Màn hình thùng dầu WiFi: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Có một số cách để kiểm tra lượng nhiên liệu còn lại trong bình dầu sưởi. Cách đơn giản nhất là sử dụng que thăm, rất chính xác nhưng không mấy thú vị vào ngày đông lạnh giá. Một số xe tăng được lắp ống ngắm, một lần nữa cho biết mức dầu trực tiếp nhưng ống ngả màu theo tuổi khiến việc đọc trở nên khó khăn. Tệ hơn nữa, chúng có thể là nguyên nhân gây rò rỉ dầu nếu chúng không được cách ly. Một loại máy đo khác sử dụng một phao điều khiển một mặt số. Không đặc biệt chính xác và cơ chế có thể thay đổi theo thời gian.

Những người có túi tiền rủng rỉnh có thể mua một bộ cảm biến từ xa có thể quan sát bên trong nhà. Một cảm biến điều khiển bằng pin, thường là siêu âm, truyền độ sâu của dầu đến một bộ thu trong nhà. Có thể sử dụng bộ thu điều khiển nguồn điện độc lập để xem mức dầu hoặc bộ thu có thể được kết nối với internet để theo dõi từ xa. Điều cần thiết là cảm biến kết nối WiFi chạy bằng pin có thể theo dõi bình trong nhiều năm và gửi nhắc nhở qua email khi mức dầu xuống thấp. Một thiết bị như vậy được mô tả trong Hướng dẫn này. Một cảm biến đo độ sâu của dầu bằng cách xác định thời gian cần bao lâu để ánh sáng phản xạ trở lại bề mặt dầu. Cứ sau vài giờ, một mô-đun ESP8266 sẽ thăm dò cảm biến và truyền dữ liệu lên internet. Dịch vụ ThingSpeak miễn phí được sử dụng để hiển thị mức dầu và gửi email nhắc nhở khi mức dầu thấp.

Quân nhu

Các thành phần chính được sử dụng trong dự án này được liệt kê dưới đây. Mặt hàng đắt nhất là cảm biến độ sâu, một mô-đun VL53L1X có thể được tìm thấy trực tuyến với giá khoảng 6 đô la. Hãy cẩn thận không chọn VL53L0X thế hệ trước, mặc dù rẻ hơn, nó có hiệu suất kém hơn và yêu cầu phần mềm khác nhau. Mục quan trọng khác là mô-đun ESP8266. Các phiên bản có bộ điều chỉnh điện áp tích hợp và giao diện USB chắc chắn dễ sử dụng hơn nhưng ở mức cao hơn là dòng điện chờ cao hơn, không lý tưởng cho hoạt động của pin. Thay vào đó, mô-đun ESP-07 cơ bản được sử dụng với tùy chọn ăng-ten bên ngoài để tăng phạm vi hoạt động. Các thành phần được sử dụng trong dự án này là:

• Giá đỡ pin AA
• Mô-đun khác nhau VL53L1X
• BAT43 Diode Shottky
• Bóng bán dẫn 2N2222 hoặc tương tự
• Tụ điện 100nF
• Điện trở 2 x 5k
• 1 x 1k điện trở
• Điện trở 2 x 470 Ohm
• Mô-đun bộ điều hợp nối tiếp FT232RL
• Pin Lithium Thionyl Chloride cỡ AA
• Mô-đun vi điều khiển ESP-07
• Đồ tạp hóa, dây điện, hộp, v.v.

Bước 1: Lựa chọn cảm biến

Cảm biến siêu âm thường được sử dụng để đo mức dầu cả thương mại và trong các dự án DIY. Siêu âm HC-SR04 sẵn có hoặc HS-100 mới hơn thường được sử dụng trong các màn hình tự chế với chi phí khoảng $ 1 hoặc hơn. Họ làm việc tốt trên băng ghế dự bị nhưng cho kết quả ngẫu nhiên khi hướng xuống ống thông hơi của thùng dầu để xác định vị trí bề mặt dầu. Điều này có thể là do phản xạ từ các bề mặt khác nhau trong bể thép, bể nhựa có thể hoạt động tốt hơn. Thay vào đó, một cảm biến quang học Thời gian bay VL53L1X đã được thử thay thế. Các kết quả đọc từ bể ổn định hơn nhiều và do đó, loại cảm biến này được theo đuổi để thay thế. Bảng dữ liệu cho VL53L1X cung cấp thông tin về độ phân giải của cảm biến này trong các điều kiện đo khác nhau, xem hình ảnh. Sử dụng thời gian lấy mẫu 200ms cho độ phân giải vài mm. Không còn nghi ngờ gì nữa, các con số của bảng dữ liệu được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm tốt nhất có thể và do đó, cảm biến đã được thực hiện một bài kiểm tra nhanh để kiểm tra độ phân giải. Cảm biến được đặt trên đường ống thông hơi của thùng dầu và một vài nghìn lần đọc được ghi lại bằng cách sử dụng ngân sách thời gian là 200 mili giây. Biểu đồ phân phối các kết quả đọc được trong bể xác nhận rằng cảm biến này có thể đo mức dầu với độ phân giải khoảng +/- 2mm. Trong khoảng thời gian dài hơn, có xu hướng hàng ngày mức dầu giảm vài mm qua đêm và phục hồi trong ngày. Nguyên nhân rất có thể là do dầu bị co lại khi nguội qua đêm và nở ra trở lại vào ban ngày ấm áp. Có lẽ câu chuyện về việc mua dầu theo khối lượng vào một ngày lạnh rốt cuộc là sự thật.

Bước 2: Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch cho thấy cách mô-đun ESP-07 được kết nối với VL53L1X. Bộ điều hợp USB FT242 được kết nối tạm thời với ESP-07 để tải phần mềm lên và kiểm tra hoạt động. Khi ESP-07 được đưa vào chế độ ngủ sâu, dòng điện giảm xuống khoảng 20 uA, tín hiệu đánh thức sẽ đặt lại thiết bị thông qua diode. bật và tắt cảm biến bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Khi ESP-07 thức dậy, cảm biến được cấp nguồn và sau đó tắt sau khi đọc được kết quả. Điều này cũng có lợi thế là loại bỏ dòng điện chờ VL53L1X. Khi tải lên chương trình mới, điện trở 5k cần giữ giữa mặt đất và GPIO0 khi thiết bị được cấp nguồn để vào chế độ flash. Sau khi tải mã lên, hãy bật và tắt nguồn thiết bị để chạy bình thường.

Bước 3: Nguồn pin

Một pin lithium-thionyl clorua (Li-SOCI2) cỡ AA duy nhất được sử dụng để cung cấp năng lượng cho dự án này. Tìm kiếm trên mạng sẽ thấy các nhà cung cấp loại pin này với giá chỉ 2 USD một chiếc. Ưu điểm lớn nhất của loại pin này là 3,6V ổn định trong suốt thời gian sử dụng của pin, lý tưởng để cấp nguồn cho chip ESP8266 mà không cần điều chỉnh điện áp bổ sung. Một thùng dầu sưởi kéo dài nhiều tháng và vì vậy mức dầu chỉ cần kiểm tra một vài lần. nhiều nhất là ngày. Các phép đo trên một màn hình hoàn chỉnh cho dòng điện ngủ sâu là 22uA. Dạng sóng điện áp qua điện trở 0,5 Ohm trong mạch pin cho biết dòng điện trung bình là 75 mA trong 6,9 giây khi thức dậy. Hơn một năm, mạch sẽ sử dụng 193 mAh ở chế độ nghỉ. Nếu đo mức dầu được thực hiện sau mỗi 7 giờ thì 180 mAh được sử dụng hàng năm. Trên cơ sở này, pin 2600 mAh sẽ kéo dài hơn 6 năm.

Bước 4: Phần mềm

Thư viện Pololu Arduino VL53L1X được sử dụng để khởi tạo cảm biến phạm vi và truy cập các kết quả đọc khoảng cách. Mã để gửi dữ liệu đến ThingSpeak lấy từ ví dụ về Cảm biến độ ẩm của họ và một số mã bổ sung điều khiển bóng bán dẫn cung cấp năng lượng cho cảm biến. ESP8266 chỉ có thể ngủ sâu trong tối đa 70 phút và tự đánh thức. Cách giải quyết vấn đề này là cho phép chip thức dậy và ngay lập tức đặt nó trở lại trạng thái ngủ, lưu số lượng trong bộ nhớ. Khi màn hình kết nối với mạng WiFi của bạn, bạn sẽ cần phải đưa SSID WiFi và mật khẩu của mình vào mã. Ngoài ra, nếu bạn sử dụng ThingSpeak, hãy thêm mã API của bạn. Bản phác thảo Arduino để tải lên được đính kèm trong tệp văn bản. Nó sẽ cần sao chép vào Arduino IDE của bạn. Trước khi nhấp nháy mã, hãy kết nối GPIO0 với mặt đất qua điện trở 5k trước khi cấp nguồn. Mã kết nối ESP-07 với mạng WiFI được sử dụng rộng rãi trong các dự án khác. Trong trường hợp này, cần một thời gian dài hơn trong vòng kết nối để kiểm tra xem kết nối đã được thực hiện hay chưa. Thông thường, khoảng 500 mili giây được sử dụng nhưng yêu cầu 5000 mili giây trong thiết lập WiFi này, đáng để điều chỉnh nếu có sự cố kết nối.

Bước 5: Lắp ráp

Các thành phần của màn hình được kết nối theo kiểu “tổ chim” xung quanh mô-đun ESP-07, loại bỏ bất cứ thứ gì có thể bị chập. Mô-đun dễ bị hỏng do quá nhiều nhiệt và vì vậy các kết nối này cần được hàn một lần và nhanh chóng. Màn hình được lắp ráp trong hai giai đoạn. Trước hết, cảm biến và ESP-07 được kết nối với bộ điều hợp USB tạm thời để lập trình ESP-07 bằng Arduino IDE. Sử dụng thời gian ngủ ngắn 10 giây sẽ sớm hiển thị nếu chip đang kết nối với mạng WiFi và gửi các bài đọc đến ThingSpeak. Khi mọi thứ hoạt động bình thường, chip sẽ được lập trình lại với thời gian ngủ mong muốn. Đèn LED màu đỏ nên được ngắt khỏi mô-đun để giảm thiểu mức tiêu thụ hiện tại. Ngoài ra, nếu một ăng-ten bên ngoài được kết nối, liên kết ăng-ten gốm cũng cần được gỡ bỏ. Không vận hành chip mà không có ăng-ten, nguồn điện sẽ đốt cháy chip thay vì đi vào không gian. Giai đoạn thứ hai là tháo bộ điều hợp USB và gắn các thành phần vào hộp. Mô-đun VL53L1X được gắn bên trong nắp thông hơi của bình bằng hai nylon đứng ra khỏi miếng đệm. Đảm bảo cảm biến nhìn rõ bề mặt dầu, không có lá, mạng nhện hoặc nhện cản đường. Ngoài ra, giữ dây kết nối cách xa cảm biến để tránh phản xạ giả.

Bước 6: Cài đặt

Nắp thông hơi được thay thế trên bình dầu để đảm bảo nó bằng phẳng và không có vật cản từ cảm biến đến bề mặt dầu. Màn hình được gắn bên cạnh lỗ thông hơi, các nam châm nhỏ đã được sử dụng để giữ cho hộp ở đúng vị trí. Điều này sẽ không hiệu quả với các két nhựa! Bây giờ, hãy ngồi lại và kiểm tra mức dầu trong nhà của bạn.

Bấm để xem mức bình dầu của tôi.