Zaloguj się
Wszystkie
27 grudnia 2022
692
W artykule zaprezentujemy bezprzewodowy kontroler poziomu wody, bazujący na mikrokontrolerach ESP32 oraz ESP8266. Układ został wyposażony w zabezpieczenie napięciowe i prądowe, aby chronić silnik pompy i wyeliminować ryzyko awarii. Do przesyłu danych zastosowano protokół ESP-NOW. Kluczowe cechy systemu – założenia projektowe autora, to:
- komunikacja bezprzewodowa,
- ochrona przed przepięciami i zapadami napięcia,
- ochrona przed przeciążeniem i pracą pompy na sucho,
- wbudowane przyciski do konfiguracji systemu,
- możliwość zapisu ustawień w pamięci flash,
- wyświetlacz TFT o przekątnej 1,8 cala,
- pomiar i prezentacja danych takich jak napięcie, prąd, moc i współczynnik mocy silnika pompy,
- przełącznik wyboru trybu pracy,
- przycisk do dopełniania zbiornika.
Dlaczego regulator poziomu wody?
Dla autora głównym celem budowy tego sterownika jest sterowanie napełnianiem zbiornika wody, gdy jego stan spada do 50% pojemności. Prezentowane tutaj urządzenie jest drugą wersją kontrolera. Wcześniejszy system zawierał wodoodporny czujnik ultradźwiękowy do pomiaru poziomu wody. Kontroler używany był przez rok. Głównym problemem tamtego urządzenia było tworzenie się kropel wody na powierzchni przetwornika ultradźwiękowego, co powodowało fałszywe odczyty. Zwykle działo się tak w czasie deszczu. Jako że zbiornik na wodę stał w trudno dostępnym miejscu, wspinanie się i czyszczenie czujnika ultradźwiękowego w deszczową pogodę było naprawdę problematyczne. Potrzebne było niezawodne i trwałe rozwiązanie.
Autor rozważał początkowo jakiś inny, bardziej zaawansowany czujnik poziomu wody, np. sensor ciśnienia, jednak z uwagi na brak dostępności tego rodzaju sensorów w miejscu zamieszkania zdecydował się finalnie na klasyczny pływak, aktywujący się, gdy poziom wody osiągnie 50%. Kluczową zmianą, względem poprzedniej generacji urządzenia, było przejście na komunikację bezprzewodową. W poprzedniej wersji zastosowano kabel CAT 6 do podłączenia czujnika ultradźwiękowego do sterownika, ale przy długości 50 metrów podłączenie było dosyć trudne z uwagi na problemy elektryczne (duża długość przewodu) i praktyczne (doprowadzenie 50 metrów przewodu od sterownika do zbiornika wody nie jest trywialne).
W nowym kontrolerze autor zastosował protokół ESP-NOW do przesyłania danych. Używa on układu ESP32U w module odbiornika i ESP07S w module nadajnika. W teście uzyskano zasięg prawie 450 metrów (w linii wzroku), umieszczając nadajnik na szczycie budynku, co jest naprawdę dobrym osiągnięciem, biorąc pod uwagę fakt, że nie są używane żadne zewnętrzne moduły bezprzewodowe. Inną nową cechą sterownika jest ochrona przed wysokim i niskim napięciem, przeciążeniem i suchobiegiem. Zabezpieczenie przed przeciążeniem i suchobiegiem działa poprzez pomiar poboru prądu silnika. Gdy silnik pracuje na sucho, pobór prądu znacznie się zmniejsza. Z użyciem biblioteki Emonlib do pomiaru napięcia i prądu monitorowana jest praca i status pompy.
Potrzebne elementy
Nadajnik
Do budowy nadajnika potrzebne będą następujące elementy:
- moduł z mikrokontrolerem ESP 07S,
- antena dla modułu z ESP,
- stabilizator LDO LM2950G-3.3,
- przyciski (microswitche) SMD – 2 sztuki,
- kondensator elektrolityczny 2200 μF,
- oporniki 10 kΩ/SMD0805 (3 sztuki),
- opornik 100 kΩ/SMD0805,
- opornik 330 kΩ/SMD0805,
- opornik 22 kΩ/SMD0805,
- złącze śrubowe na PCB,
- złącze RMC,
- ogniwo 18650,
- moduł ładowarki TP4056,
- czujnik pływakowy,
- przełącznik pływakowy P43 (do funkcji dopełniania zbiornika),
- wodoodporna obudowa,
- ogniwo słoneczne 5 V,
- płytka drukowana.
Odbiornik
Do zestawienia odbiornika potrzebne nam będą:
- moduł z mikrokontrolerem ESP32U,
- antena dla modułu z ESP,
- stabilizator AMS1117-3.3,
- tranzystor MOSFET AO3400,
- przycisk (microswitch) SMD – 2 sztuki,
- wyświetlacz TFT o przekątnej 1,7 cala ze sterownikiem ST7735,
- trójpozycyjny przełącznik kołyskowy,
- dwupozycjny przełącznik kołyskowy,
- przycisk dwupozycyjny z diodą LED,
- przekaźnik 5 V ze stykami do 40 A,
- sensor do pomiaru prądu (do 25 A),
- transformator pomiarowy ZMPT101B do pomiaru napięcia,
- złącza RMC,
- złącze śrubowe do PCB,
- dioda 1N4007,
- kondensator elektrolityczny 10 μF (3 sztuki),
- kondensator 100 nF w obudowie SMD0805,
- kondensator 4,7 μF w obudowie SMD1206 (2 sztuki),
- opornik 82 kΩ o mocy 1 W,
- rezystor 10 kΩ w obudowie SMD0805 (9 sztuk),
- rezystor 1 kΩ w obudowie SMD0805,
- rezystor 470 kΩ w obudowie SMD0805,
- rezystor 220 kΩ w obudowie SMD0805,
- wodoodporna obudowa,
- śruby M3,
- płytka drukowana.
Natomiast do zestawienia dodatkowej płytki z przyciskami, którą podłącza się do sterownika, potrzebne są:
- przyciski (microswitche) SMD – 3 sztuki,
- rezystor 10 kΩ w obudowie SMD0805,
- rezystor 4,7 kΩ w obudowie SMD0805,
- rezystor 20 kΩ w obudowie SMD0805,
- płytka drukowana.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
