Около 71% от земята е покрита с вода, но за съжаление само 2,5% от нея е питейна вода. С нарастване на населението, замърсяването и изменението на климата се очаква, че до 2025 г. ще изпитаме многогодишен недостиг на вода. От една страна вече има дребни спорове между нациите и държавите за споделяне на речна вода, от друга страна ние, хората, губим много питейна вода поради нашата небрежност.
За пръв път може да не изглежда голямо, но ако от крана ви капе капка вода веднъж на секунда, ще ви отнеме само около пет часа, за да загубите един галон вода, това е достатъчно вода за един средностатистически човек, за да оцелее за двама дни. И така, какво може да се направи, за да се спре това? Както винаги отговорът за това се крие в усъвършенстването на технологиите. Ако заменим всички ръчни кранове с интелигентен, който се отваря и затваря самостоятелно автоматично, не само можем да спестим вода, но и да имаме по-здравословен начин на живот, тъй като не е нужно да управляваме крана с мръсните си ръце. Така че в този проект ще изградим автоматичен дозатор за вода, използващ Arduino и електромагнитен клапан, който автоматично може да ви даде вода, когато се постави чаша близо до него. Звучи готино, нали! Така че нека да изградим един…
Необходими материали
- Електромагнитен клапан
- Arduino Uno (всяка версия)
- HCSR04 - Ултразвуков сензор
- IRF540 MOSFET
- 1k и 10k резистор
- Макет
- Свързване на проводници
Работна концепция
Концепцията зад автоматичния дозатор за вода е много проста. Ще използваме ултразвуков сензор HCSR04, за да проверим дали предмети, такива че стъклото е поставено пред дозатора. Електромагнитен клапан ще се използва за контрол на потока вода, който при подаване на енергия водата ще изтече и при обезсилено водата ще бъде спряна. Така че ще напишем програма Arduino, която винаги проверява дали някой обект е поставен близо до крана, ако да, соленоидът ще бъде включен и ще изчака, докато обектът бъде премахнат, след като обектът бъде премахнат, соленоидът ще се изключи автоматично, като по този начин затваря водоснабдяване. Научете повече за използването на ултразвуков сензор с Arduino тук.
Електрическа схема
Пълната схема на веригата за диспенсер за вода на базата на Arduino е показана по-долу
Електромагнитният клапан, използван в този проект, е 12V клапан с максимален ток от 1.2A и непрекъснат ток от 700mA. Тогава, когато клапанът е включен, той ще консумира около 700mA, за да поддържа клапана включен. Както знаем, Arduino е платка за разработка, която работи с 5V и следователно се нуждаем от превключваща схема на драйвера за соленоида, за да го включва и изключва.
Превключващото устройство, използвано в този проект, е NF-канал MOSFET IRF540N. Той има съответно 3 щифта Gate, Source и Drain от pin 1. Както е показано на електрическата схема, положителният извод на соленоида се захранва с Vin щифт на Arduino. Тъй като ще използваме 12V адаптер за захранване на Arduino и по този начин Vin щифтът ще изведе 12V, който може да се използва за управление на соленоида. Отрицателният терминал на соленоида е свързан със земята чрез щифтовете за източник и източване на MOSFET. Така че соленоидът ще се захранва само ако MOSFET е включен.
Защитният щифт на MOSFET се използва за включване или изключване. Той ще остане изключен, ако щифтът на портата е заземен и ще се включи, ако е приложено напрежение на портата. За да запази MOSFET изключен, когато към щифта на портата не се подава напрежение, щифтът на портата се издърпва на земята чрез 10k резистор. Пинът Arduino 12 се използва за включване или изключване на MOSFET, така че щифтът D12 е свързан към щифта на портата чрез 1K резистор. Този 1K резистор се използва за ограничаване на тока.
В ултразвуков датчик се захранва от + 5V и земята щифтове на Ардуино. В Echo и Trigger щифт е свързан с щифта 8 и 9 съответно щифт. След това можем да програмираме Arduino да използва ултразвуковия сензор за измерване на разстоянието и включване на MOSFET при откриване на обект. Цялата верига е проста и следователно може лесно да се изгради върху дъска. Моят изглеждаше по подобен начин по-долу, след като направи връзките.
Програмиране на Arduino Board
За този проект трябва да напишем програма, която използва ултразвуков сензор HCSR-04 за измерване на разстоянието на обекта пред него. Когато разстоянието е по-малко от 10 см, трябва да включим MOSFET, а в противен случай трябва да изключим MOSFET. Също така ще използваме вградения светодиод, свързан към щифт 13, и ще го превключваме заедно с MOSFET, за да можем да гарантираме дали MOSFET е включен или изключен. В пълна програма да направят същото се дава в края на тази страница. Точно по-долу обясних програмата, като я разбих на малки смислени фрагменти.
Програмата започва с дефиниция на макроси. Разполагаме със спусъка и ехо- щифта за ултразвуковия сензор и щифта MOSFET за порта и светодиода като вход / изход за нашия Arduino. Така че ние дефинирахме към кой щифт те ще бъдат свързани. В нашия хардуер сме свързали щифта Echo и Trigger съответно към 8 и 9 -ти цифров щифт. След това MOSFET щифтът е свързан към щифт 12 и вграденият светодиод по подразбиране е свързан към щифт 13. Ние определяме същото, като използваме следните редове
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Във вътрешността на настройка функция ние декларираме, които щифтове са вход и изход, които са. В нашия хардуер само Echo щифтът на ултразвуковия (САЩ) сензор е входният щифт, а останалите са изходни щифтове. Затова използваме функцията pinMode на Arduino, за да посочим същото, както е показано по-долу
pinMode (спусък, ИЗХОД); pinMode (ехо, INPUT); pinMode (LED, OUTPUT); pinMode (MOSFET, OUTPUT);
Вътре в основната функция на цикъла извикваме функцията наречена мярка_разстояние (). Тази функция използва американския сензор за измерване на разстоянието на обекта пред него и актуализира стойността до променливата „ разстояние“ . За да се измери разстоянието с помощта на американски сензор, задействащият щифт първо трябва да се държи ниско за две микро секунди и след това да се държи високо за десет микросекунди и отново да се държи ниско за две микро секунди. Това ще изпрати звуков взрив от ултразвукови сигнали във въздуха, който ще се отрази от обекта пред него, а ехото ще вземе отразените от него сигнали. След това използваме необходимата стойност за изчисляване на разстоянието на обекта пред сензора. Ако искате да знаете