Контроль уровня жидкости в топливном баке отопительного котла

0
1

Есть несколько способов проверить, сколько топлива осталось в топливном баке. Самый простой способ — использовать щуп, очень точный, но не очень интересно зимой постоянно проверять уровень с его помощью. Некоторые резервуары оснащены смотровым окном, через которое виден уровень масла. Но стекло желтеет со временем и через него плохо видно. Что еще хуже, окно может быть причиной утечек масла со временем. В датчиках другого типа используется поплавок, приводящий в движение циферблат. Датчик не особенно точен, и механизм со временем может заклинивать.

Так же можно установить автономный датчик для удаленного мониторинга.
Датчик с питанием от батареи, обычно ультразвуковой, передает уровень масла на приемник в доме. Приемник может использоваться для просмотра уровня масла в пределах Wi-Fi сети или приемник может быть подключен к Интернету для удаленного мониторинга. Мастер использует бесплатный сервис ThingSpeak.

Что необходимо, так это подключенный к Wi-Fi датчик с батарейным питанием, который может отслеживать уровень в баке в течение многих лет и отправлять напоминания по электронной почте, когда уровень масла становится низким. Изготовление именно такого устройства описано в этой инструкции. Каждые несколько часов модуль ESP8266 опрашивает датчик и передает данные через интернет, пользователю.
Основные компоненты, используемые в этом проекте, перечислены ниже. Самый дорогой элемент — лазерный датчик VL53L1X. Будьте осторожны, чтобы не выбрать предыдущее поколение VL53L0X. Хотя он и дешевле, но имеет худшие характеристики и требует другого программного обеспечения. Другой ключевой элемент — это модуль ESP8266. Версии со встроенными регуляторами напряжения и интерфейсом USB, безусловно, проще в использовании, но они имеют больший ток в режиме ожидания, что не идеально для работы от батареи. Вместо этого используется базовый модуль ESP-07 с опцией внешней антенны для увеличения дальности действия.

Инструменты и материалы:
-Держатель батарейки AA;
-Лазерный дальномер VL53L1X;
-BAT43 диод Шоттки;
-Транзистор 2Н2222;
-Конденсатор 100 нФ;
-Резистор 5 кОм — 2 шт;
-Резистор 1 кОм;
-Резистор 470 Ом — 2 шт;
-Модуль последовательного адаптера FT232RL;
-Литий-тионилхлоридная батарея размера AA;
-Модуль микроконтроллера ESP-07;
-Паяльное оборудование;
-Провода;
-Пластиковая коробка;

Шаг первый: о датчике
Ультразвуковые датчики обычно используются для измерения уровня масла как в коммерческих, так и в домашних условиях. Легкодоступный ультразвуковой HC-SR04 или более новый HS-100 часто используются в самодельных устройствах. Такие датчики дешевы, но при работе в металлических баках дают ложные показания.

В качестве альтернативы был опробован лазерный датчик VL53L1X. Датчик показал отличные результаты.
В техническом паспорте VL53L1X представлена информация о параметрах этого датчика при измерениях в различных условиях.
Мастер тоже провел испытания датчика в рабочих условиях. Тестирование показало, что датчик может измерять уровень масла с разрешением около +/- 2 мм.

Шаг второй: схема
На схеме показано, как модуль ESP-07 подключается к VL53L1X. USB-адаптер FT242 временно подключается к ESP-07 для загрузки программного обеспечения и проверки работы. Когда ESP-07 переводится в режим сна, ток падает примерно до 20 мкА.

Можно перевести датчик в режим ожидания с помощью вывода XSHUT, но мастер посчитал, что легче включать и выключать датчик с помощью транзистора. Когда ESP-07 просыпается, датчик включается и выключается после снятия показаний. Перед загрузкой кода нужно установить резистор 5 кОм между землей и GPIO0. После загрузки кода нужно включить и выключить устройство.

Шаг третий: аккумулятор
В этом проекте используется одна литий-тионилхлоридная (Li-SOCI2) батарея размера AA. Большим преимуществом этих батарей является стабильное напряжение 3,6 В в течение всего срока службы батареи. Это идеально для питания микросхемы ESP8266 без необходимости дополнительной регулировки напряжения.

Бака с мазутом хватает на долго, поэтому уровень масла нужно проверять не чаще нескольких раз в день. Измерения на готовом устройстве показали ток глубокого сна 22 мкА. В состоянии бодрствования ток 75 мА в течение 6,9 секунд.

Через год, в спящем режиме, устройство использует 193 мАч. Если измерения уровня масла проводятся каждые 7 часов, то при измерениях ежегодно используется 180 мАч. Исходя из этого, батареи на 2600 мАч хватит на 6 лет.

Шаг четвертый: программное обеспечение
Библиотека Pololu Arduino VL53L1X используется для инициализации датчика и доступа к показаниям. Код для отправки данных в ThingSpeak взят из их примера датчика влажности, а некоторый дополнительный код управляет транзистором, который включает устройство.

Для подключения устройства к домашней сети Wi-Fi, нужно будет указать в коде SSID и пароль. Кроме того, если для передачи данных по интернету используется сервис ThingSpeak, нужно добавить свой код API.

Скетч Arduino для загрузки прилагается в текстовом файле. Его нужно будет скопировать в Arduino IDE. Перед прошивкой кода нужно подключить GPIO0 к земле через резистор 5 кОм (перед включением питания).
Код можно скачать ниже.
Oil Tank Gauge Sketch.txt

Шаг пятый: сборка
Во избежание повреждения от перегрева паять нужно один раз и быстро. Устройство собирается в два этапа. Прежде всего, датчик и ESP-07 подключаются к временному USB-адаптеру для программирования. В течении 10 секунд устройство должно подключится к сети Wi-Fi и отправить показания в ThingSpeak. Если все работает правильно, чип перепрограммируется на желаемое время сна. Красный светодиод нужно демонтировать, чтобы минимизировать потребление тока. Кроме того, при подключении внешней антенны, необходимо удалить керамический антенный переходник.

Второй этап — это установка компонентов в пластиковую коробку и установка лазерного датчика.
Модуль VL53L1X устанавливается внутри вентиляционного отверстия бака. При установке нужно убедится, что датчик хорошо «видит» жидкость, а на пути нет листьев, паутины или пауков. Монтажная коробка с электроникой крепится рядом с датчиком с помощью магнитов.

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Источник: usamodelkina.ru