Meter Tahap Tangki Ultrasound: 5 Langkah (dengan Gambar)

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

Perlu memantau tahap bendalir dalam sumur berdiameter besar, tangki, atau bekas terbuka? Panduan ini akan menunjukkan cara membuat meter tahap cecair tanpa sentuhan sonar menggunakan elektronik yang murah!

Sketsa di atas menunjukkan gambaran keseluruhan mengenai apa yang kami mahukan dengan projek ini. Pondok musim panas kami mempunyai sumur berdiameter besar untuk membekalkan air minum untuk digunakan di rumah. Suatu hari, saya dan saudara saya bercakap tentang bagaimana datuk kita biasa mengukur paras air secara manual untuk mengawasi penggunaan dan kemasukan air sepanjang musim panas untuk mengelakkan berlakunya overdraf. Kami berpendapat bahawa dengan elektronik moden kita seharusnya dapat menghidupkan semula tradisi, tetapi dengan tenaga kerja manual yang kurang. Dengan beberapa trik pengaturcaraan, kami berjaya menggunakan Arduino dengan modul sonar untuk mengukur jarak ke permukaan air (l) dengan kebolehpercayaan dan ketepatan ± beberapa milimeter. Ini bermaksud bahawa kita dapat mengira volume V yang tersisa, menggunakan diameter D dan kedalaman L yang diketahui, dengan ketepatan ± 1 liter.

Kerana telaga terletak sekitar 25m dari rumah dan kami mahukan paparan di dalam rumah, kami memilih untuk menggunakan dua Arduino dengan pautan data di antara. Anda boleh mengubah suai projek dengan mudah hanya menggunakan satu Arduino jika ini bukan masalah untuk anda. Mengapa tidak menggunakan pemindahan data tanpa wayar? Sebahagiannya disebabkan kesederhanaan dan ketahanan (wayar cenderung tidak rosak oleh kelembapan) dan sebahagiannya kerana kami ingin mengelakkan penggunaan bateri di sisi sensor. Dengan wayar, kita dapat mengarahkan pemindahan data dan kuasa melalui kabel yang sama.

1) Modul Arduino di rumahIni adalah modul Arduino utama. Ia akan mengirimkan isyarat pemicu ke Arduino di telaga, menerima jarak yang diukur dan memaparkan jumlah air yang tersisa pada paparan.

2) Modul Arduino dan sonar sisi Tujuan Arduino ini hanyalah untuk menerima isyarat pencetus dari rumah, melakukan pengukuran dan menghantar kembali jarak dari modul sonar ke permukaan air. Elektronik dibina ke dalam kotak (relatif kedap udara), dengan paip plastik yang terpasang pada bahagian penerima modul sonar. Tujuan paip adalah untuk mengurangkan kesalahan pengukuran dengan mengurangkan bidang pandangan sehingga hanya permukaan air yang "dilihat" oleh penerima.

Langkah 1: Bahagian, Ujian & Pengaturcaraan

Kami menggunakan bahagian berikut dalam projek ini:

• 2 x Arduino (satu untuk mengukur tahap cecair, satu untuk menunjukkan hasil pada paparan)
• Bekalan kuasa 12V asas
• Modul ultrabunyi (sonar) HC-SR04
• Modul paparan LED MAX7219
• Kabel telefon 25 m (4 wayar: Power, ground dan 2 data signal)
• Kotak pelekap
• Gam panas
• Pateri

Kos alat ganti: Lebih kurang € 70

Untuk memastikan semuanya berfungsi sebagaimana mestinya, kami melakukan semua ujian pematerian, pendawaian dan bangku sederhana terlebih dahulu. Terdapat banyak contoh program untuk sensor ultrasound dan modul LED dalam talian, jadi kami hanya menggunakannya untuk memastikan bahawa jarak yang diukur masuk akal (gambar 1) dan bahawa kami dapat menangkap pantulan ultrasonik dari permukaan air pada- laman web (gambar 2). Kami juga melakukan pengujian menyeluruh pada pautan data untuk memastikan bahawa ia berfungsi untuk jarak jauh, yang ternyata tidak menjadi masalah sama sekali.

Jangan memandang rendah masa yang dihabiskan untuk langkah ini, kerana sangat penting untuk mengetahui bahawa sistem ini berfungsi sebelum melakukan usaha untuk memasangkan semuanya dengan baik ke dalam kotak, menggali kabel dll.

Semasa ujian, kami menyedari bahawa modul sonar kadang-kadang mengambil pantulan suara dari bahagian lain dari sumur, seperti dinding sisi dan tiub bekalan air, dan bukan permukaan air. Ini bermaksud bahawa jarak yang diukur secara tiba-tiba akan jauh lebih pendek daripada jarak sebenar ke permukaan air. Oleh kerana kita tidak boleh menggunakan rata-rata untuk menghapuskan jenis ralat pengukuran ini, kami memutuskan untuk membuang jarak baru yang diukur yang terlalu berbeza dari anggaran jarak semasa. Ini tidak bermasalah kerana kita menjangkakan paras air akan berubah agak perlahan pula. Semasa memulakan, modul ini akan melakukan satu siri pengukuran dan memilih nilai terbesar yang diterima (iaitu paras air terendah) sebagai titik permulaan yang paling mungkin. Setelah itu, sebagai tambahan kepada keputusan "simpan / buang", pembaharuan separa dari tahap yang diperkirakan digunakan untuk menyelesaikan kesalahan pengukuran rawak. Penting juga untuk membiarkan semua gema mati sebelum melakukan pengukuran baru - sekurang-kurangnya dalam kes kita di mana dindingnya terbuat dari konkrit dan oleh itu sangat bergema.

Versi terakhir kod yang kami gunakan untuk dua Arduino boleh didapati di sini:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

Langkah 2: Kerja Raya

Oleh kerana telaga kami terletak pada jarak yang jauh dari rumah, kami harus membuat parit kecil di halaman untuk meletakkan kabel.

Langkah 3: Menyambungkan dan Memasang Semua Komponen

Sambungkan semuanya seperti semasa ujian, dan harap ia masih berfungsi! Ingatlah untuk memastikan bahawa pin TX pada satu Arduino masuk ke RX yang lain, dan sebaliknya. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, kami menggunakan kabel telepon untuk menyalurkan tenaga ke Arduino di dalam sumur, untuk menghindari penggunaan bateri.

Gambar kedua dan ketiga menunjukkan susunan paip plastik, dengan pemancar diletakkan di luar paip dan penerima diletakkan di dalam (ya, ini adalah kedudukan menembak yang tidak selesa …)

Langkah 4: Penentukuran

Setelah memastikan bahawa jarak dari sensor ke permukaan air dihitung dengan betul, penentukuran hanyalah untuk mengukur diameter telaga dan kedalaman total sehingga jumlah bendalir dapat dihitung. Kami juga menyesuaikan parameter algoritma (masa antara pengukuran, parameter pembaharuan separa, jumlah pengukuran awal) untuk memberikan pengukuran yang kuat dan tepat.

Jadi sejauh mana sensor mengesan tahap bendalir?

Kami dapat dengan mudah melihat kesan pembilasan keran selama beberapa minit, atau pembilasan tandas, itulah yang kami mahukan. Kita juga dapat melihat bahawa sumur itu diisi dengan kadar yang dapat diramalkan dalam semalam - semuanya hanya sekilas pada paparan. Berjaya!

Catatan: - Penukaran jarak-waktu pada masa ini tidak memperbetulkan perubahan kelajuan suara kerana perubahan suhu. Ini mungkin penambahan masa depan yang bagus, kerana suhu di sumur akan sedikit berbeza!

Langkah 5: Penggunaan Jangka Panjang

Kemas kini 1 tahun: Sensor berfungsi dengan sempurna tanpa tanda-tanda kakisan atau kerosakan walaupun persekitarannya lembap! Satu-satunya masalah sepanjang tahun ini ialah pemeluwapan terkumpul pada sensor semasa cuaca sejuk (pada musim sejuk), yang jelas menyekat sensor. Ini bukan masalah dalam kes kami kerana kami hanya memerlukan pembacaan pada musim panas, tetapi pengguna lain mungkin harus kreatif!:) Penebat atau pengudaraan mungkin penyelesaian yang boleh dilaksanakan. Selamat mencipta!