün quraşdırılmış prosessorlar ilə əlaqə qurmaq üçün gərginlik raylarını izləyirlər. bu tətbiq qeydini burada tapa bilərsiniz. STM32 mikrokontrolörlərinin təchizat monitorunda güc kimi quraşdırılmış nəzarətçilər olmasına baxmayaraq, hər şeyin yaxşı işləyəcəyini təmin etmək üçün xarici nəzarətçi çipindən istifadə etdim. Mənim vəziyyətimdə TI -dən TL7705 istifadə etdim. Texas Instruments veb saytından bu IC üçün təsviri aşağıda görə bilərsiniz: TL77xxA inteqral dövrə təchizatı-gərginlik nəzarətçiləri ailəsi mikrokompüter və mikroprosessor sistemlərində sıfırlama nəzarətçiləri kimi istifadə üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır. Təchizat-gərginlik nəzarətçisi, SENSE girişində aşağı gərginlik şəraitində təchizatı izləyir. Gücləndirmə zamanı, VCC 3.6 V-ə yaxınlaşan bir dəyərə çatdıqda RESET çıxışı aktiv olur (aşağı) Bu nöqtədə (SENSE VIT+-ın üstündə olduğu ehtimal edildikdə), gecikmə timer funksiyası bir vaxt gecikməsini aktivləşdirir və bundan sonra RESET və RESET (DEYİL) hərəkətsiz qalın (müvafiq olaraq yüksək və aşağı). Normal iş zamanı aşağı gərginlikli bir vəziyyət meydana gəldikdə, RESET və RESET (NOT) aktiv olur.

Addım 4: Çaplı Devre Kartı (PCB)

PCB -ni iki hissədən ibarət dizayn etdim. Birincisi, lent/düz kabel ilə anakarta qoşulmuş LCD PCB, ikinci hissəsi nəzarətçi PCB -dir. Bu PCB -yə enerji təchizatı, mikrokontrolör, ultrasəs sensoru və əlaqəli komponentlər qoydum. Həm də röle, varistor və snubber dövrəsi olan güc hissəsi. Yəqin bildiyiniz kimi, dövrəmdə istifadə etdiyim bir röle kimi mexaniki rölelər həmişə işləsələr dağıla bilər. Bu problemi həll etmək üçün rölin normal yaxın təmasından (NC) istifadə etdim. Normal bir vəziyyətdə, röle aktiv deyil və normal olaraq yaxın təmas, nasos üçün güc keçirə bilər. Su aşağı həddən aşağı düşəndə, röle açılacaq və bu da gücü kəsəcək. Bunu söyləyərək, NC və COM kontaktlarında snubber dövrəsini istifadə etməyimin səbəbi budur. Pompanın yüksək gücə malik olduğuna gəldikdə, bunun üçün ikinci 220 röleyi istifadə etdim və PCB üzərindəki röle ilə idarə edirəm.

Altium PCB faylları və Gerber faylları kimi PCB fayllarını mənim GitHub -dan buradan yükləyə bilərsiniz.

Addım 5: Kod

STMicroelectronics-dən kod hazırlamaq üçün hamısı bir arada olan STM32Cube IDE-dən istifadə etdim. GCC ARM kompilyatoru olan Eclipse IDE -yə əsaslanır. Ayrıca, içərisində STM32CubeMX var. Ətraflı məlumatı burada tapa bilərsiniz. Əvvəlcə tank xüsusiyyətlərimizi (Boy və Çap) ehtiva edən bir kod yazdım. Ancaq fərqli xüsusiyyətlərə əsaslanan parametrləri təyin etmək üçün onu GUI olaraq dəyişdirmək qərarına gəldim.

Addım 6: Tanka quraşdırma

Sonda, PCB -ni sudan qorumaq üçün sadə bir qutu hazırladım. Ayrıca, tankın üstündə sensoru taxmaq üçün bir deşik etdim.