ულტრაბგერითი სატანკო დონის მეტრი: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

საჭიროა თუ არა სითხის დონის მონიტორინგი დიდი დიამეტრის ჭაში, ავზში ან ღია კონტეინერში? ეს სახელმძღვანელო გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა გააკეთოთ სონარის უკონტაქტო სითხის დონის მრიცხველი იაფი ელექტრონიკის გამოყენებით!

ზემოთ მოყვანილი ესკიზი გვიჩვენებს მიმოხილვას, თუ რისკენ ვიღებდით ამ პროექტს. ჩვენს საზაფხულო კოტეჯს აქვს დიდი დიამეტრის ჭა, რომელიც სასმელ წყალს ამარაგებს სახლში გამოსაყენებლად. ერთ დღეს, მე და ჩემმა ძმამ ვისაუბრეთ იმაზე, თუ როგორ იყენებდა ჩვენი ბაბუა წყლის დონის გაზომვას ხელით, რათა თვალყური ადევნოს წყლის მოხმარებას და შემოდინებას მთელი ზაფხულის განმავლობაში, რათა თავიდან აიცილოს ოვერდრაფტი. ჩვენ ვფიქრობდით, რომ თანამედროვე ელექტრონიკით ჩვენ უნდა შეგვეძლოს ტრადიციის გამოცოცხლება, მაგრამ ნაკლები ხელით შრომით. პროგრამირების რამდენიმე ხრიკით, ჩვენ შევძელით არდუინოს გამოყენება სონარის მოდულით, რათა გავზომოთ მანძილი წყლის ზედაპირამდე (ლ) გონივრული საიმედოობით და mill რამდენიმე მილიმეტრის სიზუსტით. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ შეგვიძლია შევაფასოთ დარჩენილი მოცულობა V, ცნობილი დიამეტრის D და L სიღრმის გამოყენებით, დაახლოებით liter 1 ლიტრი სიზუსტით.

იმის გამო, რომ ჭაბურღილი მდებარეობს სახლიდან დაახლოებით 25 მეტრში და ჩვენ გვინდოდა ჩვენება შენობაში, ჩვენ ავირჩიეთ ორი არდუინოს გამოყენება, მათ შორის მონაცემთა ბმულით. თქვენ შეგიძლიათ მარტივად შეცვალოთ პროექტი, რომ გამოიყენოთ მხოლოდ ერთი Arduino, თუ ეს თქვენთვის ასე არ არის. რატომ არ გამოიყენოთ მონაცემთა უკაბელო გადაცემა? ნაწილობრივ სიმარტივისა და სიმტკიცის გამო (მავთული ნაკლებად სავარაუდოა, რომ დაზიანდეს ტენიანობით) და ნაწილობრივ იმიტომ, რომ ჩვენ გვსურდა თავიდან ავიცილოთ ბატარეების გამოყენება სენსორის მხარეს. მავთულის საშუალებით ჩვენ შეგვიძლია გადავიტანოთ მონაცემთა გადაცემა და ენერგია ერთი და იმავე კაბელის საშუალებით.

1) არდუინოს მოდული სახლში ეს არის მთავარი არდუინოს მოდული. ის გაგზავნის სიგნალს არდუინოს ჭაში, მიიღებს გაზომულ მანძილს და გამოაქვეყნებს გამოთვლილ წყლის მოცულობას ეკრანზე.

2) არდუინოს და სონარის მოდული ელექტრონიკა ჩაშენებულია (შედარებით ჰერმეტულ) ყუთში, პლასტმასის მილი მიმაგრებულია სონარის მოდულის მიმღებ მხარეს. მილის დანიშნულებაა გაზომვის შეცდომების შემცირება ხედვის ველის შემცირებით ისე, რომ მიმღების მიერ მხოლოდ წყლის ზედაპირი იყოს "დანახული".

ნაბიჯი 1: ნაწილები, ტესტირება და პროგრამირება

ჩვენ გამოვიყენეთ შემდეგი ნაწილები ამ პროექტში:

• 2 x Arduino (ერთი სითხის დონის გასაზომად, ერთი შედეგების ჩვენებაზე ეკრანზე)
• ძირითადი 12V კვების ბლოკი
• ულტრაბგერითი (სონარის) მოდული HC-SR04
• LED ჩვენების მოდული MAX7219
• 25 მ სატელეფონო კაბელი (4 მავთული: დენის, მიწის და 2 მონაცემთა სიგნალი)
• სამონტაჟო ყუთი
• ცხელი წებო
• Solder

ნაწილების ღირებულება: დაახლოებით 70 ევრო

იმისათვის, რომ დავრწმუნდეთ, რომ ყველაფერი მუშაობს ისე, როგორც უნდა, ჩვენ ყველამ გავაკეთეთ შედუღება, გაყვანილობა და მარტივი სკამის ტესტირება. ულტრაბგერითი სენსორისა და LED მოდულის უამრავი მაგალითია ინტერნეტში, ასე რომ, ჩვენ უბრალოდ გამოვიყენეთ ისინი, რათა დავრწმუნდეთ, რომ გაზომილ მანძილს აქვს აზრი (სურათი 1) და რომ ჩვენ შევძელით ულტრაბგერითი ასახვის დაჭერა წყლის ზედაპირიდან- საიტი (სურათი 2). ჩვენ ასევე ჩავატარეთ მონაცემთა ბმულის საფუძვლიანი ტესტირება, რათა დავრწმუნდეთ, რომ ის მუშაობს ოდესმე დიდ დისტანციებზე, რაც საერთოდ არ წარმოადგენდა პრობლემას.

არ შეაფასოთ ამ საფეხურზე დახარჯული დრო, რადგან სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რომ სისტემა მუშაობს მანამ, სანამ ძალისხმევას არ იშურებს ყველაფერი ლამაზად ყუთებში მოათავსოთ, კაბელები ამოთხრას და ა.შ.

ტესტირების დროს ჩვენ მივხვდით, რომ სონარის მოდული ზოგჯერ იღებს ხმის ასახვას ჭაბურღილის სხვა ნაწილებიდან, როგორიცაა გვერდითი კედლები და წყალმომარაგების მილი და არა წყლის ზედაპირი. ეს იმას ნიშნავდა, რომ გაზომილი მანძილი მოულოდნელად იქნებოდა ბევრად უფრო მოკლე ვიდრე წყლის დონემდე არსებული რეალური მანძილი. ვინაიდან ჩვენ არ შეგვიძლია უბრალოდ გამოვიყენოთ საშუალო მაჩვენებელი ამ ტიპის გაზომვის შეცდომის გამოსასწორებლად, ჩვენ გადავწყვიტეთ უარი ვთქვათ ნებისმიერი ახალი გაზომილი დისტანციაზე, რომელიც ძალიან განსხვავდებოდა ახლანდელი მანძილის შეფასებისაგან. ეს არ არის პრობლემური, რადგან ჩვენ ველით, რომ წყლის დონე მაინც ნელა შეიცვლება. გაშვებისას, ეს მოდული განახორციელებს გაზომვების სერიას და შეარჩევს ყველაზე დიდ მნიშვნელობას (ანუ წყლის ყველაზე დაბალ დონეს), როგორც ყველაზე სავარაუდო საწყის წერტილს. ამის შემდეგ, გადაწყვეტილების "შენახვა/გაუქმების" გარდა, სავარაუდო დონის ნაწილობრივი განახლება გამოიყენება შემთხვევითი გაზომვის შეცდომების გასასუფთავებლად. ასევე მნიშვნელოვანია დაუშვას ყველა ექო ჩამქრალი ახალი გაზომვის ჩატარებამდე - ყოველ შემთხვევაში ჩვენს შემთხვევაში, როდესაც კედლები ბეტონისაა და, შესაბამისად, ძალიან ეხმიანება.

კოდის საბოლოო ვერსია, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ ორი არდუინოსთვის, შეგიძლიათ იხილოთ აქ:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

ნაბიჯი 2: სამოქალაქო სამუშაოები

ვინაიდან ჩვენი ჭაბურღილი სახლიდან მოშორებით მდებარეობდა, გაზონში უნდა შევქმნათ პატარა თხრილი, რომელშიც კაბელი უნდა ჩავსვათ.

ნაბიჯი 3: ყველა კომპონენტის დაკავშირება და მონტაჟი

შეაერთეთ ყველაფერი ისე, როგორც იყო ტესტირების დროს და ვიმედოვნებთ, რომ ის კვლავ მუშაობს! დაიმახსოვრეთ, რომ შეამოწმოთ, რომ ერთ Arduino– ზე TX pin მიდის მეორის RX– ზე და პირიქით. როგორც ნაჩვენებია სურათზე 1, ჩვენ გამოვიყენეთ ტელეფონის კაბელი არდუინოს ჭაში ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის, რათა თავიდან ავიცილოთ ბატარეები.

მეორე და მესამე სურათი გვიჩვენებს პლასტმასის მილის მოწყობას, გადამცემი მოთავსებულია მილის გარეთ და მიმღები შიგნით (დიახ, ეს იყო არასასიამოვნო სროლის პოზიცია …)

ნაბიჯი 4: კალიბრაცია

დარწმუნდით, რომ სენსორიდან წყლის დონემდე მანძილი სწორად არის გათვლილი, დაკალიბრება მხოლოდ ჭაბურღილის დიამეტრის და მთლიანი სიღრმის გაზომვის საკითხი იყო, რათა სითხის მოცულობა გამოითვალოს. ჩვენ ასევე დავარეგულირეთ ალგორითმის პარამეტრები (გაზომვებს შორის დრო, ნაწილობრივი განახლების პარამეტრები, საწყისი გაზომვების რაოდენობა), რათა მივიღოთ ძლიერი და ზუსტი გაზომვა.

რამდენად კარგად აკონტროლებდა სენსორი სითხის დონეს?

ჩვენ მარტივად ვხედავდით ონკანის რამდენიმე წუთის გაწმენდის ან ტუალეტის გაწმენდის ეფექტს, რაც გვინდოდა. ჩვენ კი დავინახეთ, რომ ჭაბურღილი შედარებით პროგნოზირებადი სიჩქარით ივსებოდა ღამით - ეს ყველაფერი ეკრანზე ერთი შეხედვით. წარმატებები!

შენიშვნა:- დრო-მანძილის გარდაქმნა ამჟამად არ ასწორებს ტემპერატურის ცვალებადობის გამო ხმის სიჩქარის ცვლილებებს. ეს შეიძლება იყოს მომავლის სასიამოვნო დამატება, რადგან ჭაბურღილის ტემპერატურა საკმაოდ შეიცვლება!

ნაბიჯი 5: გრძელვადიანი გამოყენება

1 წლიანი განახლება: სენსორი მუშაობს უნაკლოდ ტენიანობის მიუხედავად კოროზიის და დაზიანების ნიშნების გარეშე! წლის განმავლობაში ერთადერთი საკითხი იყო ის, რომ კონდენსაცია გროვდება სენსორზე ცივი ამინდის დროს (ზამთარში), რაც აშკარად ბლოკავს სენსორს. ეს არ არის საკითხი ჩვენს შემთხვევაში, რადგან ჩვენ გვჭირდება მხოლოდ კითხვა ზაფხულში, მაგრამ სხვა მომხმარებლებს შეიძლება მოუწიონ შემოქმედება!:) იზოლაცია ან ვენტილაცია, ალბათ, მისაღები გადაწყვეტილებებია. ბედნიერი გამოგონება!