Zaloguj się
Wszystkie
15 grudnia 2023
261
- sygnalizacja osiągnięcia ustalonego poziomu wody,
- specjalizowany czujnik bezdotykowy, montowany po zewnętrznej stronie wanny,
- sygnalizacja świetlna, dźwiękowa lub obie jednocześnie,
- regulacja czułości sensora jednym przyciskiem,
- maksymalna odległość między czujnikiem a cieczą: 13 mm,
- rozpoczęcie czuwania po naciśnięciu przycisku stykowego, membranowego lub aktywowaniu czujnika zbliżeniowego,
- wyjścia przeznaczone do sterowania taśmą diod LED oraz przetwornikiem piezoelektrycznym (bez generatora),
- zasilanie napięciem stałym z przedziału 9…24 V, typowo 12 V.
Zaprezentowany układ działa jak stróż siedzący przy napełniającej się wannie - po rozpoczęciu czuwania zasygnalizuje nam osiągnięcie zadanego poziomu wody. Kiedy przyjdziemy do łazienki, trzeba go odwołać i na tym jego rola się kończy. Rozwiązanie proste, a jakże wygodne! W ten sposób wody nie będzie ani za dużo, ani też zbyt mało, tylko zgodnie z naszymi upodobaniami.
Gdzie jeszcze może się takie urządzenie przydać? Wszędzie tam, gdzie woda jest nalewana do naczynia wykonanego z tworzywa sztucznego lub innego, które nie przewodzi prądu elektrycznego. Może to być sygnalizator napełnienia plastikowej beczki albo dziecięcego basenu - możliwości jest wiele!
Dużą zaletą tego układu jest zastosowanie gotowego modułu do bezkontaktowej detekcji poziomu cieczy. Nie trzeba wiercić w wannie jakichkolwiek otworów, nie będą nam przeszkadzały pływaki, nie trzeba też martwić się o korozję metalowych płytek zanurzanych w wodzie. Plastikową puszeczkę, szczelnie zamkniętą przez jej producenta, przykleja się od zewnętrznej strony wanny (pod jej obudową) i gotowe! Jest jeden warunek - wanna nie może być metalowa. Ceramika, akryl, szkło, tworzywa sztuczne i inne nieprzewodzące materiały są jak najbardziej dopuszczalne.
Budowa i działanie
Główną rolę odgrywa w nim mikrokontroler ATtiny13, którego parametry są wystarczające do pracy w tym urządzeniu. Jednak mikrokontroler nie potrafi rozpoznawać poziomu wody w wannie, dlatego na fotografii 1 można zobaczyć czujnik typu XKC-Y25-T12V, który został zastosowany w tym projekcie. To mały, plastikowy walec o średnicy 28 mm w najszerszym miejscu i wysokości 17 mm, który zawiera w środku czujnik poziomu cieczy z wyjściem bistabilnym. Działa na zasadzie wykrywania pojemności elektrycznej wody - im bliżej jest lustro wody, tym wyższa jest ta pojemność.
Dioda LED znajdująca się na obudowie tego czujnika służy do sygnalizacji poziomu czułości - można wybrać jeden z czterech, oraz informuje o detekcji cieczy. Co istotne, producent deklaruje szczelność tego podzespołu na poziomie IP67, więc jest wręcz stworzony do pracy blisko wody i innych substancji ciekłych.
Komunikacja z tym czujnikiem odbywa się poprzez złącze J1. Przycisk S1 służy do ustawiania czułości, kondensator C1 eliminuje wpływ drgania jego styków. Wyjście czujnika jest obciążone rezystorem R1 oraz kondensatorem C2, co zmniejsza możliwość wywołania fałszywego alarmu przez zakłócenia elektromagnetyczne. Gdyby jednak napięcie na tej linii wzrosło powyżej napięcia zasilającego (5 V), to rezystor R2 ograniczy prąd płynący przez wejście mikrokontrolera. Kondensatory C3 i C4 filtrują napięcie zasilające czujnik.
Jak wykazały testy, napięcie na rezystorze R2 w momencie wykrycia wody wynosi około 1,7 V. To za mało, by mikrokontroler z serii ATtiny uznał to za logiczną wartość "1", gdyż wymaga wtedy od 70% napięcia zasilającego, czyli w tym wypadku 3,5 V. Dlatego do wykrywania sygnału z czujnika został użyty przetwornik analogowo-cyfrowy, który cyklicznie mierzy to napięcie i porównuje z zadanym progiem, który z kolei został programowo ustalony na 0,5 V.
Przetwornik ADC jest potrzebny również do odczytu stanu zworki JP1, służącej do wyboru rodzaju sygnalizacji zakończenia napełniania. Zwarte wyprowadzenia 1 i 2 dają stan niski (okolice 0 V), zwarcie 2 i 3 to stan wysoki (5 V), zaś brak zworki to potencjał około 2,5 V, co wymuszają rezystory R4 i R5.
Taśmę LED bądź inny przyrząd świecący można podłączyć do zacisków złącza J2. Nasycenie tranzystora T1 powoduje załączenie tego odbiornika. Dioda D1 nie jest formalnie potrzebna, lecz chroni tranzystor T1 przed zniszczeniem, w razie gdyby wyłączane obciążenie miało charakter indukcyjny - powstający wtedy impuls wysokiego napięcia może zniszczyć ten element aktywny. Może się tak zdarzyć w sytuacji podłączenia cewki przekaźnika elektromagnetycznego lub użycia bardzo długich przewodów połączeniowych.
Sygnalizację dźwiękową realizuje przetwornik piezoelektryczny bez generatora, ponieważ można go lepiej odizolować od wpływu wody, jak również jego dźwięk może się w ten sposób odróżniać od innych sygnalizatorów w domu. Aby go dobrze wysterować, trzeba przyłożyć do jego elektrod napięcie zmienne o możliwie wysokiej amplitudzie. Sygnał PWM z wyjścia mikrokontrolera ma wartość międzyszczytową równą 5 V, jego wydajność prądowa jest niezbyt wysoka, więc również wymaga wzmocnienia. Do zwiększenia amplitudy służy układ tranzystorowego klucza nasyconego z tranzystorem T2, którego prąd bazy jest ograniczany nie tylko przez rezystor R7, lecz w chwili przełączenia dokłada się do niego równolegle rezystor R8. To za sprawą C6, który nie nadąża się przeładowywać w chwili wystąpienia zbocza (narastającego lub opadającego). Obciążeniem kolektora T2 jest rezystor R9.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
