Датчик уровня воды ардуино: Купить Датчик уровня воды (Угловой) Arduino/ESP/Raspberry Pi (Доставка РФ,СНГ)

Содержание

как правильно выбрать датчик уровня воды, классификация датчиков

ВИДЫ И ТИПЫ ВЫБОР И ПРИМЕНЕНИЕ

Отслеживание уровня воды и аналогичных жидкостей осуществляется с помощью приборов с разным типом и функционалом. Выбор конкретного варианта делают исходя из поставленных задач, внешних условий и свойств рабочей жидкости.

Во избежание ошибок и лишних трат подбор и монтаж датчиков производственного и общественного назначения доверяют специалистам. Датчики для индивидуального пользования без проблем выбираются и устанавливаются самостоятельно.

Данная группа для измерения уровня воды или других жидкостей представлена приборами с абсолютно разным принципом работы.

Эти устройства могут быть механическими, электронными, магнитными, оптическими, гидростатическими или локационными.

Они устанавливаются в местах с затруднительным или отсутствующим доступом к воде или при наличии угрозы безопасности при прямом измерении.

Простейшие датчики уровня работали за счет базовых законов физики (силы выталкивания или разницы в электропроводности разнородных сред). Современные разновидности пригодны для решения самых разных задач, включая:

  • онлайн мониторинг фактического уровня воды;
  • оповещение о достижении предельных или заданных значений уровня жидкости;
  • измерение и расчет объема рабочей жидкости в емкостях со сложной формой или скорости ее расхода;
  • хранение, накопление и обработку результатов.

Исходя из функционального назначения все датчики уровня воды делятся на уровнемеры и сигнализаторы. Первые устанавливаются с целью непрерывного мониторинга этого параметра и преобразовывают его значение в аналоговый или цифровой сигнал.

Вторые задействуются при необходимости получения сигнала или команды о достижении определенного значения уровня жидкости в емкости.

Классификация датчиков

Для чего применяется датчик уровня воды:

  1. Включает реле сигнализации в корпусе управления. Сигнализация может быть звуковая или световая.
  2. Датчик применяется для создания замкнутой схемы системы автоматического контроля воды в резервуаре.
  3. При помощи датчика уровня воды передается показатели уровня жидкости на пульт управление, а на табло отображаются конкретные резервуары.
  4. Датчик воспринимает изменения объема воды и передает сигнал при повышении максимальной отметки на реле в резервуаре.

По принципу работы можно выделить следующие виды датчиков:

  • Поплавковые датчики;
  • Гидростатические датчики;
  • Емкостные датчики;
  • Радарные датчики;
  • Ультразвуковые датчики.

Есть несколько способов измерения уровня воды:

  1. Контактный метод. При таком методе прибор устраивают на стенке в резервуаре и, к тому же на определенном уровне. После того как вода достигает показатель датчик срабатывает. К такому методу относятся гидростатические и поплавковые модели.
  2. Бесконтактный метод. Обычно такие приборы применяются для контроля жидких, твердых, сыпучих, токсичных и вязких веществ. К такому методу относятся ультразвуковые и емкостные датчики.

Как подобрать нужный

При выборе ультразвукового измерителя уровня необходимо учитывать:

  • свойства жидкости;
  • материал, из которого изготовлен резервуар, его влияние на точность измерений;
  • используемую схему обработки измерительной информации;
  • оснащение сенсора дисплеем для отображения данных и изменения настроек;
  • наличие сертификатов;
  • влияние перепадов температуры и иных внешних факторов на точность измерения;
  • материал, из которого устройство выполнено.

Вещества

Большое преимущество ультразвуковых датчиков уровня – точность измерения не зависит от физико-химических свойств жидкости: плотности, химической активности, электропроводимости и др. Прибор будет работать с водой, с молоком, с серной кислотой, нефтью. Однако в некоторых случаях они не применяются:

  • для контроля уровня кипящих жидкостей. Образующиеся при кипении воздушные пузыри имеют отличные от жидкости параметры отражения акустических волн – результаты измерений искажается;
  • при образовании на поверхности жидкости пены, которая рассеивает и поглощает ультразвуковой сигнал;
  • при контроле жидкостей, требующих постоянного перемешивания. Образующиеся при этом кавитация и вихреобразные воронки искажают отраженный сигнал, и точность измерений снижается.

Материал резервуара

Материал резервуара, внутри которого установлен акустический датчик, не влияет на точность измерений прибора. Наиболее сильный отраженный сигнал приходит от границы сред, а вторичное эхо от стен емкости слабое и откалиброванным прибором не улавливается.

Когда в силу технологических факторов, соблюдения мер безопасности и т. д., датчик внутрь емкости установить нельзя, для измерения уровня жидкости используется метод многократного отражения звуковых колебаний от внутренних стенок. Метод подразумевает установку сенсора снаружи. Измерения возможны, если резервуар изготовлен из металла, стекловолокна, стекла, пластика. Эти материалы хорошо отражают ультразвук, поэтому измерение уровня будет точным.

Многие сорта пластмасс, пористая резина и т. п. имеют близкие к жидкостям характеристики отражения ультразвуковых сигналов.

Если емкость изготовлена из этих материалов, применять наружный акустический датчик уровня жидкости нельзя, так как результаты измерений будут некорректными.

Схема обработки сигнала

Получаемый от датчика сигнал обрабатывается несколькими способами:

  1. Используется встроенный электронный блок для обработки данных, получаемых при измерениях. Информация отображается в цифровом или графическом виде на дисплее. Схема не предусматривает включение прибора в телеметрическую цепь управления и предназначена для информирования оператора об уровне жидкости в обследуемом резервуаре. Используется в переносных ультразвуковых уровнемерах для мониторинга жидкостей в герметичных емкостях.
  2. Полученный аналоговый сигнал преобразуется в цифровой прибором или дополнительным оборудованием. Получаемый сигнал передается на централизованный пульт управления. Прибор включается в единую сеть автоматического управления;
  3. Сигнализаторов контрольных точек используется как реле. При достижении жидкостью минимального запрограммированного уровня, датчик формирует сигнал, который в соответствии с заданной программой включает световую и звуковую сигнализацию, насос и т. п. Когда жидкость поднимется до следующей контрольной точки, датчик формирует команду на отключение сигнализации или насоса.

Наличие дисплея в комплектации

ЖК- дисплей отображает информацию о проводимых датчиком измерениях в реальном времени. Распространены 2 типа:

  • цифровой. Отображает цифровые значения измерений и простые статические графические изображения;
  • графический. Строит динамические графические изображения.

На дисплее отображается изменение уровня жидкости в виде динамической пиктограммы емкости. На экран выводится другая информация, получаемая сенсором: температура жидкости и газовой среды, давление, плотность и т.д.

С дисплеем удобно перепрограммировать прибор: последовательность шагов отображается на экране, подсвечиваются ошибки, выводится информация об успешном завершении процесса.

Промышленные образцы редко комплектуются дисплеями, так как рассчитаны на включение в единую систему управления.

Сертификаты на продукцию

Сертификация ультразвукового измерителя уровня – процедура, подтверждающая его соответствие определенным стандартам, подтверждаемая выдаваемыми свидетельствами:

  • сертификат соответствия требованиям Таможенного союза, которым подтверждается выполнение требований к продукции, установленных в технических регламентах Таможенного союза. Наиболее распространенный сертификат, так как для большинства групп продукции технические регламенты приняты и действуют;
  • сертификат соответствия ГОСТ Р – подтверждение проверки изделия компетентной организацией, в ходе которой доказано его соответствие международным и национальным стандартам, техническим условия, стандартам организаций. На ультразвуковые измерители уровня оформляется добровольный сертификат ГОСТ Р, так они не входят в перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации, который утвержден Постановлением Правительства РФ от 01.12.2009 № 982;
  • сертификат взрывозащиты. Подтверждает соответствие изделий требованиям ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» и возможность работы измерительных приборов во взрывоопасных средах.

Реакция датчиков уровня на перепады температуры

Скорость звука в воздухе растет с увеличением температуры. Для устранения ошибок в измерениях промышленные уровнемеры снабжаются термодатчиком. Показатели температуры учитываются микропроцессором сенсора при расчете скорости прохождения ультразвуковых волн.

Формула зависимости скорости звука в воздухе от температуры, полученная опытным путем:

С = С0 + 0,59*t°,

где С – скорость звука при измеренной температуре, С0 – скорость звука при температуре 0С°, t° — температура, измеренная термодатчиком, 0,59 – коэффициент, полученный на основании опытных измерений.

Если в сенсоре не предусмотрена автоматическая корректировка результатов измерений в зависимости от температуры, она проводиться вручную при каждом значительном перепаде температуры. В противном случае прибор будет показывать неправильные значения уровня жидкости.

Влияние внешних факторов на работу

Кроме температуры газовой среды над жидкостью, на точность работы датчика влияют внешние факторы:

  • давление газовой среды. При его изменении скорость меняется, и датчик показывает неправильные значения;
  • сильная запыленность может нарушить работу измерителя;
  • из-за высокой влажности меняется скорость прохождения звуковых волн. Прибор покажет некорректные данные.

Расчет необходимых поправок в работу датчика – сложная задача. Над поверхностью жидкости создается газовая среда, насыщенная парами жидкости. Его физические свойства отличаются от характеристик атмосферного воздуха, который служил эталоном для калибровки приборов.

Для упрощения задачи часто применяются реперы – отражающие элементы, расположенные на строго фиксированных расстояниях от излучателя. Засекая время прохождения сигнала до репера и обратно, высчитывается скорость звука в газовой среде. Это значение используется для расчета уровня жидкости.

Наличие реперов усложняет и удорожает монтаж и эксплуатацию датчиков уровня.

Материал исполнения устройства

Датчики работают в условиях агрессивной среды: повышенная влажность, пары химически активных веществ, повышенное давление. Для безотказной работы корпусы датчиков изготовлены из алюминиевых сплавом или специальных, химически стойких пластмасс. Для пожаро и взрывозащищенности и предотвращения агрессивного воздействия испарений электрические схемы и корпус приборов заливаются компаундом. В результате датчик уровня жидкости может длительное время работать без обслуживания.

Поплавковые датчики уровня воды

Поплавковый датчик уровня воды имеют несложную конструкцию, часто применяется совместно с электрическим реле. После того как достигается определенный уровень вода начинает действовать на поплавок. Он одним концом закреплен к реле. Поплавок меняют положение и таким образом, замыкает контакт реле.

Поплавковые датчики в свою очередь делятся на два вида: магнитострикционные и дискретные. Первый вариант дорогостоящий и имеет сложную конструкцию, а также показывает точные измерения воды. Дискретные модели более дешевые, но не менее надежные. Но все поплавковые датчики имеют небольшой недостаток: их необходимо погружать в воду.

Емкостные датчики уровня воды

В таких приборах предусмотрены пластины для контроля уровня воды. Об объеме воды можно судить по изменениям показателей емкости. Емкостные датчики имеют простую конструкцию, в которой отсутствуют подвижные элементы. А также отличаются своей долговечностью и надежностью при работе. Но, как и во всех приборах можно выделить некоторые недостатки:

  1. Требования к температурному режиму.
  2. Погружение в воду.

Радарные датчики уровня воды

Такие датчики могут определять повышение жидкости путем достижения отраженного сигнала, сравнения частотного сдвига, а также задержки между излучением. Радарный датчик работает как улавливать и излучатель отражения. Такие датчики являются одни из самых точных, надежных и лучших приборов.

К преимуществам радарных датчиков уровня воды можно отнести:

  1. Нет контакта с жидкой средой.
  2. Точность.
  3. Отсутствуют подвижные детали.
  4. Не привередливы к условиям работы.

А недостатком радарных датчиков является лишь их высокая стоимость.

Ультразвуковые датчики уровня воды

По принципу работы и схеме устройства ультразвуковые датчики схожи с радарными. Только в данных приборах используется ультразвук. При помощи генератора создается ультразвуковое излучение. После достижения поверхности воды оно отражается и попадает через определенное время на приемник датчика. Достоинства можно выделить такие же, как и в радарном приборе. Только схема устройство проще, а показатели не такие точные.

Особенности применения

Использование ультразвуковых измерителей имеет ряд особенностей. Например, для устранения ошибок измерений необходимо следовать алгоритму:

  • проводить и калибровку прибора при изменении состава газовой среды для установления фактической скорости звука;
  • проводить калибровку при каждом существенном изменении температуры, записывая значения скорости;
  • в дальнейшей работе прибора при перепадах температуры калибровку не проводить, а пользоваться ранее записанными показателями скорости.

Процесс настройки сенсора достаточно трудоемок. Возможна ситуация, когда изменения газовой среды в резервуаре не связаны с изменением температуры. В данном случае придется повторно проводить калибровку прибора.

Изготовление прибора своими руками

Изготовить датчик уровня воды в баке или скважине можно самостоятельно. Для того чтобы сделать простой вариант понадобится следующее:

  • Выпрямительные диоды. У деталей необходимо спилить верхнюю колбу. Должно получиться трубчатое соединение;
  • Просверлить отверстие в корпусе вывода элемента. Отверстие должно иметь диаметр 1,5 мм. В трубочку, которая изготовлена из фторопласта, нужно продеть тонкую проволоку. Вдеть проволоку в отверстие в диоде, которое заранее просверлили. Нижний конец проволоки необходимо завернуть в петлю и укрепить клеем, а нижний конец запаять;
  • Далее можно соединить деталь со схемой системы и подключить к реле сигнального индикатора.

Сделать модель более удобной и современной можно, установив монитор или циферблат.

Изготовив такой прибор, вы сможете регулировать и контролировать воду в баке, насосе или скважине. Отрегулировать схему системы контроля воды также можно самостоятельно.

Конструкция и принцип действия

Независимо от того, какой принцип действия положен в основу устройства, работает ли оно только в режиме сигнализатора или параллельно выполняет функции сторожа, автомата или управляющего механизма, конструкция прибора всегда состоит из трех основных узлов:

  • Чувствительного элемента, способного реагировать на характеристики водяного потока. Например, фактическое наличие воды, высота столба или уровень в баке, факт движения водяного потока в трубе или магистрали;
  • Балластного элемента, уравновешивающего сенсорную часть датчика. Без балласта чувствительный сенсор срабатывал бы при малейшем толчке или случайной капле воды;
  • Передающая или исполнительная часть, преобразующая сигнал сенсора, вмонтированного в датчик воды, в конкретный сигнал или действие.

Примерно 90% всей водной техники, так или иначе, связано с электрическими исполнительными механизмами – насосами, клапанами, нагревателями и управляющими электронными автоматами. Понятно, что такое устройство, работающее с водяными потоками, должно быть в первую очередь безопасным.

Из всех сигнальных систем датчик, контролирующий состояние воды, считается наиболее простым и доступным в настройке и ремонте. В отличие от сенсоров и устройств, работающих с измерениями температуры, давления или расхода, датчик воды очень просто контролировать с помощью простейших устройств, или, на крайний случай, увидеть уровень или прокачанный поток своими глазами.

Датчик измерения уровня воды

В данном разделе представлены датчики уровня, предназначенные для измерения уровня в емкостях с аналоговым сигналом 4-20 мА, 0-10/5В. Приборы с релейным выходным сигналом «сухой контакт» и предназначенные для замыкания-размыкания цепи при достижении определенного уровня жидкости либо сыпучих материалов в емкости широко представлены в разделе «Реле уровня воды, жидкости, сыпучих материалов». Индикаторы, предназначенные для визуального контроля уровня жидкости в различных емкостях и резервуарах представлены в разделе «Индикаторы уровня жидкости и воды».

Гидростатические датчики уровня

Устройства работающие с гидростатическим уровнем основаны на принципе зависимости давления жидкости от глубины погружения. Погружаемые датчики уровня работают на основе измерения гидростатического давления образуемого столбом жидкости расположенной над устройством и эти устройства дают линейный выходной сигнал 4-20 мА пропорциональный уровню. Пьезорезистивный сенсор давления погружается ниже уровня и выходной сигнал коррелирует с уровнем, давая показания в футах или метрах водяного столба. Приборы для измерения гидравлического давления, такие как погружные датчики уровня компании Dwyer имеют самую низкую стоимость по сравнению с другими технологиями измерения уровня жидкости. Они характеризуются легкой установкой с характерным отличием для соответствия требованиям различных приложений.

Погружаемые датчики уровня серии SBLT и датчики MBLT компании Dwyer имеют малые отверстия для давления и они предназначены для работы с чистой водой. Погружаемый датчик MBLT имеет малый диаметр корпуса (1.63см) и используется для приложений связанных со скважинами. Как более прочные устройства мы предлагаем нашу серию датчиков уровня PBLT и FBLT, которая не имеет отверстия для давления, что делает ее идеальной для шламов и суспензий. Некоторые преимущества этой технологии измерения уровня состоят в том, что жидкость может содержать пар, пену или любую другую форму, возникающую от перемешивания жидкости. Некоторые недостатки технологии с погружением состоят в том, что Вы ограничиваетесь использованием только жидкостей с низкой вязкостью в специальном диапазоне измерений совместимым со смачиваемыми материалами и эти устройства могут использоваться только в приложениях, где в резервуаре нет давления. Стандартные устройства калибруются для воды. Другое важное замечание состоит в том, что эти устройства измеряют разность давлений по отношению к атмосферному давлению и поэтому важно, чтобы на устройстве использовалась вентиляционная трубка с атмосферой и эта трубка должна быть чистой. Вентиляционная трубка должна также быть без влаги, которая может конденсироваться, нанеся вред электрическим компонентам. Наши устройства поставляются с гидрофобным тефлоновым фильтром для того, чтобы избежать любого появления влаги, так же можно приобрести фильтр А-297 для более высокого содержания влаги в окружающей среде.

Ультразвуковые датчики уровня

Ультразвуковые датчики уровня жидкости работают на принципе высокочастотных акустических сигналов, которые отражаются от поверхности среды и детектируются устройством. Время прохода сигнала от датчика до поверхности и назад до сенсора взаимосвязано с уровнем. Некоторые преимущества использования ультразвуковых датчиков уровня состоят в том, что обеспечивается бесконтактное измерение, которое фактически исключает любое касание и оно удобно для измерения уровня жидкостей с высокой вязкостью и не надо учитывать их плотность. Полный диапазон измерения ультразвукового сенсора программируется и характеризуется высокой точностью. Ультразвуковые сенсоры могут использоваться для измерения высоты уровня в желобах и водосливах для того, чтобы рассчитать расход в открытых каналах, как это предлагает наша серия ультразвуковых датчиков уровня жидкости ULF. Некоторые недостатки ультразвукового измерения уровня состоят в том, что они не могут использоваться в приложениях с высокой турбулентностью или в приложениях, которые могут иметь выделения пара, пену или сильное разнообразие в концентрации материала процесса. Турбулентность и пена создают препятствие звуковой волне для правильного отражения назад на сенсор, тогда как пар и испарения поглощают акустический сигнал. Для предотвращения некоторых из этих явлений могут использоваться отстойники, но это необходимо учитывать перед приобретением ультразвукового устройства для таких приложений. Резервуары с высоким давлением и емкости под вакуумом имеют различные коэффициенты для распространения звука и на ультразвуковые устройства для измерения уровня могут оказывать воздействия изменяющиеся коэффициенты распространения звука от влаги, температуры или давления. Коэффициенты коррекции могут использоваться для измерения уровня для улучшения точности измерений и они вводятся в программу нашей серии контроллера уровня жидкости UTC и ультразвуковых датчиков UTS.

Для правильного использования этих датчиков уровня, требуется установка в верхней точке, что иногда делает монтаж достаточно трудным. Надо учитывать, что устройство передает и получает ультразвуковые сигналы и малое расстояние от датчика в месте, где есть механические вибрации, не дает возможности сенсору достаточно облучить материал и поэтому страдает точность измерения высоты уровня. Известно, что малое расстояние дает зону нечувствительности и она должна учитываться при оценке высоты уровня технологического процесса. Наша серия ультразвуковых датчиков уровня жидкостей ULT характеризуется программным отображением распределения инородных элементов для резервуара, таких как лестницы, трубы или мешалки, малая зона нечувствительности и имеет эффективную зону чувствительности только 7,6 см.

Емкостные датчики уровня

Емкостные датчики уровня жидкости используют низкую радиочастоту для измерения проводимости тока в замкнутой цепи, которая пропорционально зависит от уровня в приложении. Важно помнить, что емкость является функцией диэлектрической проницаемости жидкости, площади поверхности емкости, датчика и расстояние. Все постоянные должны поддерживаться одинаковыми только для технологической среды, разрешенной для измерения уровня и при замене этой среды. Некоторые преимущества, которые есть в емкостном датчике уровня CRF2, заключаются в вертикальном монтаже, покрытии из материала FEP, который увеличивает химическую совместимость и тот факт, что устройство хорошо работает с жидкостями с твердыми частицами. Емкостные устройства для измерения уровня не эффективны для порошка, пены или для материалов с различающимся удельным весом и оно имеет программируемый диапазон работы. Некоторые недостатки использования емкостных датчиков измерения уровня заключаются в том, что когда они используются в приложениях с неметаллическими резервуарами или емкостями с нерегулярной формой стенок, для правильности работы должно использоваться опорное заземление датчика и поэтому оно должно приобретаться одновременно с датчиком при его заказе. Важно, чтобы диэлектрическая проницаемость измеряемой среды была больше чем 3. Как замечено емкость зависит от площади поверхности и поэтому мы не рекомендуем приобретение датчиков по длине меньшей, чем 60 см.

Направленный волновой радар

Направленный волновой радар использует то, что называется как TDR или Технология рефлектометрии по интервалу времени. По этой технологии импульсы распространяются вперед от датчика с большими скоростями до поверхности среды и когда они достигают среды часть энергии отражается назад к датчику. Время между передачей сигнала и приемом используется для определения уровня жидкости. Преимущества использования радара состоят в вертикальной установке в верхней части резервуара и тем фактом, что радар может использоваться с жидкостями с плавающими твердыми частицами или покрывающими жидкостями. Другая особенность этой технологии состоит в нечувствительности к эмульгированию, пыли, пене или парам. Эта технология имеет программируемый диапазон выходного сигнала, который не чувствителен к изменению в жидкости диэлектрической проницаемости и удельного веса и характеризуется отсутствием требований на реальную минимальную длину датчика. Некоторые недостатком этой технологии является то, что длина датчика должна быть полной длиной диапазона чувствительности и из-за этого обычно возникает более высокая стоимость датчика. Внимание должно быть уделено выбору правильного типа датчика в приложениях с обходными камерами или перегонными отстойниками.

Всего есть огромное количество способов измерения уровней жидкости с помощью датчиков и каждая технология измерения уровня оригинальна. Для того чтобы избежать путаницы и иногда повторных затрат на установку контактируйте с нашими специалистами по телефону для получения большей информации о том, какая технология измерения уровня наиболее подходит для вашей системы.

Поплавковые датчики уровня

Поплавковые датчики уровня это устройства, предназначенные для сигнализации уровня различных жидкостей. Они применяются в составе систем контроля и регулирования жидкости (воды, растворов, светлых нефтепродуктов и иных жидких сред, в том числе и агрессивных, за исключением коррозионно-активных к материалу датчика) в различных резервуарах, а также применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости. Поплавковые датчики уровня имеют общепромышленные и взрывозащищенные исполнения.

Поплавковые датчики уровня воды устойчивы к пене и пузырькам и могут работать с вязкими жидкостями. Для контроля уровня невязких жидкостей могут быть с цилиндрическим поплавком и для контроля уровня вязких жидкостей – с шарообразным поплавком. По способу монтажа различают датчики с горизонтальным и вертикальным монтажом.

Герконовые датчики

Один из самых популярных типов датчика, представляющий собой усовершенствованный вариант поплавковых устройств с механическим переключателем. Герконовые уровнемеры отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией, а также возможность отслеживать изменение уровня воды в широком диапазоне.

Существует несколько разновидностей герконовых датчиков уровня воды. В простейшем варианте механический переключатель поплавкового датчика меняют на геркон, что несколько повышает надежность устройства (так устроены герконовые уровнемеры боковой установки). Но чаще используется схема с несколькими герконами и поплавком с магнитами.

Вибрационные датчики уровня

Вибрационный датчик уровня жидкости является высоконадежным устройством для проверки уровня жидких продуктов в трубе или емкости. Высокая точность позволяет применять вибрационный датчик уровня жидкости в продуктах плотностью не менее 10кг/м³.

Принцип работы датчика достаточно прост. Пьезоэлемент генерирует колебания вибрирующей вилки (или штыря) на установленной резонансной частоте. При погружении вилки в жидкость частота колебаний снижается. С помощью встроенной электроники изменение частоты преобразуется в сигнал переключения, передающийся на выключатель.

Мы предлагаем только прямые поставки контрольно-измерительных приборов с завода Dwyer. Список и описание продукции полностью соответствует печатному каталогу и оригинальному сайту компании-изготовителя. Поделитесь с коллегами ссылкой на эти приборы, нажмите на кнопку социальной сети:

Для сборки измерителя уровня воды я стоял перед выбором метода измерения – контактный или бесконтактный. К контактным относятся резистивный, конденсаторный и индуктивный методы, из бесконтактных способов наибольшее распространение получили визуальный, радарный и ультразвуковой. Чтобы не повлиять на качество воды в емкости мы прибегнем к одному из бесконтактных методов измерения уровня жидкости.

Все бесконтактные методы основаны на одном принципе: сигнал уходит, проходит определенное время, сигнал возвращается. Визуальный метод использует оптический сигнал, он достаточно точный, но если датчик загрязнится, то он вообще перестанет работать.

При использовании радарного метода измерения уровня используются высокочастотные радиоволновые сигналы, из-за этого метод не подходит для использования в домашних условиях. Ультразвуковой метод аналогичен радарному, только вместо радиоволн используются ультразвуковые волны. Этот способ подходит нам как нельзя лучше, из-за того, что ультразвуковые сенсоры легко найти и они недороги.

Измеритель уровня жидкости я сделал на базе микроконтроллера Arduino Mega2560 (можно взять любой контроллер Arduino).

За любые повреждения, полученные в процессе сборки автор статьи ответственности не несет.

Шаг 1: Материалы

Материалы для датчика уровня воды в резервуаре:

  • Arduino (Uno, Mega 2560,…)
  • ультразвуковой датчик измерения расстояния HC SR04
  • провода для подключения датчика к контроллеру
  • оргстекло для корпуса (опционально)

Шаг 2: Немного теории

Для начала я расскажу вам немного об ультразвуковом способе измерения уровня жидкости. Смысл все бесконтактных приборов измерения уровней заключается измерении расстояния между трансивером и поверхностью жидкости. Трансивер посылает короткий ультразвуковой импульс и измеряется время, за которое сигнал идет до поверхности жидкости и обратно до трансивера. Из-за того, что плотность жидкости выше, чем плотность воды, ее поверхность отразит ультразвуковой импульс.

У ультразвукового метода измерения есть свои минусы:

  1. Из-за длины импульса остается маленькое окно для приема отраженного сигнала, потому что трансивер продолжает испускать сигнал. Проблема решается достаточно просто: сенсор размещается на несколько сантиметров выше максимального уровня жидкости, позволяя приемнику начать прием сигнала.
  2. Из-за ширины луча имеются ограничения в диаметре используемой емкости. Если диаметр будет слишком мал, отраженный от поверхности жидкости сигнал будет отражаться и от стенок емкости, тогда данные могут быть ложными.
  3. Прежде чем установить счетчик в бак на постоянное место, его протестировали на эти два момента. Стабильные данные получены на расстоянии минимум 5 см от сенсора. Это значит, что сенсор нужно установить не ниже 5 см над уровнем жидкости. Также не было отраженных от стен бака сигналов при диаметре сосуда 7,5 см (высота 0,5 м). Эти результаты были учтены при установке сенсора в бак.

Шаг 3: Водяной бак

Вода в систему полива будет поступать самотеком. Поэтому бак должен быть установлен выше уровня пола. Бак сделан из метровой канализационной трубы диаметром 16 см. Труба разделена на две секции. В нижней секции располагаются клапана, верхняя будет собственно резервуаром с водой. В качестве крышки резервуара используется заглушка. К заглушке крепится ультразвуковой датчик измерения расстояния. Для устойчивости бак установлен в деревянный короб, в котором установлена электроника и аккумулятор.

Высоту столба жидкости кодируем в процентах, точкой отсчета будут показания счетчика от 6 см (100%), и до 56 см (0%), 6 см – удаление от поверхности воды.

Бак сделан из трубы для простоты вычислений объема (цилиндиреская форма без изменений диаметра).

Шаг 4: Схема соединения ультразвукового датчика и контроллера

Сначала припаиваем к ультразвуковому датчику провода (витая пара, без экранирующего покрытия или фольгированная). Потом помещаем датчик в самодельный корпус из оргстекла. Корпус герметизируем и крепим на крышку бака. Корпус сделан по ходу дела и не является обязательной деталью, поэтому его нет на фото и нет инструкций по изготовлению, так что импровизируйте, если решили сделать его.

Следуя приложенной схеме, подключите датчик к контроллеру.

Шаг 5: Программа

Программа по измерению расстояния конвертирована в программу по определению уровня воды.

Сначала посылается сигнал, затем он возвращается, измеряется время между передачей и приемом сигнала, а полученные данные преобразуются в сантиметры. Сантиметры, в свою очередь, преобразуются в проценты и через последовательное соединение эти данные передаются на компьютер. Также можно подсчитать оставшийся в резервуаре объем воды.

Шаг 6: Проверка

Так как потом этот водяной бак будет использоваться в автоматической системе полива с двухступенчатым регулятором, необходимо измерить показатели потока. Выходной поток из бака зависит от гидростатического давления внутри него.

Любой человек, знакомый с основами гидродинамики, знает, что гидростатическое давление уменьшается при снижении уровня воды. Чтобы полив растений осуществлялся одинаковым объемом воды, нужно иметь возможность контролировать время, в течение которого клапан остается открытым. Зная показатели потока, можно подсчитать, какой объем воды может вытечь из бака за определённое время, и таким образом определить время, в течение которого клапан должен быть открытым.

Чтобы проверить точность работы нашего измерителя уровня воды наполните резервуар водой до максимального уровня. Затем откройте клапан, чтобы вся вода вытекла. Бак опустел до 2% из-за того, что конструкция сделана таким образом, чтобы предотвратить вытекание остатков. На картинке приложена диаграмма ступенчатой функции, по этой диаграмме мы можем приблизительно оценить на каком уровне воды происходит изменение (с помощью Excel, Matlab или другой вычислительной программы).

Датчик уровня воды, собранный своими руками работает в соответствии с ожиданиями.

Шаг 7: Применение в проектах

Собранный измеритель уровня воды с ультразвуковым датчиком является образцом. Если мы хотим применять измеритель в проектах, как самодельных, так и полупромышленных, нужно провести испытания на износостойкость и водостойкость. После проведения испытания будет ясно, подходит ли измеритель для использования в каких-либо проектах. Прямо сейчас я могу лишь сказать, что датчик работает нормально то время, которое прошло после сборки.

Из-за того, что метод измерения уровня воды бесконтактный, вода не загрязняется. Сам датчик вышел совсем недорогим по себестоимости, а это значит, что его можно использовать в самодельных проектах.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Содержание

Что такое датчик уровня воды «Геркон»

Геркон («герметичный контакт») представляет собой электронное устройство в виде вытянутой стеклянной колбочки с откачанным воздухом, в которой находятся два металлических ферромагнитных контакта. Контакты в обычном состоянии разомкнуты. Они замыкаются и замыкают цепь тогда, когда попадают в магнитное поле.

К преимуществам герконов отнесем:

  • надежность, которая в 100 раз больше, чем у обычных открытых контактов;
  • быстродействие;
  • срок службы, достигающий 5 млрд. срабатываний, намного превышает обычные контакты.
  • малая коммутируемая мощность;
  • малое число контактных групп в одном баллоне;
  • хрупкость стеклянного баллона;
  • чувствительность к внешним полям.

Преимущества Герконов намного превосходят его недостатки.


Прин

Как собрать датчик уровня воды

Вариант 1

Для сборки датчика уровня воды понадобится:

  1. два одноразовых шприца 10 мл и 2 мл;
  2. прозрачная гелевая ручка;
  3. неодимовый магнит небольшого размера;
  4. герконы — 2 шт.

Два Геркона необходимо для отслеживания повышения и понижения уровня воды. Если нужно контролировать либо повышение, либо понижение уровня, то достаточно одного Геркона. Если несколько Герконов установить последовательно, то можно отслеживать ступенчатое изменение уровня воды.

Подробную сборку и испытания датчика в работе можно посмотреть на видео в конце страницы.

Вариант 2

Еще один пример самостоятельного изготовления датчика уровня воды. Датчик был установлен на пластиковой трубе канализационного септика частного загородного дома. Назначение датчика — контроль заполнения резервуара септика сточной водой.

Работа датчика основана на перемещении магнита по оси, на которой закреплены два Геркона. При замыкании контактов Геркона включается световой сигнал определенного цвета, сигнализирующий о степени заполнения септика.

Когда поплавок находится в нижнем положении, горит светодиод зеленого цвета HL1 и работает второй Геркон. Уровень жидкости находятся ниже поплавка, ограниченного стопором, и контакты Геркона замкнуты магнитом. По мере заполнения септика и поднятия уровня сточной воды магнит перемещается и включает желтый светодиод HL2, отключив HL1. При максимальном уровне жидкости включается светодиод красного цвета HL3, а желтый отключится. Если поплавок или магнит несправны (поломка стопора, смещение магнита, опрокидывание поплавка), то гореть должен будет желтый светодиод. Если в схеме использовать реле, то можно применять его, как исполнительное устройство для более мощных нагрузок. Ко второму Геркону также можно подключить зуммер или сотовый телефон и т.д.

Материалы для изготовления датчика уровня воды

  1. муфта соединительная д. 50 мм, 2 шт.;
  2. заглушка д. 50 мм, 2 шт.;
  3. хомуты пластиковые, 2 шт.;
  4. профили пластиковые мебельные;
  5. кембрик термоусадочный д.30-40 мм;
  6. пластмассовая пластина т. 4-6 мм;
  7. заклепки 10 шт.;
  8. магнит неодимовый 1 шт.;
  9. герконы 3 контакта, 2 шт.;
  10. кнопка (выключатель) низковольтный 1 шт.;
  11. резистор 680-1,5к. 1 шт.;
  12. светодиоды, 3 шт.;
  13. провода низковольтные 5-и жильные;
  14. штекер 4 ножки;
  15. термоклей, силикон;
  16. питание 12В, батарейка на 3В.

Из инструментов понадобятся:

  • электродрель;
  • термопистолет;
  • строительный фен;
  • паяльник;
  • отвертки, пассатижи и т.д.

Схема датчика уровня воды

Схему датчика уровня воды для изготовления своими руками следует выбирать в зависимости от технологических задач, которые предстоит решать датчику, и условий, в которых он будет работать. Вариантами схем может быть светодиодная индикация, управление насосным оборудованием в автоматическом и ручном режиме, звуковая сигнализация и т.д. Любые варианты схем можно легко найти на интернет сайтах соответствующей тематики.

Макет системы автоматической очистки воды с применением датчиков поплавкового типа на платформе Arduino Uno Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Электроника и электротехника

Правильная ссылка на статью:

Губанова А.А., Котковец С.А., Золотарев В.В. — Макет системы автоматической очистки воды с применением датчиков поплавкового типа на платформе Arduino Uno // Электроника и электротехника. — 2019. — № 1. DOI: 10.7256/2453-8884.2019.1.28803 URL: https//nbpublish.com/Hbrary_read_article.php?id=28803

Макет системы автоматической очистки воды с применением датчиков поплавкового типа на платформе Arduino Uno

Губанова Александра Анатольевна

преподаватель, Донской государственный технический университет. 344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, Гагарина, 1

И [email protected]

Котковец Сергей Анатольевич

не работает временно

344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, пл. Гагрина, 1

ЕЗ [email protected]

Золотарев Владимир Владиславович

не работает временно

344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Пл. Гагрина, 1

El [email protected]

Статья из рубрики «Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы» Аннотация.

Объектом исследования в работе является созданная система автоматической чистки воды (макет) с применением датчиков поплавкового типа на платформе Arduino Uno, которая предназначена в качестве учебного материала при ознакомлении с датчиками поплавкового типа. В статье представлены разработанные схемы электрических соединений, на основе которых был создан алгоритм управления системой. Особое внимание в работе уделяется алгоритму работы системы, построенному на современной широкодоступной платформе Arduino Uno с применением контроллера ATmega328. В статье проводились теоретические и экспериментальные исследования, включающие работу с имитационными моделями и натурной установкой, а так же использовались стандартные методы программирования. Новизна исследования заключается в следующем:- в разработке макета и экспериментальном исследовании технологии очистки загрязненной воды;- в получении выходных характеристик разработанной системы, адекватно описывающих процессы очистки;- создании алгоритма и программного обеспечения на основании существующих подходов в области программирования.

Ключевые слова: очистка воды, контроллер, платформа Arduino, датчик уровня воды, фильтр воды, падающий насос, учебный макет, уровень жидкости, силовой ключ, преобразователь напряжения

DOI:

10.7256/2453-8884.2019.1.28803

Дата направления в редакцию:

17-02-2019

Дата рецензирования:

05-02-2019

Очистка бытовых вод продолжает являться актуальной проблемой современности, решение которой связано с бурным развитием средств электроники и автоматики.

Содержащиеся в бытовых водах различные органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации бытовых вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и населённых пунктов.

В настоящее время существует большое множество различного рода установок для автоматической очистки воды -Ш. Такие установки применяются не только в промышленности и медицине, но и в частных домах и офисах. Все они отличаются друг от друга сложностью реализации, методом очистки воды, габаритами, объёмом очистки

воды в час и другими параметрами Принцип их функционирования заключается в том, что системы автоматического управления (САУ) в данных установках поддерживают в резервуаре оптимальный объём чистой воды, и в случае, когда этот уровень падает,

пополняет резервуар с чистой водой из источника воды, очищая её Для реализации необходимого функционала САУ очистки воды должна иметь датчик уровня воды, фильтр для очистки воды, насос и резервуар для очистки воды (рисунок 1).

Шщшшгг

Рисунок 1 — Схема автоматизации системы автоматической очистки воды

Разработанный в данной работе макет очистки воды был создан для ознакомительных и учебных целей (рисунок 2). С помощью предлагаемого макета возможно изучить как принцип работы САУ очистки воды, так и принципы работы датчиков уровня воды. В макете были использованы поплавковые датчики, однако предусмотрена возможность использования других видов датчиков уровня воды, например, кондукторных, емкостных, ультразвуковых. Макет состоит из шести составляющих: подающий насос, фильтр, ArduinoUno, датчики уровня воды, бак для грязной воды и бак для чистой воды.

Принцип работы следующий: микроконтроллер считывает значение уровня воды с датчиков, находящихся в баке с чистой водой; если показатель воды ниже заданного, микроконтроллер включает насос, после включения насоса, из бака с грязной водой начинает поступать вода, и, проходя через фильтр, бак с чистой водой наполняется. После того, как уровень чистой воды в баке достигнет определённого уровня, микроконтроллер выключает насос.

Рисунок 2- Макет САУ очисткой воды

В качестве датчиков уровня воды был выбран поплавковый датчик уровня воды. Поплавковый датчик уровня воды используется в проектах, где необходимо измерить уровень жидкости в резервуаре. Данные датчики самые недорогие и не самые худшие по

надежности J4!. Устройством управления — основой всей системы, является контроллер ArduinoU NO R3, построенный на основе ATmega328 микроконтроллера и обладающим множеством дискретных и аналоговых портов. Помимо этого, Arduino — открытая платформа, что в совокупности с большим количеством портов позволяет реализовать гибкую модульную систему, с возможностью модернизации и реализации дополнительных функций. Контроллер Arduino UNO R3построен на основе чипа ATmega328 с тактовой частотой 16 МГц, обладает памятью 32кБ и имеет 20 контролируемых контактов ввода/вывода для взаимодействия с внешними устройствами.

Контроллер может работать при наличии напряжения от 6 до 20 В. Однако при напряжении менее 7В работа может быть неустойчивой, а напряжение более 12В может привести к повреждению. Поэтому рекомендуемый диапазон: 7-12 В.

Исполнительным устройством — является насос для подачи воды. В качестве насоса для подачи грязной воды к фильтру был выбран насос омывателя стекла автомобиля КАЛУГА ЭНЦ2512.В качестве фильтра для макета САУ воды выбран топливный фильтр LUXE 03Т. В качестве баков для воды были взяты стандартные автомобильные емкости для воды.

Подача управляющего сигнала для активации насоса подачи воды обеспечивается силовым ключом. Для разрабатываемой системы был выбран силовой ключ IRF520, основанный на одноимённом транзисторе. Данный преобразователь напряжения по всем характеристикам подходит для рассматриваемой САУ. Он обеспечивает управление нагрузкой, в качестве которой выступает клапан, с напряжением питания постоянного тока в диапазоне от 0 до 24 В и рабочий ток от 0 до 5, уровень управляющего сигнала, обеспечиваемый клапан находится в пределах от 5 до 20 В (выходной управляющий

сигнал Arduino составляет 5 В)

Рисунок 3 — Схема электрических соединений (с поплавковыми датчиками)

Датчик верхнего уровня использует второй дискретный вывод, конфигурируемый как вход (для приёма сигнала). Датчик нижнего уровня, аналогично верхнему, использует вывод в качестве входа, но подключен уже к четвертому пину.

Насос подключен к седьмому дискретному выводу, обозначенному как выход. Фильтр соединён с насосом с помощью трубки, по которой осуществляется поток фильтруемой воды. Каждый из ОУ, кроме фильтра, имеет свой вывод GND.

Питание системы осуществляется от одного БП с выходным напряжением DC12V и силой тока 4 А. Ток распараллеливается с помощью сплиттера, одна линия идёт на контроллер Arduino UNO R3, другая, для подачи питания на насос, схема электрических соединений системы представлена на рис. 2. Для подачи управляющего сигнала на насос, в системе имеется силовой ключ.

Помимо датчиков поплавкового типа (являющихся сигнализаторами) в системе также могут использоваться уровнемеры. Для реализации работы учебного стенда достаточно лишь одного датчика данного типа, который будет считывать текущий уровень жидкости и передавать на контроллер, где будет происходить сравнение с граничными уровнями.. Это сделано для того, чтобы не было неопределённости в состоянии датчика в реальном времени (0 или 1), так как резистор компенсирует малое напряжение на датчике.

Порт, отвечающий за датчик нижней границы, аналогично «верхнему», сконфигурирован как вход с использованием подтягивающего резистора.

Вывод насоса для подачи воды инициализирован как выход.

Третья подпрограмма — Loop, является основной. Она отвечает за принцип работы разрабатываемой системы. Также, в ней осуществляется вывод данных в монитор порта. Данная подпрограмма имеет ветвистую структуру, зависящую от выполнения определённых условий. Если на входах обоих датчиков зафиксирована логическая единица (т.е. датчики погружены в воду), то в монитор порты выводится надпись «БАК НАПОЛНЕН», и, в случае если работает насос, его питание прекращается. Обратно этому, когда на выходах обоих датчиков зафиксирован логический ноль — датчики не находятся в воде, в монитор порта поступает надпись «БАК ПУСТ», и подаётся питание на насос, для выполнения им подачи вода на фильтр. Если не одно из этих условий не зафиксировано, то подпрограмма Loop продолжает свою работу циклично, не изменяя стационарного состояния системы, до тех пор, пока не будет выполнено одно из двух описанных условий.

Для уровнемера условия аналогичны, но зависят от текущего уровня жидкости (изменения сопротивления на чувствительном элементе сенсора), на который погружен

датчик уровня J8!. Сопротивление менее 250 — подаётся питание на насос, более 250 насос отключается.

Данная подпрограмма имеет ветвистую структуру, зависящую от выполнения определённых условий.

Представленная в статье система автоматической очистки воды с применением датчиков поплавкового типа на платформе Arduino Uno может считаться эффективной системой очистки, а применение широкодоступной и простой в работе элементной базы позволяет на примере макете изучить принцип работы датчиков и сам процесс бытовой очистки воды.

Библиография

1. Процессы и аппараты биотехнологической очистки сточных вод: Учебное пособие/Луканин А.В. — М.: НИЦ ИНФРА-М, 2016. — 242 с.

2. Физико-химические основы процессов очистки воды: Учебное пособие / Никифоров А.Ф., Кутергин А.С., Липунов И.Н., — 2-е изд., стер. — М.:Флинта, Изд-во Урал. ун-та, 2017. — 164 с.

3. Справочник по очистке природных и сточных вод. Водоснабжение и канализация / Спеллман Ф.Р., Алексеев М.И. — СПб:Профессия, 2014. — 1312 с.

4. Основы измерений. Датчики и электронные приборы: Учебное пособие / Клаассен

К.Б., Воронов Е.В., Ларин А.Л., — 4-е изд. — Долгопрудный: Интеллект, 2012. — 352 с.

5. Arduino, датчики и сети для связи устройств: Пособие / Иго Т., Таранушенко С., — 2-е изд. — СПб:БХВ-Петербург, 2015. — 544 с.

6. Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things: Пособие / Петин В.А. -СПб:БХВ-Петербург, 2016. — 320 с.

7. Электроника. Логические микросхемы, усилители и датчики. Для начинающих: Пособие / Платт Ч. — СПб:БХВ-Петербург, 2015. — 448 с.

8. Технические средства автоматизации и управления: Учебное пособие / Старостин А.А., Лаптева А.В., — 2-е изд., стер. — М.:Флинта, 2017. — 168 с.

9. Разработка и макетирование микропроцессорных систем: Учебное пособие / Береснев А.Л., Береснев М.А. — Таганрог:Южный федеральный университет, 2016. -106 с.

10. Технические средства автоматизации. Интерфейсные устройства и

микропроцессорные средства: Учебное пособие / Беккер В. Ф. — 2-е изд. — М.: ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА-М, 2019. — 152 с.

ARDUINO — Контроллер дренажного насоса

Давно возникла задача автоматизированной откачки воды из подвала тещиной дачи, т.к. при его строительстве видимо не были учтены нюансы по его герметизации и устройству дренажной системы вокруг дома. В итоге – в подвале скапливается вода, и в сезон таяния снега или дождей – в весьма приличном количестве.
По началу пользовались различными насосами (от дешевых ручейков до не самых дешевых дренажных), включая их ручками в розетку когда приезжали. Это было не дело и в приямок был поселен дренажный насос с поплавком, который был запитан на постоянку. В принципе схема рабочая, но насос включался достаточно часто, что по идее не есть гут для его ресурса.
Было решено построить универсальный контроллер для управления насосом, исходя из следующих принципов:
* работа с любым насосом на 220В
* настройка включения насоса по расписанию: дважды в день/ежедневно/дважды в неделю/еженедельно/дважды в месяц/ежемесячно в указанное время
* отслеживание уровня воды контроллером по двум точкам:
— верхний уровень – минимальный уровень воды, для которого имеет смысл запускать насос
— нижний уровень – минимальный уровень воды, безопасный для насоса
* отслеживание температуры воды и воздуха и запрет запуска насоса при низких температурах.
* ограничение длительности работы насоса
* возможность ручного запуска и ручной остановки насоса

Алгоритм работы
Алгоритм работы устройства следующий:
Если подошло время запуска насоса по расписанию, то:
* если уровень воды ниже верхнего или ниже нижнего датчика уровня – запуск отменяем
* если температура воды или воздуха ниже заданных в меню значений — запуск отменяем
Если в соответствии с одним из условий запуск отменен, контроллер запоминает в EEPROM дату-время последней попытки запуска , а также причину отмены. Запуск насоса не производится до следующего следующего по расписанию старта.
Если условия не нарушены, производится запуск насоса. При этом контроллер запоминает дату-время последней попытки запуска насоса с причиной «ПУСК ОК», а также дату-время последнего запуска.
Во время работы насоса проверяются условия на нижний датчик уровня, температуру и время непрерывной работы насоса. Если одно из условий нарушается, насос останавливается, в EEPROM сохраняется длительность работы насоса и причина остановки.
Насос может быть запущен вручную. Для этого нужно нажать кнопку «#», контроллер запросит подтверждение «ПУСК? (# — ДА)» – нажать «#» еще раз. При ручном запуске проверка условий аналогична запуску по расписанию, в случае их нарушения будет выведена строка «ЗАПУСК ОТМЕНЕН», дата-время последней попытки и причина отмены будут сохранены.
В процессе работы насоса он может быть остановлен вручную. Для этого нужно нажать кнопку «#», контроллер запросит подтверждение «СТОП? (# — ДА)» – нажать «#» еще раз. В качестве причины отмены при такой остановке будет указан форс-мажор (Ф.МАЖОР). Такая же причина отмены будет сохранена при внезапном отключении питания контроллера, перезагрузке контроллера или ином сбое.

Интерфейс и настройка
Подробное описание интерфейса и настройки вы можете посмотреть в подробном файле описания, доступном по ссылке в конце статьи.
Кратко — на экране устройства отображается информация в 2 строки, там может отображаться текущие дата/время, период и время запуска насоса, температура воды и воздуха, информация о последней попытке запуска и последнем успешном запуске с указанием причин отмены и/или остановки работы насоса.
Настройка осуществляется с помощью клавиатуры и экранного меню, опять же подробности см. в упомянутом выше файле.
Система позволяет задать периодичность и время запуска насоса, минимальные температуры воды и окружающего воздуха (для предотвращения откачки замерзшей воды, или замерзания воды на выходе), максимальной длительности непрерывной работы насоса.

Реализация
В качестве основы проекта была выбрана плата ARDUINO NANO v3.
Также использовался модуль RTC DS3231 + AT24C32 с интерфейсом I2C. Встроенная в модуль EEPROM используется для хранения настроек контроллера и истории событий.
Для определения температуры воды и воздуха использованы датчики DS18B20 в герметичном исполнении.
Для определения уровня выбраны поплавковые датчики уровня, срабатывающие на замыкание, либо на размыкание (оба датчика должны быть идентичными) – настраивается константами в коде.
Для управления насосом выбран 2-канальный модуль реле. Для индикации подачи питания на насос, параллельно сигнальным ногам модуля реле добавлены пара светодиодов.
Для обеспечения настройки использованы пленочная клавиатура 4х4 и китайский символьный дисплей 16х2 с интерфейсом I2C.
Питается система от 12В блока питания LED-лент, я использовал дешевый блок на 25Вт. На ардуину питание идет через модуль стабилизатора. Напряжение выставлено около 8В и подается на вход VIn ардуины через диод 1N4007.
Модули и датчики питаются от выхода +5В ардуины.
Диаграмма подключения такая:

Также отдельно выведена кнопка reset (на диаграмме не представлена), замыкающая вывод RST ардуины на землю.
Спаял все на макетке 5х7см. Позже развел плату в спринте, но переделывать пока не стал (файл спринта приложу, но его не очень проверял).

В качестве датчиков температуры использовал DS18B20 в герметичном исполнении, покупал на Алиэкспрессе, ищутся по сочетанию слов DS18B20 waterproof, бывают с разной длинной провода (я брал 2м провод для датчика температуры воды и 1м для датчика температуры воздуха). Датчики уровня покупал в России (12vi.ru), но потом значительно дешевле нашел у китайцев (например вот тут, ищутся по слову Horizontal level sensor, но надо быть внимательнее, чтобы совпадал с приведенной картинкой – с широкой белой резинкой – он удобнее в монтаже).

Собрал все в монтажной коробке подходящего размера из Леруа. Между БП и платой проложил вставку из жесткой пленки, чтобы ноги/дорожки платы не могли коротнуть на корпус блока питания.

Некрасивости типа винтов, кривого окошка, прикрыл распечатанными и заламинированными «панельками». Сделал такие же подписи для кнопок. Вышло весьма прилично выглядящим.

Для крепления датчиков в приямке использовал 110мм канализационную трубу. Для возможности настройки уровня на месте, насверлил в ней отверстий диаметром 22мм под датчики с шагом 2.5 см. Также прикрепил кронштейны – для фиксирования проводов и датчика температуры воды. Используемые датчики уровня позволяют переставлять их в такой конструкции не снимая трубы, т.к. крепятся целиком и полностью с внешней стороны.

После сборки – испытания в домашних условиях. Результаты испытаний заверены желтым ассистентом.

Затем – установка системы в подвале.

Датчики уровня установлены так, чтобы верхний срабатывал при полностью заполненном приямке, нижний – чуть выше уровня срабатывания поплавка насоса.
Датчик температуры воздуха вывел через окошко подвала и закрепил к наружной стене цоколя на теневой стороне дома.
Контроллер прикрутил при входе в подвал.

Расстояние до приямка (с учетом обхода углов) составило около 10м. Для подключения датчиков использовал обычный электрический сетевой провод 3х0.75 и 2х0.75 из Леруа. Для подключения и легкого соединения датчиков использовал автомобильные разъемы на 4 контакта (надо, конечно, на 2 и 3 контакта, но эти у меня уже были). При 10-метровой длине кабелей проблем с опросом датчиков не наблюдается.
Ну и финальное тестирование на месте. Несколько циклов, вручную и по расписанию. Все работает как надо – оставляем девайс жить в подземелье.

При заливке скетча может напугать сообщение о недостаточной памяти.

По данным ARDUINO IDE, скетч использует 98% памяти устройства и 75% ОЗУ, что может привести к нестабильной работе устройства. Однако длительные тесты показали отсутствие каких либо проблем в работе.
И не забываем о безопасности. Подключение устройства (как и насоса без него) к сети должно производиться через УЗО или дифавтомат. В случае неисправности насоса или кабеля напряжение может пробить на воду и существует риск поражения эл.током находящихся в подвале в процессе работы насоса лиц. Применение указанных устройств позволит значительно снизить эти риски.
Также, если нагрузка достаточно мощная (1 кВт и более), имеет смысл запитать насос через контактор (например я заказал себе вот такой), ибо модули реле при мощной нагрузке по слухам долго не живут. К сожалению, я о нем и особенностях реле-модулей узнал после реализации проекта, контакторы заказал, но еще не внедрил. Как реализую дополню тему.
Более подробное описание, скетч, файл печатки – в прикрепленном архиве, либо тут, на Я.Диске

Ультразвуковые датчики уровня воды в резервуаре

Vera с Arduino и MySensors — LiveHouse Automation

Одна из наименее разрекламированных услуг, предлагаемых LiveHouse, — это разработка индивидуальной домашней автоматизации и датчиков Интернета вещей. Мне действительно стоит больше шуметь об этом, потому что над этими проектами очень интересно работать. Клиенты, которые приносят эти идеи, — это те, кто разумно думает о решении практических проблем с помощью инвестиций, которые они уже сделали в технологии домашней автоматизации.

Да, приятно не отвечать на еще один вопрос о том, какой центр для умного дома лучше — Alexa или Google. Для протокола, ответ — ни то, ни другое. Получите выделенный контроллер автоматизации и используйте один из них в качестве голосового интерфейса.

Но я отвлекся …

Краткое описание проекта

Этот проект принадлежит одному из наших клиентов в Квинсленде. У него есть 3 резервуара для воды, уровень в которых он хочет контролировать. Затем можно было отслеживать использование воды, и эту информацию можно было использовать для принятия решений о том, когда необходимо использовать водопроводную воду, а не резервуары.

Решение, необходимое для удовлетворения этих требований:

  • Простой и, следовательно, недорогой
  • Водонепроницаемость / погодостойкость
  • Точно измерьте уровень воды в резервуаре глубиной 1,7 м
  • Беспроводная передача данных
  • Интеграция с существующим контроллером автоматизации Vera

К счастью, у меня есть некоторый опыт во многих из этих областей, кроме одной.

Измерение уровня воды

Измерение уровня воды — интересная задача.Вы можете использовать несколько датчиков поплавка, чтобы указать, когда уровень воды находится на определенном уровне или ниже, как я это сделал в моем проекте Auto Pool Fill. Это, вероятно, нормально, если вам просто нужна индикация высокого-среднего-низкого. Но его довольно сложно установить в резервуар для дождевой воды меньшего размера.

Есть датчики, используемые в топливных баках и баках для воды на лодках и караванах, однако они не прошли недорогой тест. То же самое и с датчиками eTape, длина которых также ограничена.

Другой вариант — использовать ультразвуковые датчики, отражающие звук от поверхности воды.Раньше я использовал ультразвуковые датчики для измерения расстояния от стены гаража до передней части машины — в основном датчик парковки, который Вера может использовать в логике, связанной с дверью гаража.

Однако внутри резервуара для воды все становится немного сложнее. Стенки резервуара могут быть источником отражений и эхо, которые мешают правильной работе ультразвукового датчика. Поверхность воды не всегда будет спокойной — когда вода хлынет из желоба, вам не захочется видеть, как на Вере прыгают показания.

Я часто говорил, что переход от 0 к 1 — самая сложная часть любого проекта, и всегда есть шанс, что с первой попытки что-то пойдет не так, как задумано.

Оборудование

Отправной точкой был выбор датчика. Недорогих водонепроницаемых ультразвуковых датчиков очень мало. Был выбран DYP-ME007Y, который обычно используется на транспортных средствах и имеет диапазон от 0,3 до 3,5 м в соответствии со спецификацией.

Он удобно имеет 1.Кабель длиной 8 м позволяет хорошо отделить электронику от преобразователя, что значительно упрощает проектирование и установку.

Датчик был соединен с прототипной платой, содержащей регуляторы напряжения, усиленный радиомодуль nRF24L01 и Arduino Nano. Он был установлен внутри водонепроницаемого корпуса, чтобы он мог выжить на открытом воздухе.


Связь между датчиками и Vera осуществляется через шлюз MySensors Ethernet. Вы можете спросить себя, а почему бы не Z-wave? Что ж, это вполне выполнимо, поскольку есть плата Arduino с Z-волной, Z-Uno.Проблема в стоимости, а с 3 датчиками это быстро складывается. Кроме того, заказчик желает управлять бассейном и поливом на основе наших предыдущих проектов, поэтому сеть MySensors была лучшим выбором.

После включения различных методов фильтрации для поддержания стабильных показаний датчики отслеживают уровень воды с разрешением 0,01 м и обновляют данные Vera не чаще, чем каждые 10 секунд, если уровень изменяется.

Программное обеспечение

В дополнение к самим датчикам заказчик заказал разработку плагина для Vera, который будет использовать дистанционное устройство в качестве входа и обеспечивать% емкости и объем в литрах каждого бака.Этот плагин также предоставляет триггеры сцены, чтобы автоматизация могла управляться изменениями уровня воды. Это также дает вам что-то более удобное для человека в веб-интерфейсе Веры.

В реальном мире

Датчики установлены и пока работают должным образом. Настоящее испытание будет заключаться в том, как они справятся с турбулентностью поступающей дождевой воды и очень низким уровнем воды, когда стенки резервуара могут стать проблемой и создавать эхо.

Если требуются какие-либо обновления прошивки датчиков, они могут быть обновлены через USB, или Arduino вставлен в разъем и может быть заменен обновленным.

Заключение

Всегда приятно работать с заказчиком, который видит общую картину и понимает, какие возможности необходимы его системе домашней автоматизации, чтобы это стало реальностью. С точки зрения инфраструктуры, а не точечных решений, это означает, что, хотя некоторые из начальных инвестиций будут больше, в дальнейшем добавление дополнительных возможностей будет дешевле, а интеграция будет проще и жестче.

Они уже положили глаз на наш проект ретикуляции, и вы можете увидеть, как контроллер ретикуляции может использовать датчики резервуара для воды в качестве входных данных для принятия решений о том, какие резервуары использовать или когда переключиться на сеть. Он будет использовать сеть MySensors и интеграцию Vera, в которую они уже инвестировали.

Доступны десятки различных типов датчиков, совместимых с Arduino, которые можно использовать для создания датчиков, которых нет на полке рядом с вашими типичными гаджетами для умного дома.

Если у вас есть идея проекта, есть шанс, что мы сможем воплотить ее в жизнь.

Урок Arduino — Датчик воды «osoyoo.com

Содержимое
  1. Введение
  2. Препараты
  3. О датчике воды
  4. Примеры

Блок датчика воды Osoyoo WLS-001 разработан для обнаружения воды, которая может широко использоваться для определения уровня дождя, уровня воды и даже утечки жидкости.Блок в основном состоит из трех частей: разъема электронного блока, резистора 1 МОм и нескольких линий неизолированных проводов.

В этом уроке мы узнаем, что такое датчик воды и как использовать его с доской Osoyoo Uno для обнаружения воды.

Оборудование


  • Плата Osoyoo UNO (полностью совместима с Arduino UNO rev.3) x 1
  • Датчик воды x 1
  • Красный светодиод x 1
  • I2C 1602 ЖК-дисплей x 1
  • Макетная плата x 1
  • Джемперы
  • Кабель USB x 1
  • ПК x 1

Программное обеспечение


  • Arduino IDE (версия 1.6.4+)

Обзор


Датчик воды — это простой в использовании, компактный и легкий, дорогостоящий датчик идентификации и обнаружения капель воды. И отечественные, и зарубежные продукты сравнивали не только компактные, мощные и продуманно разработанные со следующими характеристиками :

  • Оцените уровень воды с помощью ряда оголенных параллельных проводов, чтобы измерить размер капли воды / воды.
  • Можно легко изменить размер воды на аналоговый сигнал, а выходное аналоговое значение можно напрямую использовать в программной функции, а затем для достижения функции сигнализации уровня воды.
  • Низкое энергопотребление и высокая чувствительность — главные характеристики этого мдула.
  • Совместимость с SainSmart UNO SainSmart mega2560 SainSmart ADK и т. Д.

Принцип работы


Этот датчик работает за счет того, что ряд открытых дорожек соединен с землей и чередуются между заземленными дорожками и являются чувствительными дорожками. Следы датчика имеют слабый подтягивающий резистор 1 МОм. Резистор будет повышать значение дорожки датчика до тех пор, пока капля воды не закоротит дорожку датчика на заземленную дорожку.Вы не поверите, эта схема будет работать с цифровыми выводами ввода / вывода вашего Arduino, или вы можете использовать ее с аналоговыми выводами для определения количества воды, вызванного контактом между заземленной дорожкой и дорожкой датчика.

Использовать как уровень в емкости


Чтобы использовать его в качестве датчика уровня в осадке, необходимо установить датчик внутри резервуара на том уровне, на котором мы хотим контролировать уровень воды. Датчик должен быть расположен так, чтобы параллельные линии были перпендикулярны датчику уровня воды.Штифт S даст нам большее значение, поскольку датчик погружен.

Использовать как датчик дождя


Чтобы определить, идет ли дождь с помощью этого датчика, необходимо расположить его горизонтально так, чтобы дождь падал на датчик, поскольку капли дождя падают на датчик, пленка воды на поверхности будет формироваться за счет увеличения значения штифта S , таким образом мы можем сделать вывод, идет ли дождь.

Технические характеристики:


  • Рабочее напряжение: 5 В
  • Рабочий ток:
  • Интерфейс: Аналоговый
  • Ширина обнаружения: 40 мм × 16 мм
  • Рабочая температура: 10 ° C ~ 30 ° C
  • Вес: 3 г
  • Размер: 65 мм × 20 мм × 8 мм
  • Интерфейс, совместимый с Arduino
  • Низкое энергопотребление
  • Высокая чувствительность
  • Сигнал выходного напряжения: 0 ~ 4.2В

Определение контакта:

  • «S» означает вход сигнала
  • «+» Означает источник питания
  • «-» означает GND

2 контакта предназначены для питания, 1 для подключения к + 5 В Arduino, а другой для подключения к клемме заземления Arduino. Другой вывод, помеченный буквой S, является сигнальным. Это вывод, который выводит аналоговый сигнал напряжения пропорционально количеству датчика, покрытого жидкостью.Этот вывод подключается к аналоговому выводу на плате Arduino для чтения.

Приложения:
  • Обнаружение дождя
  • Утечка жидкости
  • Детектор переполнения бака

Датчик уровня жидкости Arduino


В этом примере мы объясним, как использовать датчик воды для определения количества воды в резервуаре. Мы будем использовать вывод S в качестве аналогового входа для подключения Arduino , считываемое значение будет выше в зависимости от того, поверхность датчика покрыта водой.Это связано с тем, что вода действует как проводник, учитывая, что вода, которую мы используем в наших отложениях, не является чистой водой ( h3O ), поскольку вода не проводит ток. Но мы редко будем использовать этот тип датчиков для измерения уровня воды в резервуаре с чистой водой.

Подключение


Соберите схему, как показано ниже:

Здесь мы подключаем сигнальный контакт (S) к аналоговому контакту A0. Это позволяет плате Arduino считывать аналоговое значение напряжения.

Код программы


После завершения вышеуказанных операций подключите плату Arduino к компьютеру с помощью кабеля USB. Зеленый светодиодный индикатор питания (с надписью PWR ) должен загореться. Откройте Arduino IDE и выберите соответствующий тип платы и тип порта для вашего проекта. Затем загрузите следующий скетч на свой Arduino.

 const int analogInPin = A0; int sensorValue = 0; void setup () { Serial  .begin (9600); } void loop () {sensorValue = analogRead (analogInPin);  Серийный .печать ("Датчик =");  Serial  .print (sensorValue * 100/1024);  Серийный  .println ("%"); задержка (1000); } 

В первом блоке кода мы объявляем переменную analogInPin и инициализируем ее значением 0. Затем мы объявляем переменную sensorValue , которая будет содержать значение выходного аналогового значения датчика, служащее показанием нашего датчика, которое представляет уровень жидкости.

В нашей функции setup () мы устанавливаем скорость передачи и вводим sensorPin, поскольку это вводимое значение в плату Arduino, которое нужно прочитать.

В нашей функции loop (), которая является кодом, который повторяется снова и снова, мы считываем значение из sensorPin и сохраняем его в переменной sensorValue . Затем мы выводим это значение в Serial Monitor для чтения. Код постоянно запускает этот код снова и снова, поэтому он бесконечно получает новые показания. Мы делаем задержку в 100 мс между каждым чтением, чтобы создать небольшую паузу между ними.

Рабочий результат


Через несколько секунд после завершения загрузки, если вы погрузите датчик в воду,

Откройте Serial Monitor, вы можете увидеть результат работы, как показано ниже:

Arduino I2C 1602 ЖК-датчик уровня жидкости


В этом примере мы будем использовать датчик воды, чтобы определять глубину воды и отображать результат на I2C 1602LCD.

Подключение


Соберите схему, как показано ниже:

I2C 1602LCD Доска Osoyoo UNO
VCC
GND GND
ПДД A4
SCL A5
Датчик воды Доска Osoyoo UNO
GND
+
S A0


Код программы


После завершения вышеуказанных операций подключите плату Arduino к компьютеру с помощью кабеля USB.Зеленый светодиодный индикатор питания (с надписью PWR ) должен загореться. Откройте Arduino IDE и выберите соответствующий тип платы и тип порта для вашего проекта. Затем загрузите следующий скетч на свой Arduino.

 #include Wire.h> #include  LiquidCrystal_I2C  .h> // инициализируем библиотеку номерами контактов интерфейса  LiquidCrystal_I2C  lcd (0x27,16,2); // устанавливаем адрес ЖК-дисплея на 0x27 для
                                  // отображение 16 символов и 2 строк const int waterSensor = 0; int waterValue = 0; void setup () {lcd.в этом(); // инициализируем ЖК-дисплей lcd.backlight (); // открываем подсветку lcd.setCursor (0,0); lcd.print («Датчик воды»); } void loop () {int waterValue = analogRead (waterSensor); // получаем значение датчика воды lcd.setCursor (6,1); // помещаем курсор в 6 столбец, 2 строки lcd.print (waterValue); // значение, отображаемое на ЖК-дисплее delay (200); // задержка 200 мс lcd.setCursor (0,1); // помещаем курсор в 1 столбец, 2 строки lcd.print (""); // Добавляем 16 пробелов, чтобы оставшиеся символы
                  // в строке 1, если есть, очищаются} 

Рабочий результат


Если вы погрузите датчик в воду через несколько секунд после завершения загрузки, вы увидите, на какую глубину пропитан датчик, отображаемую на ЖК-дисплее I2C LCD1602.

24V 4-20mA датчик уровня воды с Arduino

Intro

Несколько лет назад я установил датчик уровня воды на основе ультразвукового датчика. Принципиально то, что я установил ультразвуковой модуль наверху цистерны и измерил расстояние до поверхности воды. Основываясь на этом расстоянии, я вычислил, насколько моя цистерна полна или пуста в процентах.

Я сделал небольшую страницу с документами о датчике уровня воды TL231.Если вы просто ищете использование этого датчика, нажмите здесь:

https://docs.turais.de/docs/sensors/misc/tl231-water-level-sensor/

У меня есть блог сообщения об этом, но они только на немецком языке:

Проблемы с моим ультразвуковым датчиком

Я столкнулся с некоторыми проблемами на протяжении многих лет:

  1. Я скомпенсировал ультразвуковые измерения температурой. Таким образом, зимой, когда температура составляет около 4 ° C / 40 ° F, измерение корректируется, потому что звук распространяется по-разному в зависимости от температуры воздуха.
  2. В качестве ультразвукового датчика я использовал датчик парковки от машины, такой, который можно найти на Aliexpress очень дешево. Я обнаружил, что для правильного чтения вам понадобится датчик, который создает ультразвуковой луч, у них на конце есть конус, чтобы немного больше направлять звук. Это было бы немного лучше, потому что в противном случае звук будет слишком сильно отражаться на входе в цистерну.
  3. Когда цистерна была заполнена, все было в порядке, и уровни от 100% до 80% действительно хорошо определялись.Но я получил несколько неудачных показаний, когда уровень цистерны был ниже 80%. Я использовал простую скользящую среднюю, чтобы усреднить некоторые пики, но этого было недостаточно. Вам необходимо провести правильную интеллектуальную фильтрацию ложных измерений.
  4. Моя цистерна сделана из бетона и подземная. Крышка цистерны закрывается не на 100%, поэтому некоторым паукам очень интересно строить там паутину. Нет проблем с экономией дождевой воды для полива сада, но настоящая проблема для моего ультразвукового датчика.Spierwebs может накапливать легкую грязь, а затем отражать ультразвук, и тогда ваше чтение будет мусором. Хуже всего то, что у вас нет возможности обнаружить неисправность датчика без камеры или чего-то еще.
  5. Вы должны проверять датчик и время от времени чистить его. На мой взгляд, это делает установку с ультразвуковым датчиком наименее благоприятным способом чтения некоторых данных.
Я установил УЗИ как можно ближе к поверхности воды.

Я искал альтернативы, но с годами датчик уровня воды на основе датчика давления был слишком дорогим для моего маленького хобби-проекта.

Другой датчик для измерения уровня воды

Существуют разные способы измерения уровня воды:

На основе ультразвука

На основе емкостного режима

  • На основе 2-проводной схемы — как и Homematic. Он измеряет емкость между двумя проводами. Если два провода находятся в воде, емкость изменяется в зависимости от того, сколько воды течет вокруг двух проводов.

Механический

  • Зонд для плавания — в основном маленький зонд с грузом, который плавает по поверхности.Он связан небольшой нитью наверх. А исходя из того, на сколько протянута резьба, видно, на сколько сантиметров опустился зонд.

Механические или электрические датчики на разной высоте

Принцип заключается в том, что вы прикрепляете разные датчики на разной высоте в цистерне или канистре. В зависимости от того, сколько датчиков сработало, вы знаете уровень воды. Вы можете использовать переключатели уровня воды, которые вы найдете на Aliexpress или Amazon, и построить свои собственные с помощью Arduino. Для подключения различных переключателей целесообразно использовать плату расширения ввода-вывода .Эти платы основаны на PCF8574.

  • Название на коммерческом: M167

На основе давления воды

  • Датчик давления воды — как вы находите там дни на Amazon или Aliexpress. Вы можете опустить эти датчики на дно бачка, и они будут измерять давление. Давление в воде меняется с глубиной.

Датчик уровня жидкости

Датчик уровня жидкости часто называют:

  • TL231 или TL-231
  • DC24 4-20 мА Датчик уровня жидкости
  • TL136 или TL-136
  • ASL-MP-2F

Есть несколько китайских брендов, которые продают этот датчик, они выглядят почти одинаково, но я не могу сказать вам, такой же датчик.Но все они работают по одному и тому же принципу.

Датчик уровня жидкости TL231 измеряет давление. Датчик, в отличие от других типов датчиков давления, которые вы найдете в вашем смартфоне, или датчика давления воздуха BME280 от Bosch, работает под водой на глубине до 5 метров.

Давление в воде изменяется линейно с глубиной. Чем глубже вы погружаетесь, тем большее давление вы получаете. https://en.wikipedia.org/wiki/Centimetre_of_water

Если вы погрузитесь на 1 метр глубиной, вы получите около ~ 0.Давление на 1 бар больше. https://en.wikipedia.org/wiki/Pascal’s_law

Давление на датчике зависит от воды над датчиком. Таким образом, вы можете интерпретировать значения, которые вы получаете от датчика, как уровень воды в вашем резервуаре / цистерне.

Принцип считывания значений: Значения передаются через ток, а не через напряжение.

Если вы запитаете датчик напряжением 24 В, и он будет находиться в воздухе, а не под водой, датчик будет «потреблять» 4 мА. Если давление увеличивается, оно будет линейным до 20 мА.

В идеале 4 мА будет на 0 м выше датчика, а 20 мА — на 5 м выше датчика.

Принцип считывания датчика уровня жидкости TL231 4–20 мА

Для считывания тока, например, для проверки датчика, вы можете использовать мультиметр. Вы получаете их на Amazon примерно за 10 евро, и их достаточно для тестирования.

Получите некоторые показания

Есть три способа, которые я считаю наиболее практичными для получения показаний:

  1. 250Ом Резистор последовательно, затем измерьте падение напряжения.
  2. Модуль измерения тока HW-685
  3. Датчик тока INA219, рекламируется, что он считывает с точностью 0,8 мА, что очень хорошо.

Для автоматического считывания давления существует один основной принцип. Для считывания токов вам понадобится резистор. Обычно вам не нужен резистор с высоким сопротивлением, включенный последовательно, но в этом случае датчик ведет себя как источник постоянного тока. Он будет регулировать ток в зависимости от давления.

Подробнее об этой технике здесь: https: // turais.de / current-to-Voltage-module-for-sensing-small-currents-4-20ma /

и: https://en.wikipedia.org/wiki/Current_loop

Сначала я подумал, почему бы не использовать дешевый модуль с Алиэкспресс за чтение тех токов. Есть некоторые из них, подобные тому, что я представил в статье блога выше. Он называется HW-685 , и, конечно, вы можете получить его на Aliexpress или на Amazon.

HW-685 для считывания токов от 4 до 20 мА

У меня были проблемы с этим модулем. И, на мой взгляд, это слишком громоздко, чтобы им пользоваться.Если вы решите использовать его, вам понадобятся:

  • Постоянный источник питания 5,0 В — Он должен быть действительно постоянным, а не как источник питания USB. Если ваше напряжение питания изменится со временем, изменится и ваше чтение. Решением было бы измерить как напряжение питания, так и VOUT от этого модуля для компенсации.
  • Повышающий преобразователь 24 В от напряжения питания до 24 В.
  • Arduino или ESP8266 для чтения VOUT. Я не буду здесь подробно останавливаться на том, как считывать аналоговые напряжения с помощью вашего ESP8266 или Arduino.
Считывание VOUT с помощью Wemos D1 mini

Подробнее здесь: https://turais.de/current-to-voltage-module-for-sensing-small-currents-4-20ma/

Повышающий преобразователь, который я использовал для получения 24 В от моего источника питания USB 5 В.

Чтение значений с помощью Arduino

Для тестирования я использовал ESP8266, а именно WEMOS D1 mini. Позже я заменю свой существующий модуль датчика уровня цистерны, основанный на ультразвуковом датчике, на этот датчик.

Вы можете использовать любую Arduino.

Для чтения значений с помощью Arduino вам потребуется:

Конечно, вам понадобится опыт пайки и так далее.

Считывая падение напряжения на резисторе 220 Ом:

  • при 4 мА вы получите: U = R * I; U = 160 * 4 мА = 640 мВ
  • при 20 мА вы получите: U = R * I; U = 160 * 20 мА = 3200 мВ

Это будет в диапазоне вашего АЦП, например диапазон WEMOS составляет 0–3,3 В. АЦП имеет разрешение 10 бит. Где при 3,3 В вы получите показание 1023, а при 0 В — 0.

3,3 В / 1023 = 3,22 мВ на единицу

640 мВ => 199

3200 мВ => 994

994-199 = 795 шт… Глубина 5 м будет 795 и 0 м 199. Отказ датчика будет выше или ниже этих значений. Это даст вам разрешение около ~ 1 см, но сам датчик не так точен. Я обнаружил, что вы можете получать показания с с точностью около +/- 10 см.

DFRobot Измерительный преобразователь уровня жидкости под действием силы тяжести

Датчик тока к напряжению для любого датчика 4–20 мА от DFRobot

Вы также можете использовать модуль силы тяжести DFRobot для измерения тока к напряжению. Вот ссылка на их вики.

Этот модуль представляет собой модный резистор 120R, о котором я вам говорил ранее. Он использует операционный усилитель TP5551 для считывания падения напряжения на резисторе 120 Ом.

  • Вы можете получить макет / схему их модуля на Github. (Нажмите)
  • Вы можете купить модуль здесь: (Нажмите).
  • Wiki от DFRobot для их набора. (Щелкните).

Считывание показаний датчика с помощью имеющегося в продаже оборудования

Токовая петля 4–20 мА де-факто является промышленным стандартом.Вы можете использовать логотип Siemens! с дополнительным модулем для чтения таких данных датчика.

конечно любой другой ПЛК с возможностью токовой петли работает.

Также, если хотите, вы можете использовать коммерческий индикатор процесса. Получить на Amazon: (Щелкните). Для этой установки я бы рекомендовал:

Датчик уровня воды

, совместимый с Arduino

ARD2-3025

Описание

Этот датчик уровня воды, совместимый с Arduino, очень прост в использовании.Более высокая стоимость датчика распознавания воды / водяных капель, который является мерой его отслеживаемого размера капель / воды путем наличия ряда параллельных линий оголенных проводов для определения уровня воды. Вода, чтобы легко преобразовывать аналоговые значения аналоговых сигналов, выход может быть непосредственно прочитан доской разработки, до уровня воздействия сигнала тревоги.

Характеристики
  • Простое измерение уровня воды и преобразование в аналоговый сигнал
  • Экономичный датчик распознавания высокого уровня / падения
Характеристики

Рабочее напряжение

3-5 В постоянного тока

Рабочий ток

Менее 20 мА

Зона обнаружения

40 мм x 16 мм

Производственный процесс

FR4 двусторонний HASL

Рабочая температура

от 10 ° C до 30 ° C

Влажность

10% — 90% без конденсации

Упаковка

Герметичный мешок

Размеры
ресурсов
Вам также может понравиться

Все цены указаны в австралийских долларах и включают НДС.GST будет удален из вашего заказа, если вы делаете заказ за пределами Австралии.
Товары могут отличаться от представленных на фотографиях.
Все товарные знаки и торговые наименования являются собственностью соответствующих владельцев. Wiltronics отказывается от каких-либо прав собственности на товарные знаки и торговые наименования, кроме своих собственных.

Сделайте инструмент для измерения уровня и температуры воды с помощью ультразвукового датчика и модуля датчика DS18B20 с Arduino uno — KT776

Arduino IDE 1.8.5 (программируемая платформа для Arduino)

Нажмите, чтобы загрузить: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

ЦИФРОВОЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ DS18B20

Это водонепроницаемая версия датчика температуры Arduino DS18B20. датчик. Удобно, когда вам нужно измерить что-то далеко или во влажных условиях. Датчик работает при температуре до 125 ℃, кабель имеет оболочку из ПВХ, поэтому мы рекомендуем выдерживать температуру ниже 100 ℃. Поскольку они цифровые, вы не получите никакого ухудшения сигнала даже на больших расстояниях! DS18B20 обеспечивает от 9 до 12-битных (настраиваемых) показаний температуры по интерфейсу 1-Wire, поэтому от центрального микропроцессора необходимо подключить только один провод (и землю).Может использоваться с системами 3,0-5,5 В.

  • Используется для питания / данных от 3,0 В до 5,5 В
  • ± 0,5 ℃ Точность от -10 ℃ до + 85 ℃
  • Используемый диапазон температур: от -55 до 125 ℃ (от -67 ℉ до + 257 ℉)
  • 9 до 12-битного разрешения по выбору
  • Использует интерфейс 1-Wire — для связи требуется только один цифровой вывод
  • Уникальный 64-битный идентификатор, записанный в микросхему
  • Несколько датчиков могут использовать один вывод
  • Система сигнализации ограничения температуры
  • Время запроса меньше 750 мс
  • 3-проводной интерфейс:

Красный провод — VCC

Черный провод — GND

Желтый провод — ДАННЫЕ

16 * 2 ЖК-ДИСПЛЕЙ

  • Режим ЖК-дисплея : STN, позитивный, полупрозрачный
  • Цвет дисплея: темно-синий / желто-зеленый
  • Угол обзора: 6H
  • Способ управления: режим 1/16, смещение 1/5
  • Подсветка: желто-зеленая светодиодная подсветка
  • Габаритные размеры: 803615.8 MAX

.16 * 2 ЖК-ДИСПЛЕЙ

Contrast

Символ

Внешнее соединение

03

Функция

Источник питания

Заземление сигнала для LCM

VDD

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ для логики LCM

V0

MPU

Сигнал выбора регистра

RW

MPU

Сигнал выбора операции чтения / записи

3

22 E

29

22 E

29

ДБ 0 ~ DB3

MPU

Четыре линии двунаправленной шины низкого порядка с тремя состояниями.Используется для передачи данных между MPU и LCM. Эти четыре не используются между 4-битными операциями.

DB4 ~ DB7

MPU

Четыре двунаправленных линии высокого порядка Три линии шины состояний, используемые для передачи данных между MPU

A

9088K

Блок питания для BKL

K

ПРИМЕЧАНИЕ

  • Цвет и оттенок могут немного измениться в зависимости от температуры.
  • Цвет определяется как неактивный / фоновый цвет

.
  • Подключите заземление DS18B20 к отрицательной шине, а положительное — к положительной шине, а выходной контакт к D6 через резистор 4,7 кОм через контакт 5 В.
  • Подключите Vcc ультразвукового датчика к положительной шине на макетной плате, заземлите к отрицательной шине, эхо-сигнал к D7 и триггер к D9 Arduino UNO.
  • Все отрицательные светодиоды подключаются к отрицательной шине, а зеленый положительный светодиод к D13 через резистор 220 Ом, желтый положительный к D8 через резистор 220 Ом и красный положительный к D10 через резистор 220 Ом
  • Подключите положительный вывод зуммера к положительной шине и отрицательный к отрицательной шине
  • Подключите одну точку кнопки к земле, а другую — к контакту 16 ЖК-дисплея.
  • Подключите положительный полюс 10k к положительной шине, отрицательный к отрицательной шине, а сигнальный контакт к контакту 3 ЖК-дисплея.
  • Контакт 1 ЖК-дисплея к заземлению, контакт 2 к 5 В, контакт 4 к D12, контакт 5 к земле, контакт 6 к D11, контакт 11 к D5, контакт 12 к D4, контакт 13 к D3 и контакт 14 к D2, контакт От 15 до 5В на рейку.
  • Подключите 5 В и землю UNO к положительной и отрицательной шине макетной платы.


https://docs.google.com/document/d/e/2PACX-1vTkxWEP8RTl32Pg0SNHAzajRMeCM6xsG7Iv6g6rNefoUkb_uhqs1eyioZINyAZTZ8MeCM6xsG7Iv6g6rNefoUkb_uhqs1eyioZINyAZTZ8MeCM6xsG7Iv6g6rNefoUkb_uhqs1eyioZINyAZTZ8meКогда уровень низкий, горит зеленый светодиод. Когда уровень средний, горит желтый светодиод. Когда уровень ВЫСОКИЙ, красный светодиод мигает одновременно со звуком зуммера. Расстояние от датчика до уровня воды измеряется ультразвуковым датчиком и выводится на ЖК-дисплей вместе с температурой в этом резервуаре. Температура измеряется датчиком DS18B20

Grove — Датчик уровня воды (10 см) для Arduino — ELEDIY

Характеристики

  • Простота использования (используйте разъем Grove без пайки)
  • На основе емкостного измерения
  • Водонепроницаемый
  • Конформное покрытие
  • Коррозионностойкий
  • Обнаружение уровня воды до 10 см
  • Интерфейс I2C

Описание

Как лучше описать продукт, не имея за ним истории?

Ну… Несколько месяцев назад мы думали о разработке датчика уровня воды, но мы хотели, чтобы он отличался от традиционных методов измерения уровня воды, таких как использование ультразвукового измерения и измерения на основе сопротивления.

Мы протестировали различные методы измерения уровня воды, такие как использование бесконтактного измерения на основе емкости, когда мы поместили датчик вне контейнера, заполненного жидкостью, а также использовали угольную палку для определения уровня воды.

Но мы посчитали, что результаты, которые мы получили, не оправдали наших ожиданий, и после длительного периода использования Углерод начал химически реагировать с водой, что сделало этот метод не идеальным.

Итак, мы наконец пришли к решению, используя метод измерения емкости.Мы использовали емкостные контактные площадки на печатной плате модуля и нанесли защитное покрытие на печатную плату, чтобы датчик защищал от влаги, пыли, химикатов и высоких температур. Мы уверены, что этот метод позволит вам легко проводить точные измерения уровня воды (точность ± 5 мм).

Давайте посмотрим на разницу между несколькими методами измерения уровня воды.

Ультразвуковой датчик расстояния Датчик на основе сопротивления Grove — Датчик уровня воды
Принцип Ультразвуковые волны Сопротивление Емкость
Интерфейс связи Цифровой Аналог I2C
Рабочее напряжение 3.3 / 5В 3,3 / 5 В 3,3 / 5 В
Водонепроницаемый Есть Есть


Технические характеристики

  • 2 x 8-битных микроконтроллера ATTINY1616
  • Совместим с источником питания 3,3 / 5 В
  • Точность измерения: ± 5 мм
  • Одновременно использует два адреса I2C: 0x78 и 0x77
  • Диапазон рабочих температур: от -40 ° C до 105 ° C
  • Вес: G.W 9.8 г
  • Размеры: 20 мм x 133 мм


Примечание
Синий масляный слой на поверхности модуля ¡¯ емкости измерения емкости должен оставаться нетронутым. Когда масляный слой поврежден и объект испытаний представляет собой проводящую жидкость, данные испытаний могут быть неточными.
Внимание
При тестировании самый высокий уровень введенной жидкости не должен превышать белую разделительную линию, в противном случае это вызовет короткое замыкание.


Список деталей
Датчик уровня воды Grove x 1
Кабель Grove 20 см x 1

Характеристики

  • Простота использования (используйте разъем Grove без пайки)
  • На основе емкостного измерения
  • Водонепроницаемый
  • Конформное покрытие
  • Коррозионностойкий
  • Обнаружение уровня воды до 10 см
  • Интерфейс I2C

Описание

Как лучше описать продукт, не имея за ним истории?

Ну… Несколько месяцев назад мы думали о разработке датчика уровня воды, но мы хотели, чтобы он отличался от традиционных методов измерения уровня воды, таких как использование ультразвукового измерения и измерения на основе сопротивления.

Мы протестировали различные методы измерения уровня воды, такие как использование бесконтактного измерения на основе емкости, когда мы поместили датчик вне контейнера, заполненного жидкостью, а также использовали угольную палку для определения уровня воды.

Но мы посчитали, что результаты, которые мы получили, не оправдали наших ожиданий, и после длительного периода использования Углерод начал химически реагировать с водой, что сделало этот метод не идеальным.

Итак, мы наконец пришли к решению, используя метод измерения емкости.Мы использовали емкостные контактные площадки на печатной плате модуля и нанесли защитное покрытие на печатную плату, чтобы датчик защищал от влаги, пыли, химикатов и высоких температур. Мы уверены, что этот метод позволит вам легко проводить точные измерения уровня воды (точность ± 5 мм).

Давайте посмотрим на разницу между несколькими методами измерения уровня воды.

Ультразвуковой датчик расстояния Датчик на основе сопротивления Grove — Датчик уровня воды
Принцип Ультразвуковые волны Сопротивление Емкость
Интерфейс связи Цифровой Аналог I2C
Рабочее напряжение 3.3 / 5В 3,3 / 5 В 3,3 / 5 В
Водонепроницаемый Есть Есть


Технические характеристики

  • 2 x 8-битных микроконтроллера ATTINY1616
  • Совместим с источником питания 3,3 / 5 В
  • Точность измерения: ± 5 мм
  • Одновременно использует два адреса I2C: 0x78 и 0x77
  • Диапазон рабочих температур: от -40 ° C до 105 ° C
  • Вес: G.W 9.8 г
  • Размеры: 20 мм x 133 мм


Примечание
Синий масляный слой на поверхности модуля ¡¯ емкости измерения емкости должен оставаться нетронутым. Когда масляный слой поврежден и объект испытаний представляет собой проводящую жидкость, данные испытаний могут быть неточными.
Внимание
При тестировании самый высокий уровень введенной жидкости не должен превышать белую разделительную линию, в противном случае это вызовет короткое замыкание.


Список деталей
Датчик уровня воды Grove x 1
Кабель Grove 20 см x 1

ПОЛИТИКА ВОЗВРАТА

Lorem ipsum dolor sit amet, conctetur adipiscing elit.Morbi ut blandit risus. Donec mollis nec tellus et rutrum. Orci varius natoque penatibus et magnis disparturient montes, nascetur ridiculus mus. Ut consquat quam a purus faucibus scelerisque. Mauris ac dui ante. Pellentesque congue porttitor tempus. Donec sodales dapibus urna sed dictum. Duis congue posuere libero, a aliquam est porta quis.

Donec ullamcorper magna enim, vitae fermentum turpis elementum quis. Interdum et malesuada fames ac ante ipsum primis in faucibus.

Curabitur vel sem mi.Proin in lobortis ipsum. Aliquam rutrum tempor ex ac rutrum. Maecenas nunc nulla, placerat at eleifend in, viverra etos sem. Nam sagittis lacus metus, dignissim blandit magna euismod eget. Suspendisse a nisl lacus. Phasellus eget augue tincidunt, sollicitudin lectus sed, convallis desto. Pellentesque vitae dui lacinia, venenatis erat sit amet, fringilla felis. Nullam maximus nisi nec mi facilisis.

ДОСТАВКА

Lorem ipsum dolor sit amet, conctetur adipiscing elit. Morbi ut blandit risus.Donec mollis nec tellus et rutrum. Orci varius natoque penatibus et magnis disparturient montes, nascetur ridiculus mus. Ut consquat quam a purus faucibus scelerisque. Mauris ac dui ante. Pellentesque congue porttitor tempus. Donec sodales dapibus urna sed dictum. Duis congue posuere libero, a aliquam est porta quis.

Donec ullamcorper magna enim, vitae fermentum turpis elementum quis. Interdum et malesuada fames ac ante ipsum primis in faucibus.

Curabitur vel sem mi.Proin in lobortis ipsum. Aliquam rutrum tempor ex ac rutrum. Maecenas nunc nulla, placerat at eleifend in, viverra etos sem. Nam sagittis lacus metus, dignissim blandit magna euismod eget. Suspendisse a nisl lacus. Phasellus eget augue tincidunt, sollicitudin lectus sed, convallis desto. Pellentesque vitae dui lacinia, venenatis erat sit amet, fringilla felis. Nullam maximus nisi nec mi facilisis.

ПОПЛАВКОВЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ИЛИ ПОПЛАВКОВЫЙ ДАТЧИК С ARDUINO »PIJA Education

Поплавковый датчик или поплавковый выключатель используется для определения уровня жидкости в резервуаре.Его также называют магнитным датчиком поплавка или поплавковым выключателем, так как он работает так же, как выключатель. Магнитный датчик поплавка представляет собой электромагнитный переключатель ВКЛ / ВЫКЛ. Он определяет уровень воды в резервуаре, переключая соединение.

РАБОТА ПЛАВКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ

Чтобы замкнуть / замкнуть цепь датчика поплавка, используйте магнитный геркон. Тогда что такое геркон?

Геркон

Это электрический выключатель, который может работать / работать под действием магнитного поля.Он состоит из ферромагнитных гибких металлических язычковых контактов, изолированных в герметичной стеклянной оболочке.

Металлический контакт нормально разомкнут. Но когда мы прикладываем магнитное поле или помещаем магнит рядом с одним металлическим концом переключателя, он притягивает другой конец металла, создавая путь для прохождения тока. Когда магнит отодвигается далеко от переключателя, контакты размагничиваются и разъединяются (разрыв цепи).

Поплавковый датчик работает по той же концепции, что и геркон, но может возникнуть еще один вопрос.В герконовом переключателе мы используем магнит, но как мы можем поместить магнит в резервуар для воды? Правильно! Нам не нужно об этом беспокоиться, потому что датчик поплавка спроектирован таким образом, что магнит уже присутствует там.

Когда мы устанавливаем датчик в пустой резервуар, положение переключателя находится внизу, но когда вода начинает наполняться, положение переключателя поднимается вверх, что создает магнитное поле для геркона. Так просто, когда уровень воды понижается, датчик разрывает цепь и последовательно подключенный светодиод гаснет, в то время как при повышении уровня датчик замыкает цепь и включается последовательно подключенный светодиод.

НЕОБХОДИМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
S. No. Товар Кол-во
1 Arduino Uno 1
2 Макет 1
3 Магнитный датчик поплавка 1
4 светодиод 1
5 Резистор 220 Ом 1
6 Джемпер между мужчинами 4

СХЕМА — ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОПЛАВКОВОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ С ARDUINO

Выполните следующие подключения с Arduino

КОД ARDUINO ДАТЧИКА ПОПЛАВКА
 int FloatSensor = 2;
int led = 13;
int buttonState = 1; // считывает статус кнопки

void setup () {
  Серийный .
				
							
			

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *