Asi 71% Země je pokryto vodou, ale bohužel pouze 2,5% z toho je pitná voda. S nárůstem populace, znečištěním a změnami klimatu se očekává, že již v roce 2025 se setkáme s trvalým nedostatkem vody. Na jedné straně již existují drobné spory mezi národy a státy o sdílení říční vody na straně druhé, my jako lidé plýtváme hodně pitné vody kvůli naší nedbalosti.
Na první pohled se to nemusí zdát velké, ale pokud vám z kohoutku kapala kapka vody jednou za sekundu, trvalo by vám jen asi pět hodin, než byste promarnili jeden galon vody, což je dost vody na to, aby průměrný člověk přežil dvě dnů. Co lze udělat, aby se to zastavilo? Jako vždy, odpověď spočívá ve zdokonalení technologie. Pokud vyměníme všechny ruční vodovodní baterie za inteligentní, které se samy otevírají a zavírají, nejen že můžeme šetřit vodou, ale také mít zdravější životní styl, protože nemusíme ovládat vodovodní kohoutek špinavými rukama. V tomto projektu tedy postavíme automatický dávkovač vody pomocí Arduina a solenoidový ventil, který vám může automaticky dávat vodu, když je poblíž sklenice. Zní to dobře! Postavme tedy jeden…
Potřebné materiály
- Elektromagnetický ventil
- Arduino Uno (libovolná verze)
- HCSR04 - ultrazvukový senzor
- IRF540 MOSFET
- 1k a 10k rezistor
- Nepájivá deska
- Připojení vodičů
Pracovní koncept
Koncept za automatickým dávkovačem vody je velmi jednoduchý. Budeme používat HCSR04 ultrazvukový senzor pro kontrolu, zda nějaký objekt tak, že sklo je umístěno před dávkovače. K ovládání průtoku vody se použije solenoidový ventil, což znamená, že při napájení bude voda vytékat a po vypnutí bude voda zastavena. Napíšeme tedy program Arduino, který vždy zkontroluje, zda je nějaký objekt umístěn v blízkosti vodovodu, pokud ano, pak se solenoid zapne a počká, až bude objekt odstraněn, jakmile je objekt odstraněn, solenoid se automaticky vypne, čímž zavře dodávka vody. Další informace o používání ultrazvukového senzoru s Arduinem najdete zde.
Kruhový diagram
Kompletní schéma zapojení dávkovače vody na bázi Arduino je uvedeno níže
Elektromagnetický ventil použitý v tomto projektu je ventil 12 V s maximálním jmenovitým proudem 1,2 A a trvalým jmenovitým proudem 700 mA. To znamená, že když je ventil zapnutý, spotřebuje přibližně 700 mA, aby ventil zůstal zapnutý. Jak víme, Arduino je vývojová deska, která pracuje s 5 V, a proto potřebujeme přepínací obvod ovladače pro solenoid, aby se zapnul a vypnul.
Přepínací zařízení použité v tomto projektu je IRF540N N-Channel MOSFET. Má 3 piny Gate, Source a Drain z pinu 1. Jak je znázorněno na schématu zapojení, kladná svorka solenoidu je napájena pinem Vin Arduina. Protože k napájení Arduina použijeme 12V adaptér, a tedy Vin pin bude mít výstup 12V, který lze použít k ovládání solenoidu. Záporný pól solenoidu je připojen k zemi přes piny zdroje a odtoku MOSFET. Solenoid bude tedy napájen pouze v případě, že je zapnutý MOSFET.
Kolík brány MOSFET se používá k jeho zapnutí nebo vypnutí. Zůstane vypnutý, pokud je kolík brány uzemněn, a zapne se, pokud je připojeno napětí brány. Chcete-li MOSFET vypnout, když na kolík brány není přivedeno žádné napětí, je kolík brány stažen k zemi přes odpor 10k. Pin 12 Arduino se používá k zapnutí nebo vypnutí MOSFET, takže pin D12 je připojen k hradlu přes rezistor 1K. Tento 1K rezistor se používá pro účely omezení proudu.
Ultrazvukový senzor je poháněn + 5V a pozemní kolíky Arduino. Echo a spoušť pin je připojen k čepu 8 a čepem 9, resp. Poté můžeme Arduino naprogramovat tak, aby pomocí ultrazvukového senzoru změřilo vzdálenost a zapnulo MOSFET, když je detekován objekt. Celý obvod je jednoduchý a lze jej tedy snadno postavit na prkénko. Dole po navázání spojení vypadalo něco takového níže.
Programování desky Arduino
Pro tento projekt musíme napsat program, který pomocí ultrazvukového senzoru HCSR-04 měří vzdálenost objektu před ním. Když je vzdálenost menší než 10 cm, musíme zapnout MOSFET a jinak musíme MOSFET vypnout. Rovněž použijeme palubní LED připojenou ke kolíku 13 a přepneme ji spolu s MOSFET, abychom mohli zajistit, zda je MOSFET zapnutý nebo vypnutý. Kompletní program, aby učinily totéž je uveden na konci této stránky. Těsně níže jsem program vysvětlil tak, že jsem jej rozdělil na malé smysluplné úryvky.
Program začíná definicí maker. Máme spouštěcí a echo kolík pro ultrazvukový senzor a MOSFET hradlový kolík a LED jako I / O pro naše Arduino. Takže jsme definovali, ke kterému kolíku budou připojeny. V našem hardwaru jsme připojili Echo a Trigger špendlíku 8. a 9. ročník digitální kolíku resp. Pak je pin MOSFET připojen k pin 12 a integrovaná LED je standardně připojena k pin 13. To samé definujeme pomocí následujících řádků
#define trigger 9 #define echo 8 #define LED 13 #define MOSFET 12
Uvnitř nastavení funkce budeme deklarovat, které piny jsou vstupní a které budou vystupovat. V našem hardwaru je vstupním kolíkem pouze kolík Echo ultrazvukového snímače (USA) a zbytek jsou výstupní kolíky. Takže používáme funkci pinMode Arduina k určení stejné, jak je znázorněno níže
pinMode (trigger, OUTPUT); pinMode (echo, INPUT); pinMode (LED, VÝSTUP); pinMode (MOSFET, VÝSTUP);
Uvnitř funkce hlavní smyčky voláme funkci nazvanou measure_distance (). Tato funkce používá americký senzor k měření vzdálenosti objektu před ním a aktualizaci hodnoty na proměnnou „ vzdálenost“ . Pro měření vzdálenosti pomocí amerického senzoru musí být spouštěcí kolík nejprve držen nízko po dobu dvou mikrosekund a poté držen vysoko po dobu deseti mikrosekund a znovu držen nízko po dobu dvou mikrosekund. To vyšle do vzduchu zvukový výbuch ultrazvukových signálů, který se odráží od objektu před ním a kolík echa zachytí signály odražené od něj. Poté použijeme časovou hodnotu k výpočtu vzdálenosti objektu před senzorem. Pokud to chcete vědět