Meterong Antas ng Ultrasound Tank: 5 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Kailangang subaybayan ang antas ng likido sa isang mahusay na lapad na rin, isang tangke, o isang bukas na lalagyan? Ipapakita sa iyo ng gabay na ito kung paano gumawa ng isang sonar na di-contact fluid level meter gamit ang murang electronics!

Ipinapakita ng sketch sa itaas ang isang pangkalahatang ideya ng kung ano ang aming nilalayon para sa proyektong ito. Ang aming maliit na bahay sa tag-init ay may isang malaking balakang diameter upang makapagtustos ng inuming tubig para magamit sa bahay. Isang araw, pinag-usapan namin ng aking kapatid ang tungkol sa kung paano sinukat ng aming lolo nang manu-mano ang antas ng tubig upang subaybayan ang pagkonsumo ng tubig at pagdagsa sa buong tag-init upang maiwasan ang labis na pag-draft. Naisip namin na sa modernong electronics dapat nating buhayin ang tradisyon, ngunit may kasamang mas kaunting manu-manong paggawa. Sa pamamagitan ng ilang mga trick sa programa, pinamamahalaan namin ang isang Arduino na may isang sonar module upang masukat ang distansya pababa sa ibabaw ng tubig (l) na may makatuwirang pagiging maaasahan at isang kawastuhan ng ± ilang millimeter. Nangangahulugan ito na maaari naming tantyahin ang natitirang dami ng V, gamit ang kilalang diameter D at lalim na L, na may halos 1 litro na kawastuhan.

Dahil ang balon ay matatagpuan nang 25m mula sa bahay at nais namin ang display sa loob ng bahay, pinili namin ang paggamit ng dalawang Arduino na may isang link sa data sa pagitan. Madali mong mababago ang proyekto upang magamit ang isang Arduino lamang kung hindi ito ang kaso para sa iyo. Bakit hindi gumamit ng wireless data transfer? Bahagyang dahil sa pagiging simple at katatagan (ang kawad ay mas malamang na masira ng kahalumigmigan) at bahagyang dahil nais naming iwasan ang paggamit ng mga baterya sa gilid ng sensor. Sa pamamagitan ng isang wire, maaari naming ruta ang parehong data transfer at lakas sa pamamagitan ng parehong cable.

1) Arduino module sa bahay Ito ang pangunahing Arduino module. Magpadala ito ng isang signal ng gatilyo sa Arduino sa balon, tatanggapin ang sinusukat na distansya at ipakita ang kinakalkula na natitirang dami ng tubig sa isang display.

2) Well side Arduino at sonar module Ang layunin ng Arduino na ito ay upang makatanggap ng isang signal ng gatilyo mula sa bahay, magsagawa ng isang pagsukat at ibalik ang distansya mula sa sonar module sa antas ng tubig. Ang electronics ay itinayo sa isang (medyo airtight) na kahon, na may isang plastik na tubo na nakakabit sa tumatanggap na bahagi ng sonar module. Ang layunin ng tubo ay upang mabawasan ang mga pagkakamali sa pagsukat sa pamamagitan ng pagbawas sa larangan ng pagtingin upang ang ibabaw lamang ng tubig ang "nakikita" ng tatanggap.

Hakbang 1: Mga Bahagi, Pagsubok at Programming

Ginamit namin ang mga sumusunod na bahagi sa proyektong ito:

• 2 x Arduino (isa para sa pagsukat ng antas ng likido, isa para sa pagpapakita ng mga resulta sa isang display)
• Isang pangunahing 12V power supply
• Ultrasound (sonar) module HC-SR04
• LED display module MAX7219
• 25 m cable ng telepono (4 wires: Lakas, lupa at 2 data signal)
• Mounting box
• Mainit na pandikit
• Panghinang

Mga gastos sa mga bahagi: Mga € 70

Upang matiyak na gumana ang lahat ayon sa nararapat, ginawa muna namin ang lahat ng paghihinang, mga kable at simpleng pagsubok sa bench. Mayroong maraming mga halimbawa ng mga programa para sa ultrasound sensor at LED module sa online, kaya ginamit lang namin ang mga ito para matiyak na ang sinusukat na distansya ay may katuturan (larawan 1) at naabutan namin ang sumasalamin sa ultrasonic mula sa ibabaw ng tubig sa- site (larawan 2). Gumawa rin kami ng masusing pagsusuri sa link ng data upang matiyak na gumagana ito nang matagal para sa mahabang distansya, na napatunayan na walang problema.

Huwag maliitin ang oras na ginugol sa hakbang na ito, dahil mahalaga na malaman na gumagana ang system bago maglagay ng pagsisikap sa pag-mount ng mabuti sa lahat sa mga kahon, paghuhukay ng mga kable atbp.

Sa panahon ng pagsubok, napagtanto namin na ang sonar module kung minsan ay nakakakuha ng isang tunog na pagmuni-muni mula sa iba pang mga bahagi ng balon, tulad ng mga sidewalls at tubo ng suplay ng tubig, at hindi ang ibabaw ng tubig. Nangangahulugan ito na ang sinusukat na distansya biglang magiging mas maikli kaysa sa aktwal na distansya sa antas ng tubig. Dahil hindi namin simpleng magagamit ang pag-average upang maayos ang ganitong uri ng error sa pagsukat, nagpasya kaming itapon ang anumang mga bagong sinusukat na distansya na masyadong naiiba sa kasalukuyang pagtatantya ng distansya. Hindi ito problemado dahil inaasahan naming ang antas ng tubig na magbabago ay mabagal pa rin. Sa pagsisimula, ang modyul na ito ay gagawa ng isang serye ng mga sukat at pipiliin ang pinakamalaking halaga na natanggap (ibig sabihin ang pinakamababang antas ng tubig) bilang pinaka-malamang na panimulang punto. Pagkatapos nito, bilang karagdagan sa desisyon na "panatilihin / itapon", isang bahagyang pag-update ng tinatayang antas ang ginagamit upang mapakinabangan ang mga random na error sa pagsukat. Mahalaga ring pahintulutan ang lahat ng mga echo na mamatay bago magsagawa ng isang bagong pagsukat - hindi bababa sa aming kaso kung saan ang mga dingding ay gawa sa kongkreto at samakatuwid napaka echo-y.

Ang huling bersyon ng code na ginamit namin para sa dalawang Arduino ay matatagpuan dito:

github.com/kelindqv/arduinoUltrasonicTank

Hakbang 2: Mga Gawaing Sibil

Dahil ang aming balon ay matatagpuan sa isang distansya mula sa bahay, kailangan naming lumikha ng isang maliit na trinsera sa damuhan kung saan ilalagay ang cable.

Hakbang 3: Pagkonekta at Pag-mount ng Lahat ng Mga Bahagi

Ikonekta ang lahat tulad ng ito ay sa panahon ng pagsubok, at inaasahan na gagana pa rin ito! Tandaan na suriin na ang pin ng TX sa isang Arduino ay papunta sa RX ng isa pa, at sa kabaligtaran. Tulad ng ipinakita sa larawan 1, ginamit namin ang cable ng telepono upang magbigay ng lakas sa Arduino sa balon, upang maiwasan ang paggamit ng mga baterya.

Ipinapakita ng pangalawa at pangatlong larawan ang pag-aayos ng plastik na tubo, kasama ang transmitter na inilagay sa labas ng tubo at ang receiver ay inilagay sa loob (oo, ito ay isang hindi komportable na posisyon sa pagbaril …)

Hakbang 4: Pagkakalibrate

Tinitiyak na ang distansya mula sa sensor hanggang sa antas ng tubig ay kinakalkula nang tama, ang pagkakalibrate ay isang bagay lamang sa pagsukat sa diameter ng balon at sa kabuuang lalim upang ang dami ng likido ay makalkula. Inayos din namin ang mga parameter ng algorithm (oras sa pagitan ng mga sukat, ang bahagyang mga parameter ng pag-update, bilang ng mga paunang pagsukat) upang magbigay ng isang matatag at tumpak na pagsukat.

Kaya't gaano kahusay nasubaybayan ng sensor ang antas ng likido?

Madali naming makikita ang isang epekto ng pag-flush ng gripo ng ilang minuto, o pag-flush ng banyo, na kung saan ay nais namin. Nakita rin namin na ang balon ay pumupuno sa isang medyo mahuhulaan na rate sa magdamag - lahat sa isang sulyap lamang sa display. Tagumpay!

Tandaan: - Ang pag-convert ng distansya sa oras ay kasalukuyang hindi nagwawasto para sa mga pagbabago sa bilis ng tunog dahil sa mga pagkakaiba-iba ng temperatura. Maaari itong maging isang magandang karagdagan sa hinaharap, dahil ang mga temperatura sa balon ay mag-iiba nang kaunti!

Hakbang 5: Pangmatagalang Paggamit

Pag-update ng 1 taon: Gumagana ang sensor nang walang depekto nang walang mga palatandaan ng kaagnasan o pinsala sa kabila ng mahalumigmig na kapaligiran! Ang nag-iisang isyu sa panahon ng taon ay ang pag-iipon na naiipon sa sensor sa panahon ng malamig na panahon (sa taglamig), na malinaw na hinaharangan ang sensor. Hindi ito isang isyu sa aming kaso dahil kailangan lang namin ng mga pagbabasa sa panahon ng tag-init, ngunit ang iba pang mga gumagamit ay maaaring kailangang maging malikhain!:) Ang pagkakabukod o bentilasyon ay marahil magagawa ang mga solusyon. Maligayang pag-imbento!