Monitor Tangki Minyak WiFi: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Terdapat beberapa cara untuk memeriksa berapa banyak bahan bakar yang tersisa di tangki minyak pemanasan. Cara paling mudah adalah dengan menggunakan batang pencelup, sangat tepat tetapi tidak menyenangkan pada hari musim sejuk. Beberapa tangki dilengkapi dengan tabung penglihatan, sekali lagi memberikan petunjuk langsung mengenai tahap minyak tetapi tiub itu menjadi kuning dengan usia menjadikan bacaan sukar. Lebih buruk lagi, mereka boleh menjadi penyebab kebocoran minyak jika tidak terpencil. Alat pengukur jenis lain menggunakan apungan yang menggerakkan dail. Tidak begitu tepat dan mekanisme dapat merebut dari masa ke masa.

Mereka yang mempunyai poket dalam dapat membeli sensor jarak jauh yang dapat dilihat di dalam rumah. Sensor yang didorong oleh bateri, biasanya ultrasonik, menghantar kedalaman minyak ke penerima di rumah. Penerima utama yang digerakkan oleh induk boleh digunakan untuk melihat paras minyak atau penerima mungkin disambungkan ke internet untuk pemantauan jarak jauh. Apa yang diperlukan adalah sensor yang disambungkan dengan WiFi yang dapat memantau tangki selama bertahun-tahun dan menghantar peringatan e-mel apabila tahap minyak semakin rendah. Peranti sedemikian dijelaskan dalam Instructable ini. Sensor mengukur kedalaman minyak dengan menentukan masa berapa lama cahaya dapat dipantulkan kembali dari permukaan minyak. Setiap beberapa jam, modul ESP8266 meninjau sensor dan menghantar data ke internet. Perkhidmatan ThingSpeak percuma digunakan untuk memaparkan tahap minyak dan menghantar e-mel peringatan ketika paras minyak rendah.

Bekalan

Komponen utama yang digunakan dalam projek ini disenaraikan di bawah. Item yang paling mahal adalah sensor kedalaman, modul VL53L1X yang boleh didapati dalam talian dengan harga sekitar $ 6. Hati-hati untuk tidak memilih VL53L0X generasi sebelumnya, walaupun lebih murah, ia mempunyai prestasi yang lebih rendah dan memerlukan perisian yang berbeza. Item utama yang lain adalah modul ESP8266. Versi dengan pengatur voltan onboard dan antara muka USB pastinya lebih mudah digunakan tetapi pada arus siap sedia yang lebih tinggi, tidak sesuai untuk operasi bateri. Sebaliknya, modul asas ESP-07 digunakan dengan pilihan antena luaran untuk jarak tambahan. Komponen yang digunakan dalam projek ini adalah:

• Pemegang bateri AA
• Modul pelbagai VL53L1X
• BAT43 Diod Shottky
• Transistor 2N2222 atau serupa
• Kapasitor 100nF
• 2 x 5k perintang
• Perintang 1 x 1k
• 2 x 470 perintang Ohm
• Modul penyesuai bersiri FT232RL
• Bateri Lithium Thionyl Chloride saiz AA
• Modul mikrokontroler ESP-07
• Serba-serbi, wayar, kotak dll.

Langkah 1: Pilihan Sensor

Sensor ultrasonik umumnya digunakan untuk pengukuran tahap minyak secara komersial dan juga dalam projek DIY. HC-SR04 ultrasonik yang sedia ada atau HS-100 yang lebih baru sering digunakan dalam monitor buatan sendiri dengan kos kira-kira $ 1 atau lebih. Mereka bekerja dengan baik di bangku simpanan tetapi memberikan bacaan secara rawak ketika menunjuk ke bawah paip bolong tangki minyak untuk mencari permukaan minyak. Ini mungkin disebabkan oleh pantulan dari permukaan yang berbeza di tangki keluli, tangki plastik mungkin berfungsi lebih baik. Sebagai alternatif, sensor optik Time of Flight VL53L1X dicuba sebagai gantinya. Pembacaan dari tangki jauh lebih stabil dan jadi jenis sensor ini digunakan sebagai alternatif. Lembaran data untuk VL53L1X memberikan maklumat mengenai resolusi sensor ini dalam keadaan pengukuran yang berbeza, lihat gambar. Menggunakan masa persampelan 200ms memberikan resolusi beberapa mm. Tidak syak lagi nombor lembaran data diambil di bawah keadaan makmal sebaik mungkin dan oleh itu sensor diberi ujian cepat untuk memeriksa resolusi. Sensor diletakkan di atas paip bolong tangki minyak dan beberapa ribu bacaan dicatat menggunakan anggaran masa 200 ms. Plot pengedaran bacaan di tangki mengesahkan bahawa sensor ini dapat mengukur paras minyak dengan resolusi sekitar +/- 2mm. Dalam jangka masa yang lebih lama, terdapat tren harian di mana paras minyak turun beberapa mm semalam dan pulih ketika hari itu. Penyebab yang paling mungkin adalah minyak menguncup kerana ia menyejuk semalaman dan mengembang lagi pada kehangatan siang hari. Mungkin kisah tentang membeli minyak mengikut jumlah pada hari sejuk adalah benar.

Langkah 2: Rajah Litar

Gambarajah litar menunjukkan bagaimana modul ESP-07 disambungkan ke VL53L1X. Penyesuai USB FT242 disambungkan buat sementara waktu ke ESP-07 untuk memuat naik perisian dan memeriksa operasi. Apabila ESP-07 dimasukkan ke dalam tidur nyenyak, arus turun menjadi sekitar 20 uA, isyarat bangun semula mengatur semula peranti melalui diod. Adalah mungkin untuk meletakkan sensor dalam keadaan standby menggunakan pin XSHUT tetapi terbukti lebih mudah menghidupkan sensor hidup dan mati menggunakan transistor. Apabila ESP-07 bangun, sensor dihidupkan dan kemudian dimatikan setelah bacaan diambil. Ini juga mempunyai kelebihan untuk menghilangkan arus siaga VL53L1X. Ketika memuat naik program baru, perintang 5k perlu menahan antara ground dan GPIO0 kerana unit ini dihidupkan untuk memasuki mod flash. Setelah memuat naik kod, hidupkan dan matikan peranti untuk berjalan seperti biasa.

Langkah 3: Kuasa Bateri

Bateri lithium-thionyl chloride (Li-SOCI2) bersaiz AA tunggal digunakan untuk menggerakkan projek ini. Mencari di internet harus mencari pembekal bateri jenis ini dengan harga serendah $ 2 setiap satu. Kelebihan besar bateri ini ialah 3.6V yang stabil sepanjang hayat bateri, sesuai untuk menghidupkan cip ESP8266 tanpa memerlukan peraturan voltan tambahan. Tangki minyak pemanasan berlangsung selama berbulan-bulan dan oleh itu paras minyak hanya perlu diperiksa beberapa kali paling banyak hari. Pengukuran pada monitor yang lengkap memberikan arus tidur dalam 22uA. Bentuk gelombang voltan melintasi perintang 0,5 Ohm dalam litar bateri menunjukkan arus rata-rata 75 mA selama 6.9 saat ketika terjaga. Selama setahun, litar akan menggunakan 193 mAh dalam mod tidur. Sekiranya pengukuran paras minyak dilakukan setiap 7 jam maka 180 mAh digunakan setiap tahun. Atas dasar ini, bateri 2600 mAh akan bertahan lebih dari 6 tahun.

Langkah 4: Perisian

Perpustakaan Pololu Arduino VL53L1X digunakan untuk memulakan sensor jarak dan mengakses bacaan jarak. Kod untuk menghantar data ke ThingSpeak berasal dari contoh Moisture Sensor mereka dan beberapa kod tambahan mendorong transistor yang memberi kuasa kepada sensor. ESP8266 hanya dapat tidur nyenyak hingga 70 minit dan bangun semula. Cara mengatasi masalah ini adalah membiarkan cip bangun dan segera menghidupkannya kembali, menyimpan ingatan. Semasa monitor menyambung ke rangkaian WiFi anda, anda perlu memasukkan SSID WiFi dan kata laluan anda ke dalam kod. Juga, jika anda menggunakan ThingSpeak, kemudian tambahkan kod API anda. Sketsa Arduino untuk memuat naik dilampirkan dalam fail teks. Ia perlu menyalin ke IDE Arduino anda. Sebelum menukar kod, sambungkan GPIO0 ke ground melalui perintang 5k sebelum menghidupkan. Kod untuk menyambungkan ESP-07 ke rangkaian WiFI banyak digunakan dalam projek lain. Dalam kes ini, masa yang lebih lama diperlukan dalam gelung penyambung untuk memeriksa bahawa sambungan dibuat. Kira-kira 500 ms digunakan secara umum tetapi diperlukan 5000 ms dalam penyediaan WiFi ini, patut diselaraskan jika ada masalah sambungan. Butiran mengenai penerimaan peringatan e-mel dari ThingSpeak dijelaskan dalam Water Saltener Salt Monitor Instructable.

Langkah 5: Perhimpunan

Komponen untuk monitor disambungkan dengan gaya "sarang burung" di sekitar modul ESP-07, dengan apa sahaja yang mungkin kekurangan. Modul mudah rosak kerana terlalu banyak haba dan oleh itu sambungan ini perlu disolder sekali dan cepat. Monitor dipasang dalam dua peringkat. Pertama sekali sensor dan ESP-07 disambungkan dengan penyesuai USB sementara untuk memprogramkan ESP-07 menggunakan Arduino IDE. Menggunakan waktu tidur yang singkat 10 saat akan segera menunjukkan jika cip tersebut menyambung ke rangkaian WiFi dan menghantar bacaan ke ThingSpeak. Setelah semuanya berfungsi dengan betul, cip diprogramkan semula dengan waktu tidur yang diinginkan. LED merah harus dilepaskan dari modul untuk meminimumkan penggunaan semasa. Sekiranya antena luaran disambungkan, pautan antena seramik juga perlu dilepaskan. Jangan mengoperasikan cip tanpa antena, kuasa akan menggoreng cip daripada pergi ke ruang angkasa. Peringkat kedua melibatkan melepaskan penyesuai USB dan memasang komponen dalam kotak. Modul VL53L1X dipasang di dalam penutup tangki bolong menggunakan dua nilon menonjolkan spacer. Pastikan sensor mempunyai pandangan yang jelas dari permukaan minyak, tidak ada daun, jaring laba-laba atau labah-labah yang menghalangi. Juga, jauhkan wayar penyambung dari sensor untuk mengelakkan pantulan palsu.

Langkah 6: Pemasangan

Tutup ventilasi diganti pada tangki minyak memastikannya rata dan tidak ada halangan dari sensor ke permukaan minyak. Monitor dipasang di sebelah bolong, magnet kecil digunakan untuk menyimpan kotak di tempatnya. Ini tidak akan berfungsi dengan tangki plastik! Sekarang duduk dan periksa tahap minyak dari keselesaan rumah anda.

Klik untuk melihat tahap tangki minyak saya.