UltraSonic Liquid Level Controller: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Танилцсан байх, Иран хуурай цаг агаартай, манай улсад усны хомсдол байдаг. Заримдаа, ялангуяа зуны улиралд Засгийн газар усаа тасалдагийг харж болно. Тиймээс ихэнх орон сууц усны савтай байдаг. Манай орон сууцанд 1500 литрийн багтаамжтай сав байдаг бөгөөд энэ нь усаар хангадаг. Мөн манай байранд 12 орон сууц байдаг. Үүний үр дүнд танк тун удахгүй хоосон болно гэж найдаж болно. Усан саванд ус шахах төхөөрөмж суурилуулсан бөгөөд энэ нь барилга руу ус дамжуулдаг. Сав хоосон байх үед насос усгүйгээр ажилладаг. Энэ нөхцөл байдал нь хөдөлгүүрийн температурыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ хугацаанд насосны эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм. Хэсэг хугацааны өмнө энэ шахуургын эвдрэл бидний хувьд хоёр дахь удаагаа тохиолдсон бөгөөд хөдөлгүүрийг онгойлгосны дараа ороомгийн утас шатсан болохыг бид харсан. Бид насосыг сольсны дараа дахин ийм асуудал гарахгүйн тулд усны түвшний хянагч хийхээр шийдлээ. Ус савны доод хязгаараас доош орох бүрт би насосны цахилгаан хангамжийг таслах хэлхээ хийхээр төлөвлөж байсан. Ус өндөр хязгаарт хүрэх хүртэл насос ажиллахгүй. Өндөр хязгаарыг давсны дараа хэлхээ нь цахилгаан тэжээлийг дахин холбох болно. Эхэндээ би тохирох хэлхээг олж чадах эсэхийг интернэтээс хайсан. Гэсэн хэдий ч надад тохирох зүйл олдсонгүй. Зарим Arduino дээр суурилсан усны үзүүлэлтүүд байсан боловч миний асуудлыг шийдэж чадаагүй. Үүний үр дүнд би усны түвшний хянагчийнхаа загварыг гаргахаар шийдсэн. Параметрүүдийг тохируулах энгийн график хэрэглэгчийн интерфэйстэй бүхэлд нь багтаасан багц. Түүнчлэн, төхөөрөмж нь өөр өөр нөхцөлд хүчин төгөлдөр ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд EMC стандартыг анхаарч үзэхийг хичээсэн.

Алхам 1: зарчим

Та зарчмыг өмнө нь мэддэг байсан байх. Хэт авианы импульсийн дохиог объект руу чиглүүлэх үед энэ нь объектоор тусч, цуурай нь илгээгч рүү буцдаг. Хэрэв та хэт авианы импульсээр өнгөрөх хугацааг тооцоолох юм бол объектын зайг олох боломжтой. Манай тохиолдолд эд зүйл бол ус юм.

Та ус хүртэлх зайг олохдоо савны хоосон зайг тооцоолох болно гэдгийг анхаарна уу. Усны хэмжээг авахын тулд савны нийт эзэлхүүнээс тооцоолсон хэмжээг хасах хэрэгтэй.

Алхам 2: Мэдрэгч, тэжээлийн хангамж ба хянагч

Техник хангамж

Мэдрэгчийн хувьд би JSN-SR04T ус нэвтэрдэггүй хэт авианы мэдрэгчийг ашигласан. Ажлын горим нь HC-SR04 (echo and trig pin) шиг.

Үзүүлэлтүүд:

• Зай: 25см -ээс 450см хүртэл
• Ажлын хүчдэл: DC 3.0-5.5V
• Ажлын гүйдэл: m 8mA
• Нарийвчлал: ± 1 см
• Давтамж: 40 кГц
• Ажлын температур: -20 ~ 70 ℃

Энэ хянагч зарим хязгаарлалттай болохыг анхаарна уу. Жишээ нь: 1- JSN-SR04T нь 25см-ээс доош зайг хэмжих боломжгүй тул усны гадаргуугаас дор хаяж 25см өндөрт мэдрэгч суурилуулах шаардлагатай. Нэмж дурдахад зайг хэмжих хамгийн дээд хэмжээ нь 4.5 метр юм. Тиймээс энэ мэдрэгч нь асар том танкуудад тохиромжгүй юм. 2- Энэхүү мэдрэгчийн нарийвчлал нь 1 см байна. Үүний үр дүнд савны диаметрээс хамааран төхөөрөмжийн үзүүлэх эзлэхүүний нарийвчлалыг өөрчилж болно. 3- Дууны хурд нь температураас хамаарч өөр өөр байж болно. Үүний үр дүнд нарийвчлал нь өөр өөр бүс нутгуудад нөлөөлж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр хязгаарлалт нь надад чухал биш байсан бөгөөд нарийвчлал нь тохиромжтой байв.

Хянагч

Би STMicroelectronics -ээс STM32F030K6T6 ARM Cortex M0 -ийг ашигласан. Та энэ микроконтроллерийн тодорхойлолтыг эндээс олж болно.

Цахилгаан хангамж

Эхний хэсэг нь 220V/50Hz (Иран Цахилгаан) -ийг 12VDC болгон хөрвүүлэх явдал юм. Энэ зорилгоор би HLK-PM12 цахилгаан гүйдлийн хангамжийн модулийг ашигласан. Энэхүү AC/DC хөрвүүлэгч нь 0.25А гаралтын гүйдэлтэй 90 ~ 264 VAC -ийг 12VDC болгон хөрвүүлэх боломжтой.

Релений индуктив ачаалал нь хэлхээ, тэжээлийн хангамжид хэд хэдэн асуудал үүсгэж, цахилгаан хангамжийн хүндрэл нь ялангуяа микроконтроллерийн тогтворгүй байдалд хүргэж болзошгүйг та бүхэн мэдэж байгаа байх. Шийдэл бол цахилгаан хангамжийг тусгаарлах явдал юм. Түүнчлэн, та реле контактууд дээр snubber хэлхээг ашиглах ёстой. Цахилгаан хангамжийг тусгаарлах хэд хэдэн арга байдаг. Жишээлбэл, та хоёр гаралттай трансформатор ашиглаж болно. Үүнээс гадна гаралтыг оролтоос тусгаарлах боломжтой жижиг хэмжээтэй тусгаарлагдсан DC/DC хөрвүүлэгчид байдаг. Би энэ зорилгоор MINMAX MA03-12S09-ийг ашигласан. Энэ нь тусгаарлагдсан 3W DC/DC хөрвүүлэгч юм.

Алхам 3: Удирдагч IC

TI App тэмдэглэлийн дагуу: Хүчдэлийн хянагч (дахин тохируулагдсан нэгдсэн хэлхээ [IC] гэж нэрлэдэг) нь системийн тэжээлийн хангамжийг хянадаг хүчдэлийн монитор юм. Хүчдэлийн хянагчийг ихэвчлэн процессор, хүчдэлийн зохицуулагч, дарааллаар ашигладаг - ерөнхийдөө хүчдэл эсвэл гүйдэл мэдрэх шаардлагатай байдаг. Удирдагч нар хүчдэлийн төмөр замыг хянаж, асаалтыг баталгаажуулах, алдааг илрүүлэх, суулгагдсан процессоруудтай холбоо барьж системийн эрүүл мэндийг хангадаг. та энэ програмын тэмдэглэлийг эндээс олж болно. Хэдийгээр STM32 микроконтроллерууд нь тэжээлийн дэлгэцийг асаах гэх мэт хянагчтай боловч бүх зүйл хэвийн ажиллахын тулд би гадаад хянагчийн чип ашигласан. Миний хувьд би TI -аас TL7705 ашигласан. Та Texas Instruments вэбсайтаас энэхүү IC-ийн талаархи тайлбарыг доороос харж болно: TL77xxA гэр бүлийн нэгдсэн хэлхээний тэжээлийн хүчдэлийн хянагч нь микрокомпьютер болон микропроцессорын системийг дахин тохируулах хянагч болгон ашиглах зориулалттай. Нийлүүлэлтийн хүчдэлийн хянагч нь SENSE оролт дээр хүчдэл багатай нөхцөлд тэжээлийг хянадаг. Цахилгаан асаах үед VCC нь 3.6 В-д ойртох үед RESET гаралт идэвхждэг (бага). Энэ үед (SENSE нь VIT+-ээс дээгүүр байна гэж үзвэл) хойшлуулах таймер функц нь цаг хугацааны хоцролтыг идэвхжүүлдэг бөгөөд үүний дараа RESET ба RESET (ҮГҮЙ) идэвхгүй болох (өндөр ба бага тус тус). Хэвийн ажиллагааны үед бага хүчдэлийн нөхцөл үүсэхэд RESET ба RESET (NOT) идэвхждэг.

Алхам 4: Хэвлэсэн хэлхээний самбар (ПХБ)

Би ПХБ -ийг хоёр хэсэгт хуваасан. Эхнийх нь тууз/хавтгай кабелиар эх хавтантай холбогдсон LCD ПХБ, хоёр дахь хэсэг нь хянагч ПХБ юм. Энэ ПХБ дээр би цахилгаан хангамж, микроконтроллер, хэт авианы мэдрэгч болон холбогдох эд ангиудыг байрлуулсан. Мөн цахилгаан хэсэг нь реле, varistor ба snubber хэлхээ юм. Миний хэлхээнд ашигладаг реле гэх мэт механик реле үргэлж ажиллаж байвал салж болохыг та мэдэх байх. Энэ асуудлыг даван туулахын тулд би буухиа холболтын ердийн холболтыг (NC) ашигласан. Тиймээс ердийн нөхцөлд реле идэвхгүй бөгөөд ихэвчлэн ойрхон холбоо барих нь насос руу цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг. Ус Бага хязгаараас доош орох бүрт реле асах бөгөөд энэ нь хүчийг бууруулна. Үүнийг хэлэхэд энэ нь би NC ба COM контактууд дээр snubber хэлхээг ашигласан шалтгаан юм. Шахуурга нь өндөр хүч чадалтай байдагтай холбогдуулан би хоёр дахь 220 реле ашиглаж, ПХБ -ийн релетэй хамт жолооддог.

Та миний GitHub -аас Altium PCB файлууд болон Gerber файлууд гэх мэт ПХБ файлуудыг эндээс татаж авах боломжтой.

Алхам 5: Код

Би STM32Cube IDE-ийг ашигласан бөгөөд энэ нь STMicroelectronics-ээс код боловсруулахад зориулагдсан цорын ганц шийдэл юм. Энэ нь GCC ARM хөрвүүлэгчтэй Eclipse IDE дээр суурилсан болно. Түүнчлэн, дотор нь STM32CubeMX байдаг. Та эндээс илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжтой. Эхэндээ би танкийнхаа тодорхойлолтыг агуулсан код бичсэн (Өндөр ба диаметр). Гэсэн хэдий ч би өөр өөр үзүүлэлтүүд дээр үндэслэн параметрүүдийг тохируулахын тулд үүнийг GUI болгон өөрчлөхөөр шийдсэн.

Алхам 6: Танк дээр суурилуулах

Эцэст нь би ПХБ -ийг уснаас хамгаалах энгийн хайрцаг хийлээ. Түүнчлэн, би танкны дээд хэсэгт мэдрэгч тавихын тулд нүх гаргав.