Монитор на WiFi резервоар за масло: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

Има няколко начина да проверите колко гориво е останало в резервоара за отоплително масло. Най -простият начин е да използвате измервателна пръчка, много точна, но не много забавна в студен зимен ден. Някои резервоари са оборудвани с мерна тръба, която отново дава директна индикация за нивото на маслото, но тръбата пожълтява с възрастта, което затруднява четенето. Още по -лошото е, че те могат да бъдат причина за течове на масло, ако не са изолирани. Друг тип габарит използва поплавък, който задвижва циферблат. Не е особено точен и механизмът може да се захване с течение на времето.

Тези с дълбоки джобове могат да си купят дистанционен сензор, който може да се види вътре в къщата. Сензор, задвижван от батерии, обикновено ултразвуков, предава дълбочината на маслото към приемник в къщата. Отделен приемник, захранван от мрежата, може да се използва за наблюдение на нивото на маслото или приемникът може да бъде свързан към интернет за дистанционно наблюдение. Това, което е необходимо, е сензор за WiFi, свързан с батерия, който може да наблюдава резервоара с години наведнъж и да изпраща имейл напомняния, когато нивото на маслото се понижи. Такова устройство е описано в тази инструкция. Сензор измерва дълбочината на маслото, като определя времето, необходимо на светлината да се отрази обратно от повърхността на маслото. На всеки няколко часа модул ESP8266 изследва сензора и предава данните в интернет. Безплатната услуга ThingSpeak се използва за показване на нивото на маслото и изпращане на имейл с напомняне, когато нивото на маслото е ниско.

Консумативи

Основните компоненти, използвани в този проект, са изброени по -долу. Най -скъпият елемент е сензорът за дълбочина, модул VL53L1X, който може да бъде намерен онлайн за около 6 долара. Внимавайте да не изберете предишното поколение VL53L0X, макар и по -евтино, има по -ниска производителност и изисква различен софтуер. Другият ключов елемент е модулът ESP8266. Версиите с вградени регулатори на напрежението и USB интерфейс със сигурност са по -лесни за използване, но с премия от по -висок ток в режим на готовност, не са идеални за работа с батерии. Вместо това основният модул ESP-07 се използва с опция за външна антена за допълнителен обхват. Компонентите, използвани в този проект, са:

• AA държач за батерия
• Модул за обхват VL53L1X
• BAT43 Шотки диод
• 2N2222 транзистор или подобен
• 100nF кондензатор
• 2 x 5k резистора
• 1 x 1k резистор
• 2 x 470 ома резистори
• Модул за сериен адаптер FT232RL
• Литиево -тионилхлоридна батерия с размер AA
• Модул за микроконтролер ESP-07
• Разни неща, тел, кутия и др.

Стъпка 1: Избор на сензор

Ултразвуковите сензори обикновено се използват за измерване на нивото на маслото както в търговски, така и в DIY проекти. Лесно достъпният ултразвуков HC-SR04 или по-новият HS-100 често се използват в домашни монитори на цена от около $ 1 или около това. Те работеха добре на пейката, но дадоха произволни показания, когато бяха насочени надолу към вентилационната тръба на резервоара за масло, за да локализират повърхността на маслото. Това вероятно се дължи на отраженията от различните повърхности в стоманения резервоар, пластмасов резервоар може да работи по -добре. Като алтернатива вместо това беше изпробван оптичен сензор за време на полет VL53L1X. Показанията от резервоара бяха много по -стабилни и затова този тип сензор беше преследван като алтернатива. Информационният лист за VL53L1X дава информация за разделителната способност на този сензор при различни условия на измерване, вижте снимката. Използването на време за вземане на проби от 200 ms дава разделителна способност от няколко mm. Без съмнение номерата на информационните листове са взети при възможно най -добрите лабораторни условия и затова на сензора е даден бърз тест за проверка на разделителната способност. Сензорът е разположен над вентилационната тръба на резервоара за масло и няколко хиляди показания са регистрирани с използване на времеви бюджет от 200 ms. График за разпределение на показанията в резервоара потвърждава, че този сензор може да измерва нивото на маслото с разделителна способност около +/- 2 мм. През по-дълъг период от време има ежедневна тенденция, при която нивото на маслото пада с няколко мм за една нощ и се възстановява през деня. Най -вероятната причина е, че маслото се свива, докато се охлажда за една нощ и отново се разширява в топлината на деня. Може би историята за закупуване на петрол по обем в студен ден все пак е вярна.

Стъпка 2: Електрическа схема

Схемата показва как модулът ESP-07 е свързан към VL53L1X. USB адаптер FT242 е временно свързан към ESP-07 за качване на софтуера и проверка на работата. Когато ESP-07 е поставен в дълбок сън, токът пада до около 20 uA, сигнал за събуждане нулира устройството чрез диода. Възможно е сензорът да бъде поставен в режим на готовност с помощта на щифта XSHUT, но се оказа по-лесно да се захранва сензор за включване и изключване с помощта на транзистор. Когато ESP-07 се събуди, сензорът се включва и след това се изключва, след като се вземат показания. Това също има предимството, че елиминира тока на готовност на VL53L1X. Когато става въпрос за качване на нова програма, 5k резистор се нуждае от задържане между земята и GPIO0, тъй като устройството се захранва, за да влезе в режим на светкавица. След като качите кода, включете и изключете устройството, за да работи нормално.

Стъпка 3: Захранване на батерията

За захранване на този проект се използва една литиево-тионилхлоридна батерия с размер AA (Li-SOCI2). Търсенето в интернет трябва да намери доставчици на този тип батерии за едва 2 долара всеки. Голямото предимство на тези батерии е стабилните 3.6V през живота на батерията, идеален за захранване на чипа ESP8266, без да се изисква допълнително регулиране на напрежението. най -много ден. Измерванията на завършен монитор дадоха дълбок ток на сън от 22uA. Формата на вълната на напрежението през резистор от 0,5 Ohm в веригата на батерията показва среден ток от 75 mA за 6,9 секунди, когато е буден. Над година веригата ще използва 193 mAh в режим на заспиване. Ако се правят измервания на нивото на маслото на всеки 7 часа, тогава всяка година се използват 180 mAh. На тази основа 2600 mAh батерия ще издържи над 6 години.

Стъпка 4: Софтуер

Библиотеката Pololu Arduino VL53L1X се използва за инициализиране на сензора за обхват и достъп до показанията на разстоянието. Кодът за изпращане на данни към ThingSpeak идва от техния пример за сензор за влага и някои допълнителен код задвижва транзистора, който захранва сензора. ESP8266 може да спи дълбоко само до 70 минути и да се събуди. Начинът, по който можете да заобиколите този проблем, е да позволите на чипа да се събуди и незабавно да го приспи, като запазите броя в паметта. Тъй като мониторът се свързва с вашата WiFi мрежа, ще трябва да включите своя WiFi SSID и парола в кода. Също така, ако използвате ThingSpeak, добавете своя API код. Скицата на Arduino за качване е приложена в текстовия файл. Ще се нуждае от копиране във вашата Arduino IDE. Преди да мигате кода, свържете GPIO0 към земята чрез 5k резистор, преди да включите. Кодът за свързване на ESP-07 към WiFI мрежата се използва широко в други проекти. В този случай беше необходимо много по -дълго време в свързващия контур за проверка на осъществената връзка. Обикновено се използват около 500 ms, но в тази WiFi настройка са необходими 5000 ms, което си струва да се коригира, ако има проблеми с връзката.

Стъпка 5: Монтаж

Компонентите за монитора са свързани в стил „птиче гнездо“около модула ESP-07, придържайки всичко, което може да има късо съединение. Модулът лесно се поврежда от твърде много топлина и затова тези връзки се нуждаят от запояване веднъж и бързо. Мониторът се сглобява на два етапа. На първо място сензорът и ESP-07 са свързани с временен USB адаптер за програмиране на ESP-07 с помощта на Arduino IDE. Използването на кратък период на заспиване от 10 секунди скоро ще покаже дали чипът се свързва към WiFi мрежата и изпраща показания към ThingSpeak. След като всичко работи правилно, чипът се препрограмира с желаното време за сън. Червеният светодиод трябва да се повдигне от модула, за да се сведе до минимум консумацията на ток. Също така, ако е свързана външна антена, керамичната антена също трябва да бъде премахната. Не работете с чипа без антена, захранването ще изпържи чипа, вместо да отиде в космоса. Вторият етап включва премахване на USB адаптера и монтиране на компонентите в кутия. Модулът VL53L1X е монтиран вътре в вентилационната капачка на резервоара с помощта на два найлона стойте на разстояние дистанционери. Уверете се, че сензорът има ясен изглед към повърхността на маслото, няма листа, паяжини или паяци по пътя. Също така дръжте свързващия проводник далеч от сензора, за да предотвратите фалшиви отражения.

Стъпка 6: Инсталиране

Вентилационната капачка се сменя на резервоара за масло, като се уверите, че е равен и няма препятствия от сензора до повърхността на маслото. Мониторът е монтиран до вентилационния отвор, използвани са малки магнити за поддържане на кутията на място. Това няма да работи с пластмасови резервоари! Сега седнете и проверете нивото на маслото от уюта на вашия дом.

Кликнете, за да видите нивото на резервоара ми за масло.