Apmēram 71% zemes ir pārklāta ar ūdeni, bet diemžēl tikai 2,5% no tās ir dzeramais ūdens. Gaidāms, ka līdz ar iedzīvotāju skaita pieaugumu, piesārņojumu un klimata izmaiņām līdz 2025. gadam mēs piedzīvosim daudzgadīgu ūdens trūkumu. No vienas puses, tautu un valstu starpā jau ir nelieli strīdi par upju ūdens koplietošanu, no otras puses, mēs kā cilvēki savas nolaidības dēļ izšķērdējam daudz dzeramā ūdens.
Pirmajā reizē tas var nebūt liels, bet, ja jūsu krāns pilēja ūdens pilienu reizi sekundē, jums vajadzēs tikai apmēram piecas stundas, lai jūs iztērētu vienu galonu ūdens, tas ir pietiekami daudz ūdens, lai vidusmēra cilvēks izdzīvotu divus dienas. Tātad, ko var darīt, lai to apturētu? Kā vienmēr atbilde uz to ir tehnoloģiju uzlabošana. Ja mēs visus manuālos krānus nomainīsim ar viediem, kas automātiski atveras un aizveras, mēs varam ne tikai ietaupīt ūdeni, bet arī veselīgāk uzturēt dzīvesveidu, jo krāns nav jādarbina ar netīrām rokām. Tāpēc šajā projektā mēs uzbūvēsim automātisko ūdens padeves ierīci, izmantojot Arduino un elektromagnētisko vārstu, kas var automātiski dot jums ūdeni, kad tā tuvumā ir novietots stikls. Labi izklausās forši! Tātad izveidosim vienu…
Nepieciešamie materiāli
- Solenoīda vārsts
- Arduino Uno (jebkura versija)
- HCSR04 - ultraskaņas sensors
- IRF540 MOSFET
- 1k un 10k rezistors
- Maizes dēlis
- Vadu savienošana
Darba koncepcija
Automātiskā ūdens izsmidzinātāja koncepcija ir ļoti vienkārša. Mēs izmantosim ultraskaņas sensoru HCSR04, lai pārbaudītu, vai kāds priekšmets, ka stikls ir novietots pirms dozatora. Elektromagnētiskais vārsts tiks izmantots, lai kontrolētu ūdens plūsmu, tas ir, kad ūdens darbosies ar strāvu un pēc strāvas padeves pārtraukšanas ūdens tiks apturēts. Tāpēc mēs uzrakstīsim Arduino programmu, kas vienmēr pārbauda, vai kāds objekts ir novietots netālu no krāna, ja jā, solenoīds tiks ieslēgts un gaidīs, līdz objekts tiks noņemts, tiklīdz objekts tiks noņemts, solenoīds automātiski izslēgsies, tādējādi aizverot ūdens padeve. Uzziniet vairāk par ultraskaņas sensora izmantošanu ar Arduino šeit.
Ķēdes shēma
Pilna ķēdes shēma Arduino bāzes ūdens dozatoram ir parādīta zemāk
Šajā projektā izmantotais elektromagnētiskais vārsts ir 12V vārsts ar maksimālo strāvas stiprumu 1,2A un nepārtrauktas strāvas stiprumu 700mA. Tas ir tad, kad vārsts ir ieslēgts, lai patērētu vārstu, tas patērēs aptuveni 700 mA. Kā mēs zinām, Arduino ir attīstības dēlis, kas darbojas ar 5 V, un tāpēc mums ir nepieciešama komutācijas vadītāja shēma, lai to ieslēgtu un izslēgtu.
Šajā projektā izmantotā komutācijas ierīce ir IRF540N N-Channel MOSFET. Tam ir attiecīgi 3 tapas Gate, Source un Drain from pin 1. Kā parādīts shēmas diagrammā, solenoīda pozitīvo spaili darbina ar Arduino Vin tapu. Tā kā mēs izmantosim 12 V adapteri, lai darbinātu Arduino, un tādējādi Vin tapa izvadīs 12 V, ko var izmantot solenoīda vadībai. Solenoīda negatīvais terminālis ir savienots ar zemi, izmantojot MOSFET avota un drenāžas tapas. Tātad solenoīds tiks darbināts tikai tad, ja būs ieslēgts MOSFET.
MOSFET vārtu tapu izmanto, lai to ieslēgtu vai izslēgtu. Tas paliks izslēgts, ja vārtu tapa ir iezemēta, un ieslēdzas, ja tiek piemērots vārtu spriegums. Lai MOSFET izslēgtu, kad vārtu tapai netiek piemērots spriegums, vārtu tapu velk uz zemes, izmantojot 10k rezistoru. Arduino tapu 12 izmanto, lai ieslēgtu vai izslēgtu MOSFET, tāpēc D12 tapa ir savienota ar vārtu tapu caur 1K rezistoru. Šis 1K rezistors tiek izmantots strāvas ierobežošanai.
Ultraskaņas sensors ir powered by 5 V un zemes pins no Arduino. Echo un Trigger pin ir savienots ar pin 8 un pin 9 attiecīgi. Pēc tam mēs varam ieprogrammēt Arduino izmantot ultraskaņas sensoru, lai izmērītu attālumu un ieslēgtu MOSFET, kad tiek atklāts objekts. Visa ķēde ir vienkārša, un tāpēc to var viegli veidot virs maizes dēļa. Manējais pēc savienojumu izveidošanas izskatījās kaut kas līdzīgs šim.
Arduino dēļa programmēšana
Šim projektam mums ir jāuzraksta programma, kas izmanto HCSR-04 ultraskaņas sensoru, lai izmērītu objekta attālumu tā priekšā. Kad attālums ir mazāks par 10 cm, mums ir jāieslēdz MOSFET un citādi mums ir jāizslēdz MOSFET. Mēs izmantosim arī borta LED, kas savienots ar tapu 13, un pārslēdziet to kopā ar MOSFET, lai mēs varētu pārliecināties, vai MOSFET ir ieslēgts vai izslēgts. Pilnīga programma, lai darīt to pašu, ir dota beigās šo lapu. Tieši zemāk es esmu izskaidrojis programmu, sadalot to mazos nozīmīgos fragmentos.
Programma sākas ar makro definīciju. Mums ir trigeris un atbalss tapa Ultraskaņas sensoram un MOSFET vārtu tapa un LED kā I / O mūsu Arduino. Tātad mēs esam definējuši, pie kuras tapas tie tiks savienoti. Jo mūsu aparatūru, mēs esam savienoti ar Echo un Trigger pin 8 un 9 th ciparu pin attiecīgi. Tad MOSFET tapa ir savienota ar tapu 12, un iebūvētais LED pēc noklusējuma ir savienots ar tapu 13. Mēs to pašu definējam, izmantojot šādas rindas
#define trigeris 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Iestatīšanas funkcijas iekšpusē mēs paziņojam, kuras tapas tiek ievadītas un kuras tiek izvadītas. Mūsu aparatūrā ievades tapa ir tikai ultraskaņas (ASV) sensora atbalss tapa, un visi pārējie ir izejas tapas. Tāpēc mēs izmantojam Arduino pinMode funkciju, lai norādītu to pašu, kas parādīts zemāk
pinMode (trigeris, OUTPUT); pinMode (atbalss, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Galvenās cilpas funkcijas iekšpusē mēs izsaucam funkciju, ko sauc par pasākumu_distums (). Šī funkcija izmanto ASV sensoru, lai izmērītu objekta attālumu tā priekšā un atjaunina vērtību mainīgajam “ distance” . Lai izmērītu attālumu, izmantojot ASV sensoru, vispirms divas sekundes jāuztur sprūda tapa zemā līmenī, pēc tam desmit mikrosekundes jāuztur augstā līmenī un atkal divas sekundes zemā līmenī. Tas gaisā sūtīs ultraskaņas signālu skaņas sprādzienu, kuru atstaros objekts, kas atrodas priekšā, un atbalss tapa uztvers tā atspoguļotos signālus. Tad mēs izmantojam laika vērtību, lai aprēķinātu objekta attālumu pirms sensora. Ja vēlaties uzzināt