مراقبة خزان الزيت WiFi: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

هناك عدة طرق للتحقق من كمية الوقود المتبقية في خزان زيت التدفئة. إن أبسط طريقة هي استخدام مقياس العمق ، وهو دقيق للغاية ولكن ليس كثيرًا من المرح في يوم شتاء بارد. بعض الخزانات مزودة بأنبوب رؤية ، مما يعطي مرة أخرى مؤشرًا مباشرًا لمستوى الزيت ، لكن الأنبوب يصفر مع تقدم العمر مما يجعل القراءة صعبة. والأسوأ من ذلك ، أنها يمكن أن تكون سببًا في تسرب الزيت إذا لم يتم عزلها. يستخدم نوع آخر من المقاييس عوامة تقود قرصًا. ليست دقيقة بشكل خاص ويمكن للآلية أن تتوقف مع مرور الوقت.

يمكن لمن لديهم جيوب عميقة شراء جهاز استشعار عن بعد يمكن رؤيته داخل المنزل. جهاز استشعار يعمل بالبطارية ، عادة ما يكون فوق صوتي ، ينقل عمق الزيت إلى جهاز استقبال في المنزل. يمكن استخدام جهاز استقبال يعمل بالتيار الكهربائي المستقل لعرض مستوى الزيت أو قد يكون جهاز الاستقبال متصلاً بالإنترنت للمراقبة عن بُعد. ما هو مطلوب هو جهاز استشعار متصل بشبكة WiFi يعمل بالبطارية يمكنه مراقبة الخزان لسنوات في كل مرة وإرسال تذكير بالبريد الإلكتروني عندما ينخفض مستوى الزيت. تم وصف هذا الجهاز في Instructable. يقيس المستشعر عمق الزيت عن طريق توقيت المدة التي يستغرقها الضوء للانعكاس من سطح الزيت. كل بضع ساعات ، تقوم وحدة ESP8266 باستقصاء المستشعر ونقل البيانات إلى الإنترنت. تُستخدم خدمة ThingSpeak المجانية لعرض مستوى الزيت وإرسال بريد إلكتروني للتذكير عندما يكون مستوى الزيت منخفضًا.

اللوازم

المكونات الرئيسية المستخدمة في هذا المشروع مذكورة أدناه. أغلى عنصر هو مستشعر العمق ، وهو وحدة VL53L1X والتي يمكن العثور عليها عبر الإنترنت مقابل حوالي 6 دولارات. احرص على عدم اختيار الجيل السابق VL53L0X ، على الرغم من أنه أرخص ، إلا أنه يتمتع بأداء رديء ويتطلب برامج مختلفة. العنصر الرئيسي الآخر هو وحدة ESP8266. من المؤكد أن الإصدارات التي تحتوي على منظمات الجهد على متن الطائرة وواجهة USB أسهل في الاستخدام ولكن بعلاوة من تيار الاستعداد العالي ، فهي ليست مثالية لتشغيل البطارية. بدلاً من ذلك ، يتم استخدام وحدة ESP-07 الأساسية مع خيار هوائي خارجي لمدى إضافي ، والمكونات المستخدمة في هذا المشروع هي:

• حامل بطارية AA
• وحدة النطاق VL53L1X
• BAT43 شوتكي ديود
• 2N2222 الترانزستور أو ما شابه
• مكثف 100nF
• مقاومات 2 × 5 كيلو
• 1 × 1 كيلو المقاوم
• 2 × 470 مقاومات أوم
• وحدة محول تسلسلي FT232RL
• AA حجم بطارية ليثيوم كلوريد ثيونيل
• وحدة متحكم ESP-07
• أشتات ، سلك ، صندوق ، إلخ.

الخطوة 1: اختيار المستشعر

تُستخدم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية عمومًا لقياس مستوى الزيت تجاريًا وفي مشاريع DIY. غالبًا ما يتم استخدام HC-SR04 بالموجات فوق الصوتية أو أحدث HS-100 في الشاشات محلية الصنع بتكلفة حوالي دولار واحد أو نحو ذلك. لقد عملوا بشكل جيد على المنضدة لكنهم أعطوا قراءات عشوائية عند توجيههم لأسفل أنبوب تنفيس خزان الزيت لتحديد سطح الزيت. ربما كان هذا بسبب الانعكاسات من الأسطح المختلفة في الخزان الفولاذي ، فقد يعمل الخزان البلاستيكي بشكل أفضل. كبديل ، تم تجربة المستشعر البصري VL53L1X Time of Flight بدلاً من ذلك. كانت القراءات من الخزان أكثر ثباتًا ، لذا تم متابعة هذا النوع من أجهزة الاستشعار كبديل. توفر ورقة البيانات الخاصة بـ VL53L1X معلومات حول دقة هذا المستشعر في ظل ظروف القياس المختلفة ، انظر الصورة. يعطي استخدام وقت أخذ عينات يبلغ 200 مللي ثانية دقة تبلغ بضعة مم. لا شك في أن أرقام ورقة البيانات تم التقاطها في أفضل الظروف المختبرية الممكنة ، وبالتالي تم اختبار المستشعر بسرعة للتحقق من الدقة. تم وضع المستشعر فوق أنبوب تنفيس خزان الزيت وتم تسجيل بضعة آلاف من القراءات باستخدام ميزانية توقيت تبلغ 200 مللي ثانية. يؤكد مخطط توزيع القراءات في الخزان أن هذا المستشعر يمكنه قياس مستوى الزيت بدقة تبلغ حوالي +/- 2 مم ، وعلى مدار فترة زمنية أطول ، هناك اتجاه يومي حيث ينخفض مستوى الزيت ببضعة مم بين عشية وضحاها ويتعافى خلال اليوم. السبب الأكثر ترجيحًا هو انكماش النفط حيث يبرد بين عشية وضحاها ويتوسع مرة أخرى في دفء النهار. ربما تكون قصة شراء النفط من حيث الحجم في يوم بارد صحيحة بعد كل شيء.

الخطوة 2: مخطط الدائرة

يوضح مخطط الدائرة كيفية توصيل وحدة ESP-07 بـ VL53L1X. يتم توصيل محول FT242 USB مؤقتًا بـ ESP-07 لتحميل البرنامج والتحقق من العملية. عندما يتم وضع ESP-07 في نوم عميق ، ينخفض التيار إلى حوالي 20 uA ، تعيد إشارة الاستيقاظ ضبط الجهاز عبر الصمام الثنائي. من الممكن وضع المستشعر في وضع الاستعداد باستخدام دبوس XSHUT ولكن ثبت أنه من الأسهل تشغيل الجهاز. جهاز الاستشعار وإيقاف تشغيله باستخدام الترانزستور. عندما يستيقظ ESP-07 ، يتم تشغيل المستشعر ثم إيقاف تشغيله بمجرد أخذ القراءة. يتمتع هذا أيضًا بميزة التخلص من تيار الاستعداد VL53L1X. عندما يتعلق الأمر بتحميل برنامج جديد ، يحتاج المقاوم 5k إلى الإمساك بين الأرض و GPIO0 حيث يتم تشغيل الوحدة للدخول في وضع الفلاش. بعد تحميل الرمز ، قم بتشغيل الجهاز وإيقاف تشغيله ليعمل بشكل طبيعي.

الخطوة الثالثة: طاقة البطارية

يتم استخدام بطارية واحدة بحجم AA من الليثيوم-ثيونيل كلوريد (Li-SOCI2) لتشغيل هذا المشروع. البحث في الإنترنت يجب أن يجد موردي هذا النوع من البطاريات مقابل 2 دولار لكل منهما. الميزة الكبيرة لهذه البطاريات هي ثباتها 3.6 فولت على مدى عمر البطارية ، وهي مثالية لتشغيل شريحة ESP8266 دون الحاجة إلى تنظيم جهد إضافي ، كما أن خزان زيت التدفئة يستمر لعدة أشهر ، وبالتالي فإن مستوى الزيت يحتاج فقط إلى الفحص عدة مرات. يوم على الأكثر. أعطت القياسات على شاشة مكتملة تيار نوم عميق يبلغ 22uA. يشير شكل موجة الجهد عبر المقاوم 0.5 أوم في دائرة البطارية إلى متوسط تيار 75 مللي أمبير لمدة 6.9 ثانية عند الاستيقاظ ، وعلى مدار عام ، ستستخدم الدائرة 193 مللي أمبير في وضع السكون. إذا تم إجراء قياسات مستوى الزيت كل 7 ساعات ، فسيتم استخدام 180 مللي أمبير في الساعة كل عام. على هذا الأساس ، ستستمر بطارية 2600 مللي أمبير في الساعة لأكثر من 6 سنوات.

الخطوة 4: البرمجيات

تُستخدم مكتبة Pololu Arduino VL53L1X لتهيئة مستشعر النطاق والوصول إلى قراءات المسافة. يأتي كود إرسال البيانات إلى ThingSpeak من مثال مستشعر الرطوبة الخاص بهم وبعض الأكواد الإضافية تدفع الترانزستور الذي يشغل المستشعر. يمكن لـ ESP8266 النوم العميق لمدة تصل إلى 70 دقيقة والاستيقاظ من تلقاء نفسه. تتمثل طريقة حل هذه المشكلة في السماح للشريحة بالاستيقاظ وإعادتها إلى وضع السكون على الفور ، مع الاحتفاظ بحسابها في الذاكرة ، وعندما تتصل الشاشة بشبكة WiFi ، ستحتاج إلى تضمين WiFi SSID وكلمة المرور في الرمز. أيضًا ، إذا كنت تستخدم ThingSpeak ، فقم بإضافة كود API الخاص بك. يتم إرفاق رسم Arduino للتحميل في الملف النصي. سوف تحتاج إلى نسخ إلى Arduino IDE الخاص بك. قبل وميض الرمز ، قم بتوصيل GPIO0 بالأرض عبر المقاوم 5k قبل التشغيل. يستخدم رمز توصيل ESP-07 بشبكة WiFI على نطاق واسع في مشاريع أخرى. في هذه الحالة ، كانت هناك حاجة إلى وقت أطول بكثير في حلقة الاتصال للتحقق من إجراء الاتصال. يتم استخدام حوالي 500 مللي ثانية بشكل عام ولكن كان مطلوبًا 5000 مللي ثانية في إعداد WiFi هذا ، وهو أمر يستحق التعديل إذا كانت هناك مشكلات في الاتصال. موصوفة التفاصيل حول تلقي تذكيرات البريد الإلكتروني من ThingSpeak في Water Softener Salt Monitor Instructable.

الخطوة 5: التجميع

ترتبط مكونات الشاشة بأسلوب "عش الطيور" حول وحدة ESP-07 ، مما يؤدي إلى تغطية أي شيء قد ينقصه. تتلف الوحدة بسهولة بسبب الحرارة الزائدة ولذلك تحتاج هذه الوصلات إلى اللحام مرة واحدة وبسرعة. يتم تجميع الشاشة على مرحلتين. بادئ ذي بدء ، يتم توصيل المستشعر و ESP-07 بمحول USB مؤقت لبرمجة ESP-07 باستخدام Arduino IDE. سيظهر استخدام وقت سكون قصير مدته 10 ثوانٍ قريبًا ما إذا كانت الشريحة متصلة بشبكة WiFi وترسل قراءات إلى ThingSpeak. بمجرد أن يعمل كل شيء بشكل صحيح ، تتم إعادة برمجة الشريحة بأوقات النوم المرغوبة. يجب رفع مؤشر LED الأحمر عن الوحدة لتقليل الاستهلاك الحالي. أيضًا ، إذا تم توصيل هوائي خارجي ، فيجب أيضًا إزالة ارتباط الهوائي الخزفي. لا تقم بتشغيل الشريحة بدون هوائي ، فالطاقة ستقلي الشريحة بدلاً من الانتقال إلى الفضاء. تتضمن المرحلة الثانية إزالة محول USB وتركيب المكونات في صندوق. تم تركيب وحدة VL53L1X داخل غطاء تنفيس الخزان باستخدام اثنين من النايلون الوقوف قبالة الفواصل. تأكد من أن المستشعر لديه رؤية واضحة لسطح الزيت ، ولا توجد أوراق أو خيوط عنكبوت أو عناكب في الطريق. أيضًا ، احتفظ بسلك التوصيل بعيدًا عن المستشعر لمنع الانعكاسات الزائفة.

الخطوة 6: التثبيت

يتم استبدال غطاء التهوية على خزان الزيت مع التأكد من استوائه وعدم وجود عوائق من المستشعر إلى سطح الزيت. تم تثبيت الشاشة بجانب فتحة التهوية ، وتم استخدام مغناطيس صغير لإبقاء الصندوق في مكانه. لن يعمل هذا مع الخزانات البلاستيكية! استرخ الآن وتحقق من مستوى الزيت وأنت مرتاح في منزلك.

انقر لرؤية مستوى خزان الزيت الخاص بي.